[发明专利]高温高压高流速湿气环境腐蚀模拟环路系统

说明书

本发明公开了一种高温高压高流速H₂S/CO₂湿气环境腐蚀模拟环路系统。所述环路系统包括高温高压釜和环路管道；环路管道的入口和出口与高温高压釜相连通形成环路系统；环路管道包括高流速试验段和低流速试验段，且高流速试验段靠近高压高温釜的气相出口端；高流速试验段和低流速试验段内均设有轴流风机、带加热盘管的拉瓦尔管、气体流量计、腐蚀探针、热电偶、热电制冷装置、腐蚀监测段以及试样挂载段。本发明模拟环路系统能够准确模拟海底天然气管线内部的真实腐蚀环境，如温度、压力、流速和管道顶部冷凝等，并且兼具了腐蚀电化学监测和实物挂片挂载功能；对海底管线材料腐蚀规律和机制的研究、及防腐蚀药剂适用性评价具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种腐蚀模拟试验装置，具体地涉及一种高温高压高流速H₂S/CO₂湿气环境腐蚀模拟环路系统，属于高酸性气田材料腐蚀规律和机制研究、及防腐蚀药剂适用性评价领域。

背景技术

随着能源工业的发展以及环境保护要求的不断提高，天然气已经成为我国主要的能源供给品。但是根据地质构造，我国的天然气资源主要由海相沉积形成。因此，天然气中不但含有腐蚀性的CO₂气体，还含有兼具高腐蚀性和生物毒性的H₂S气体，使得天然气田的集输管线面临着严重的腐蚀失效风险。其中由于海底管道的特殊性，其一旦发生泄漏将造成更为严重的事故和生态环境破坏。因此，在海底管道建设和运行过程中需要对高温高压H₂S/CO₂环境下材料的腐蚀行为、及防腐蚀药剂的适用性进行试验研究和评价。但是目前能够用于研究海底天然气管线腐蚀环境的环路设备较少，且均存在局限性。

中国专利申请(CN105699286A，一种湿气环路顶部腐蚀测试装置)的公开了一种针对天然气集输管线腐蚀的环路系统，该设备利用温差造成的饱和蒸气压的差值作为环路内气体流动的驱动力。但是在天然气管道实际运行温度范围(15～80℃)内所能提供的压差有限(不超过40kPa)，难以实现天然气管道高达40m/s的流速。同时由于通过调节两个釜体之间的温度差来控制流速，不能根据实际海管运行工况来任意调节温度和流速。并且该环路的试片是通过从管道外部插入的方式进入环路内部，试片难以平行贴合管道内壁，因此会影响气相的流形流态，不能反映管道内壁的真实腐蚀情况。

中国专利申请(CN104865179A，一种集输管道缓蚀剂膜层评价试验装置)公开了一种针对集输管线缓蚀剂评价的环路系统，该环路系统的试片也是通过从管道外部插入的方式进入环路内部，同样难以反应环路内壁各圆周位置处的腐蚀。同时该环路为等径环路，因此当模拟高流速时，气体阻力激增，不但大幅提高气泵的功耗，也会导致环路内气体的温度上升(摩擦阻力生热)。并且气体经过弯头后直接进入试验段，气体流态混乱，难以保证不同批次试验为相同流态相同。此外，其试验段没有设置局部制冷装置，不能实现对海底管道顶部腐蚀的模拟。

因此针对海底天然气管道内部腐蚀工况特点和现有环路腐蚀模拟装备试验能力的局限性，亟需提供一种能够准确模拟海底天然气管线高温高压高流速H₂S/CO₂湿气环境的腐蚀环路实验装置，以期为海管材料腐蚀规律和机制的研究、及防腐蚀药剂适用性评价提供设备支撑。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温高压高流速H₂S/CO₂湿气环境腐蚀模拟环路系统，能够用于研究温度、流速、管道顶部冷凝水等对管道内腐蚀的影响规律和机制，同时也可以用于气/液相缓蚀剂的评价优选研究。

本发明所提供的高温高压高流速H₂S/CO₂湿气环境腐蚀模拟环路系统，包括高温高压釜和环路管道；所述环路管道的入口和出口与所述高温高压釜相连通形成环路系统；

所述环路管道包括高流速试验段和低流速试验段，且所述高流速试验段靠近所述高压高温釜的气相出口端；