[发明专利]一种高温高压气、液、固三相冲刷腐蚀试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种高温高压气、液、固三相冲刷腐蚀试验装置及方法，试验装置包括接入循环测试回路的高温高压试验箱，循环管路上设有循环泵，在所述高温高压试验箱的箱盖上设置有电磁搅拌装置、感温探头和压力传感器，所述电磁搅拌装置、感温探头和压力传感器均与控制系统连接；在所述循环测试回路中设置腐蚀测试单元和电化学测试单元；在所述循环测试回路中设置透明视窗，可观察管内流体流态。本发明的积极效果是：可以模拟现场工况环境，模拟金属材料在管路中的腐蚀情况，模拟气、液、固三相冲刷腐蚀试验，进行电化学试验、缓蚀剂评估、橡胶及塑料相关等多种腐蚀试验，也可进行金属材料和非金属材料的整管在线腐蚀试验。

技术领域

本发明属于腐蚀领域，尤其涉及一种高温高压气、液、固三相冲刷腐蚀试验装置及方法，可以模拟油气田现场工况环境条件下输送流体对管路冲刷和腐蚀情况，可用于研究气、液、固三相流体流动条件下的冲刷腐蚀、电化学腐蚀，可用于测试缓蚀剂性能、涂层性能、金属与非金属材料耐蚀性能等，可观察流体流态，可进行材料试验也可进行管段试验。

背景技术

冲刷腐蚀是金属表面与腐蚀性流体之间由于相对运动而引起的金属损坏现象，是材料受冲刷和腐蚀交互作用的结果，在石油、化工等生产领域中广泛存在，是一种危害性较大的局部腐蚀。冲刷腐蚀是一个十分复杂的过程，影响腐蚀速率的因素有很多，主要包括：液体流速、流体含沙量、沙粒大小、冲刷角、流体pH值、溶液温度、材料的组成、材料的微观结构和热处理制度等。为了有效解决冲刷腐蚀问题，从而为材料的选用及防护措施的采取提供依据，需要确定冲刷腐蚀中占主导地位的破坏机制。国内外研究人员先后开展了大量的研究工作，通过实验研究和数值仿真等手段探讨了冲刷腐蚀的作用机制和控制因素。目前的室内冲刷腐蚀试验装置，只能模拟气液两相、气固两相或液固两相冲刷，对气、液、固三相冲刷腐蚀试验装置的报道极少，而油气田现场流体中通常都含有气、液、固三相，因此目前室内两相流模拟试验结果与现场实际工况下的冲刷腐蚀结果差异较大。如何做到室内冲刷腐蚀行为与现场相似以及如何用短时间的实验结果去指导现场长周期运行出现的问题仍有待于进一步解决。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种高温高压气、液、固三相冲刷腐蚀试验装置及方法，可以模拟现场工况环境，模拟材料在油气田现场管路中的腐蚀情况，开展气、液、固三相流体共存时的冲刷腐蚀试验、电化学试验、缓蚀剂评估、橡胶及塑料相关材料性能试验等多种室内试验，也可进行金属材料和非金属材料的整管冲刷腐蚀试验。

本发明所采用的技术方案是：一种高温高压气、液、固三相冲刷腐蚀试验装置，包括高温高压腐蚀试验箱、循环管路和循环泵，在所述高温高压试验箱的箱盖上设置有电磁搅拌装置、感温探头、压力传感器、泄压阀和高压气体注入系统，所述电磁搅拌装置、感温探头、压力传感器和泄压阀均与控制系统连接；在所述循环管路中设置有驱动泵、腐蚀测试单元和电化学测试单元。

所述高温高压腐蚀试验箱的高压气体注入系统包括通过管线依次连接的气瓶组、流量调节阀和增压泵。在所述高温高压腐蚀试验箱箱盖上的泄压阀，泄压速率可在0MPa/min～10MPa/min之间无级调速。在所述高温高压试验箱箱内与试验流体接触部分除箱盖外的金属表面均喷有耐150℃以上温度的耐磨耐冲蚀涂层。在所述高温高压试验箱的箱体外部设置有电加热套，控温精度达到±2℃。所述高温高压冲刷腐蚀试验装置，内部最高试验压力达到35MPa，最高试验温度达到150℃，液体最高流速达到8m/s。

所述循环泵安置于循环管路上，可实现气、液及不超过质量百分比10％砂粒的循环流动。所述循环管路由多段管段连接组成，管段之间法兰连接或焊接。所述管段包括腐蚀测试管段、腐蚀监测管段、管道材料试验管段、测速管段、透明视窗观察管段和连接管段中的一种或多种组合。

本发明还提供了一种高温高压气、液、固三相冲刷腐蚀试验方法，包括如下步骤：

步骤一、连接好循环试验管路，卸下腐蚀试验箱的箱盖，将腐蚀试验液体、砂粒按试验要求的比例在氮气保护下加入腐蚀试验箱中，然后盖上箱盖；