一種用于評價金屬復合管耐腐蝕性能的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于評價金屬復合管耐腐蝕性能的裝置。該裝置包括主體外套和所述主體外套兩端的連接件；所述主體外套的內(nèi)部空間用于放置待評價金屬復合管；所述主體外套兩端的連接件用于與天然氣或其他腐蝕介質(zhì)所在管道連通；所述金屬復合管是由兩層以上金屬管復合而成的金屬復合管，在所述金屬復合管的長度方向上具有焊縫或者不具有焊縫。本實用新型的裝置可以將所述金屬復合管連接到天然氣管道或其他腐蝕介質(zhì)所在管道中，使所述金屬復合管整體處于腐蝕介質(zhì)中，對所述金屬復合管在實際腐蝕環(huán)境中的耐腐蝕性能進行測試，真實、準確地反映金屬復合管及其焊縫的耐腐蝕性能，為工程現(xiàn)場提供可靠、有效的數(shù)據(jù)。
【專利說明】一種用于評價金屬復合管耐腐蝕性能的裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于評價金屬復合管耐腐蝕性能的裝置。

【背景技術】
[0002]金屬復合管是將不同性能的金屬管嵌合在一起的新型復合管材。金屬復合管保留了不同材料的優(yōu)點，彌補了單一材料的不足。目前國內(nèi)外普遍采用金屬復合管來代替耐蝕合金管。對于地面集輸用復合管線而言，需要通過焊接的方法將金屬復合管連接在一起。焊縫通常是腐蝕環(huán)境中最薄弱的環(huán)節(jié)。例如，天然氣中通常含有硫化氫、二氧化碳等腐蝕性成分，金屬復合管尤其是其焊縫部位在這樣的環(huán)境中很容易被腐蝕。而一旦發(fā)生腐蝕，就會造成天然氣泄漏，影響天然氣的輸送，甚至會引發(fā)事故。因此對金屬復合管及其焊縫的耐腐蝕性能進行測試非常重要。
[0003]現(xiàn)有技術對于金屬復合管及其焊縫的耐腐蝕性能的評價方法是在復合管上取樣，對試樣進行失重、應力腐蝕等測試。但是試樣只能基本上代表整個復合管的耐蝕性能，不能完全代表整個復合管管段的耐腐蝕性能。而且復合管成型后，內(nèi)外層之間存在殘余結(jié)合力，因此焊縫試樣不能完全反映內(nèi)層的力學狀態(tài)，不能反映復合管在符合狀態(tài)下的耐腐蝕性能。此外，對普通規(guī)格的復合管焊縫而言，要取得標準試樣十分困難。
[0004]因此，現(xiàn)有技術存在的主要問題是:現(xiàn)有技術的測試方法中所測試的試樣的性能只能基本上代表整個復合管的耐蝕性能，不能完全代表整個復合管管段的耐腐蝕性能。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型所要解決的技術問題在于，提供一種用于評價金屬復合管耐腐蝕性能的裝置，該裝置能夠容納整段金屬復合管，然后將整段金屬復合管置于實際腐蝕環(huán)境中直接檢驗其耐腐蝕性能，反映金屬復合管在復合狀態(tài)下的耐腐蝕性能。
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型提供以下技術方案:
[0007]本實用新型的一方面提供一種用于評價金屬復合管耐腐蝕性能的裝置，所述金屬復合管是由兩層以上金屬管復合而成的金屬復合管，在所述金屬復合管的長度方向上具有焊縫或者不具有焊縫，該裝置包括:
[0008]主體外套和位于所述主體外套兩端的連接件；
[0009]所述主體外套的內(nèi)部空間用于放置待評價金屬復合管；
[0010]所述位于所述主體外套兩端的連接件用于與天然氣管道或其他腐蝕介質(zhì)所在管道連通。
[0011]進一步地，所述主體外套的內(nèi)部空間放置有所述金屬復合管。
[0012]進一步地，在所述主體外套的內(nèi)部空間設置有金屬襯套，所述金屬襯套位于所述金屬復合管的兩端。
[0013]優(yōu)選地，所述金屬襯套抵靠在所述金屬復合管的兩端。
[0014]優(yōu)選地，所述金屬復合管的兩端的厚度大于中間段的厚度。
[0015]優(yōu)選地，所述金屬復合管的兩端的厚度大于中間段的厚度，所述金屬復合管的兩端的厚度與所述金屬襯套的厚度相同。
[0016]優(yōu)選地，所述金屬復合管與主體外套之間通過密封圈密封。
[0017]優(yōu)選地，所述主體外套上有開口，用于安裝壓力表。
[0018]優(yōu)選地，所述主體外套與天然氣管道或其他腐蝕介質(zhì)所在管道旁通裝置連通。
[0019]優(yōu)選地，所述主體外套與天然氣管道或其他腐蝕介質(zhì)所在管道旁通裝置通過法蘭連通。
[0020]本實用新型提供的裝置可以在壓力15MPa以下，溫度90°C以下，硫化氫濃度90g/m3以下，二氧化碳濃度50g/m3以下，氯離子含量30000mg/L以下的工況環(huán)境中正常使用。任意金屬復合以及任意復合方式的金屬復合管都可以用本實用新型提供的裝置來評價耐腐蝕性能。
[0021]本實用新型的另一方面提供一種用于評價金屬復合管耐腐蝕性能的方法，所述金屬復合管是由兩層以上金屬管復合而成的金屬復合管，在所述金屬復合管的長度方向上具有焊縫或者不具有焊縫，包括以下步驟:
[0022]步驟a、所述金屬復合管放置于本實用新型第一方面提供的用于評價金屬復合管耐腐蝕性能的裝置的主體外套的內(nèi)部空間；
[0023]步驟b、將本實用新型第一方面提供的用于評價金屬復合管耐腐蝕性能的裝置通過該裝置的連接件連接到天然氣管道上或其他腐蝕介質(zhì)所在管道上；
[0024]步驟C、經(jīng)過預定時間段之后，將所述裝置拆卸下來；
[0025]步驟d、取出所述裝置中的所述金屬復合管，測量所述金屬復合管的主體以及焊接連接處的力學性能和/或電化學性能。
[0026]具體地，在步驟d中，力學性能包括抗應力開裂性能。
[0027]具體地，在步驟d中，所述力學性能的測試方法為抗硫化氫應力開裂方法。
[0028]具體地，在步驟d中，所述抗硫化氫應力開裂方法為NAVE TM0177-2005標準C法。
[0029]具體地，在步驟d中，所述電化學性能為電化學腐蝕試驗。
[0030]具體地，在步驟d中，所述電化學腐蝕試驗方法為GB/T 18590-2001。
[0031 ] 本實用新型的有益效果是:提供了一種用于井站現(xiàn)場評價金屬復合管耐腐蝕性能的裝置。將整段金屬復合管置于裝置的主體外套內(nèi)部，通過主體外套連接到天然氣管道或其他腐蝕介質(zhì)所在管道上，使管道中的天然氣或者其他腐蝕介質(zhì)進入金屬復合管，對金屬復合管在實際腐蝕環(huán)境中的耐腐蝕性能進行測試，更加真實、準確地反映金屬復合管及其焊縫在實際工況中的耐腐蝕性能，為工程作業(yè)提供可靠、有效地數(shù)據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0033]圖1是本實用新型實施例1提供的評價裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2是本實用新型實施例1提供的評價裝置中主體外套的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖3是本實用新型實施例1提供的評價裝置中主體外套兩端法蘭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖4是本實用新型實施例1提供的評價裝置中金屬密封環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖5是本實用新型實施例1提供的評價裝置中金屬襯套的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖中標記分別表示:
[0039]1、主體外套；2、金屬襯套；3、金屬密封環(huán)；4、金屬復合管；
[0040]5、O型密封圈；6、開口 ；7、焊縫；
[0041]dl、金屬襯套厚度；d2、金屬復合管兩端厚度；
[0042]d3、金屬復合管中間段兩端厚度。

【具體實施方式】
[0043]為使本實用新型的技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。
[0044]在本實用新型中，一方面提供一種評價金屬復合管耐腐蝕性能的裝置，包括:
[0045]主體外套和所述主體外套兩端的連接件；
[0046]所述主體外套的內(nèi)部空間用于放置待評價金屬復合管；
[0047]所述主體外套兩端的連接件用于與天然氣管道或其他腐蝕介質(zhì)所在管道連通。
[0048]在上述的裝置中，所述主體外套的內(nèi)部空間放置有所述金屬復合管，將金屬復合管通過主體外套連接到天然氣管道或其他腐蝕介質(zhì)所在管道上，使管道中的天然氣或其他腐蝕介質(zhì)能夠通過金屬復合管，使金屬復合管能夠經(jīng)歷在實際工況下的腐蝕測試，對金屬復合管的耐腐蝕性能進行更準確地評價。
[0049]在上述的裝置中，在所述主體外套的內(nèi)部空間設置有金屬襯套，所述金屬襯套抵靠在所述金屬復合管的兩端；金屬襯套的作用是防止管道中的天然氣或其他腐蝕介質(zhì)腐蝕主體外套。金屬襯套材料優(yōu)選316L、304L等耐腐蝕不銹鋼。
[0050]在上述的裝置中，所述金屬復合管的兩端的厚度大于中間段的厚度，這樣可以有效防止金屬復合管與金屬襯套直接接觸，避免發(fā)生電偶腐蝕以及縫隙腐蝕，影響最終實驗效果。而且優(yōu)選地，所述屬復合管兩端管段的厚度與金屬襯套的厚度相同。例如圖1中，圖1是本實用新型實施例1提供的評價裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，金屬復合管的兩端的厚度d2大于中間段的厚度d3，并且與金屬襯套厚度dl相同。
[0051]在上述的裝置中，所述金屬復合管兩端有密封圈溝槽，與主體外套之間通過密封圈密封，這樣可以防止水、空氣進入金屬復合管與主體外套之間，保證實驗結(jié)果的準確性。本領域技術人員可以根據(jù)實際需要選擇密封圈的類型，優(yōu)選O型密封圈，O型密封圈結(jié)構(gòu)簡單,可以承受較大的壓力。
[0052]在上述的裝置中，所述主體外套上有開口，用于安裝壓力表，通過壓力表示數(shù)來監(jiān)控金屬復合管內(nèi)部的壓力，監(jiān)測實驗進展情況。
[0053]在上述的裝置中，所述主體外套與天然氣管道或其他腐蝕介質(zhì)所在管道的旁通裝置連通，這樣可以在不影響正常工作的情況下完成實驗。
[0054]在上述的裝置中，本領域技術人員可以用任意方法將所述評價裝置連接到旁通裝置上，但是優(yōu)選法蘭，并用金屬密封環(huán)密封。法蘭連接在工業(yè)管道中應用最普遍，可以承受較大壓力，連接拆卸方便。在主體外套兩端設計有金屬密封環(huán)溝槽(如圖1中的A部位)；金屬密封環(huán)安裝在上述金屬密封環(huán)溝槽內(nèi)。
[0055]在上述的裝置中，所述主體外套的材料沒有特別要求，但是優(yōu)選金屬，因為金屬材料強度大，加工簡單，而且井站現(xiàn)場旁通裝置也為金屬材料，便于和井站現(xiàn)場旁通裝置進行連接。其中，金屬材料優(yōu)選鈦合金，因為鈦合金強度高、耐腐蝕性能好，可以延長裝置的使用壽命。
[0056]在上述的裝置中，各個部分的尺寸是根據(jù)所述金屬復合管尺寸以及井站現(xiàn)場旁通裝置參數(shù)確定的。這樣設計得到的裝置在同一井站現(xiàn)場條件下可以重復使用，節(jié)約成本。在這里并沒有嚴格的限制，只要能與井站現(xiàn)場旁通裝置很好的配合、使本實用新型的裝置正常使用即可。本領域技術人員可以按照本領域的相關標準及實際情況確定各個部分的尺寸。需要注意的是，金屬復合管長度與其兩端金屬襯套長度之和與主體外套長度相等。
[0057]本實用新型提供的裝置可以在壓力15MPa以下，溫度90°C以下，硫化氫濃度90g/m3以下，二氧化碳濃度50g/m3以下，氯離子含量30000mg/L以下的工況環(huán)境中正常使用。任意金屬復合以及任意復合方式的金屬復合管都可以用本實用新型提供的裝置來評價耐腐蝕性能。
[0058]本實用新型的另一方面提供一種評價金屬復合管耐腐蝕性能的方法，包括以下步驟:
[0059]步驟a、所述金屬復合管放置于本實用新型第一方面提供的裝置的主體外套的內(nèi)部空間；
[0060]步驟b、將本實用新型第一方面提供的裝置通過該裝置的連接件連接到天然氣管道或其他腐蝕介質(zhì)所在管道上；
[0061]步驟C、經(jīng)過預定時間段之后，將所述裝置拆卸下來；
[0062]步驟d、取出所述裝置中的所述金屬復合管，測量所述金屬復合管的主體以及焊接連接處的力學性能和/或電化學性能。
[0063]在上述方法的步驟c中，通過壓力表觀測金屬復合管內(nèi)部的壓力數(shù)據(jù)，根據(jù)壓力數(shù)值判斷實驗進展情況，確保實驗安全進行。如果壓力明顯變小，說明金屬復合管已經(jīng)發(fā)生開裂，實驗即可停止，節(jié)約時間。壓力表與所述評價裝置的連接方式由本領域技術人員根據(jù)實際情況確定；如果壓力表示數(shù)保持穩(wěn)定，則在經(jīng)過預定時間后，將裝置拆下并取出金屬復合管，對金屬復合管進行力學性能和/或電化學性能。
[0064]在上述方法的步驟d中，力學性能包括抗應力開裂性能；測試方法由本領域技術人員根據(jù)實際需要選擇，例如按照NAVE TM0177-2005標準C法進行抗硫化氫應力開裂測試。
[0065]在上述方法的步驟d中，所述電化學性能為電化學腐蝕性能，測試方法也由本領域技術人員根據(jù)實際需要選擇，例如按照GB/T 18590-2001進行。
[0066]對金屬復合管耐腐蝕性能的評價不僅僅局限于上述方法，本領域技術人員可以根據(jù)實際需要進行任何測試。
[0067]實施例1
[0068]本實施例提供一種在天東5-1現(xiàn)場評價金屬復合管耐腐蝕性能的裝置及方法。
[0069]天東5-1現(xiàn)場管道中輸送的是天然氣。
[0070]天東5-1現(xiàn)場工況(試驗期間):壓力10.1MPa,溫度60_70°C，硫化氫濃度87.4g/m3, 二氧化碳濃度50.6g/m3,產(chǎn)水中氯離子含量24700mg/L,總硬度1407mg/L,碳酸氫根離子3180mg/L。
[0071]所測試金屬復合管為L245碳鋼和825合金鋼復合的金屬復合管,該金屬復合管長度方向上有焊縫。
[0072]按照天東5-1井站現(xiàn)場旁通裝置參數(shù)以及需要測試的金屬復合管尺寸設計制造主體外套1、金屬襯套2以及金屬密封環(huán)3。
[0073]主體外套I的結(jié)構(gòu)如圖2所示，主體外套I的外形為圓柱體，其兩端為法蘭結(jié)構(gòu)；在主體外套I的兩端還有梯形的金屬密封圈溝槽(圖中A部位)，法蘭以及金屬密封圈溝槽的結(jié)構(gòu)如圖3所示；主體外套的中間部位還有開口 6 ;主體外套用鈦合金制造。
[0074]金屬密封環(huán)3的結(jié)構(gòu)如圖4所示。
[0075]金屬襯套2的結(jié)構(gòu)如圖5所示，金屬襯套2的外形為圓柱體，其厚度dl與金屬復合管4兩端的厚度d2相同，且大于金屬復合管4中間段的厚度d3 ;金屬襯套2用304L不鎊鋼制造。
[0076]金屬復合管4長度與兩個金屬襯套2長度之和與主體外套I長度相等。
[0077]在金屬復合管4兩端加工O型密封圈溝槽。
[0078]將主體外套1、金屬襯套2、金屬復合管4、O型密封圈5按照圖1的結(jié)構(gòu)示意圖組裝好，即將O型密封圈5安裝在具有焊縫7的金屬復合管4的O型密封溝槽內(nèi)，然后將金屬復合管4放置于主體外套I內(nèi)，將金屬襯套2抵靠在金屬復合管4兩端。
[0079]將井站現(xiàn)場旁通上的一段管段換成需要測試的金屬復合管；通過法蘭將所述評價裝置與旁通裝置連接，法蘭與法蘭之間用金屬密封環(huán)3密封；將壓力表通過主體外套上的開口 6連接到金屬復合管4上。
[0080]打開旁通裝置與天然氣管線主管道連接處的開關，使天然氣進入旁通裝置，進而進入金屬復合管4。
[0081]通過外接的壓力表觀察實驗情況:在實驗進行I個月后，壓力表示數(shù)仍然保持穩(wěn)定，說明該金屬復合管沒有發(fā)生明顯的開裂。
[0082]將裝置從旁通上拆下，將金屬復合管4從裝置中取出，對其進行力學及電化學測試；用放大鏡、顯微鏡觀察是否有細小開裂；按照NAVE TM0177-2005標準C法進行抗硫化物應力(SSC)開裂實驗；按照NACE TM0177-2005標準C法、GB10124-1988金屬材料實驗室均勻腐蝕全浸濕實驗方法、GB/T18590-2001金屬盒合金的腐蝕、IS015156-3進行電化學腐蝕實驗。
[0083]本實施例表明，本實用新型的裝置及方法可以對整段金屬復合管的耐腐蝕性能進行評價。
[0084]實施例2
[0085]本實施例提供一種在天東5-1現(xiàn)場評價金屬復合管耐腐蝕性能的裝置及方法。
[0086]本實施例中，除了將金屬復合管換為L360碳鋼和825合金鋼復合的金屬復合管外，與實施例1相同。
[0087]在實驗進行15天后，壓力表示數(shù)明顯變小，說明該金屬復合管已經(jīng)發(fā)生了開裂。不需要再對該金屬復合管進行后續(xù)的測試。
[0088]本實施例同樣表明，本實用新型的裝置及方法可以對整段金屬復合管的耐腐蝕性能進行評價。
[0089]以上所述僅是為了便于本領域的技術人員理解本實用新型的技術方案，并不用以限制本實用新型。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種用于評價金屬復合管耐腐蝕性能的裝置，所述金屬復合管是由兩層以上金屬管復合而成的金屬復合管，在所述金屬復合管的長度方向上具有焊縫或者不具有焊縫，所述裝置包括: 主體外套和所述主體外套兩端的連接件； 所述主體外套的內(nèi)部空間用于放置待評價金屬復合管； 所述主體外套兩端的連接件用于與天然氣管道或其他腐蝕介質(zhì)所在管道連通。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述主體外套的內(nèi)部空間放置有所述金屬復合管。
3.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征在于，在所述主體外套的內(nèi)部空間設置有金屬襯套，所述金屬襯套位于所述金屬復合管的兩端。
4.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述金屬襯套抵靠在所述金屬復合管的兩端。
5.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述金屬復合管的兩端的厚度大于中間段的厚度。
6.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述金屬復合管的兩端的厚度大于中間段的厚度，所述金屬復合管的兩端的厚度與所述金屬襯套的厚度相同。
7.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述金屬復合管與主體外套之間通過密封圈密封。
8.根據(jù)權利要求1-7任一項所述的裝置，其特征在于，所述主體外套上有開口，用于安裝壓力表。
9.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述主體外套與天然氣管道或其他腐蝕介質(zhì)所在管道旁通裝置連通。
10.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述主體外套與天然氣管道或其他腐蝕介質(zhì)所在管道旁通裝置通過法蘭連通。
【文檔編號】G01N3/00GK204116199SQ201420546980
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權日:2014年9月23日
【發(fā)明者】蔡紹中, 黃黎明, 谷壇, 閆靜, 袁曦, 霍紹全, 吳華, 王月 申請人:中國石油天然氣股份有限公司