专利名称：一种高温高压多相流腐蚀实验方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种高温高压多相流腐蚀实验方法及装置，更具体地说，它涉及ー种用于油气田材料腐蚀方面高温高压多相流腐蚀实验方法，本发明还涉及使用该方法进行高温高压多相流腐蚀实验和评价的试样及试样夹持装置。
背景技术：
在金属材料化学实验中，需要对石油エ业、化学エ业中用于抗腐蚀的设备、管道、装置所用金属材料处于高温高压高含腐蚀介质的气相、液相或多相流状态进行腐蚀性能评价。目前国内外现有的高温高压腐蚀测试方法一般都是在高温高压釜内安装搅拌装置，将试样安装在搅拌器上实现试样和腐蚀介质的相对运动，不能模拟石油エ业和化学エ业中高温高压条件下腐蚀介质的流动以及模拟冲刷腐蚀作用，材质的腐蚀评价结果与现场结果相差较大。在油气エ业中，高温高压含H2S/C02组分的复杂体系在油管和输送管、站场设备中的腐蚀和冲蚀与流场变异、与多相体系的流态及流型有夫。目前这类试验评价在学术上和工程技术上具有重要价值，由于缺乏相应的实验方法和装置，致使相应的评价实验不能进行。常规的高压动态腐蚀评价试验仪为叶片搅动或锥板转动，其流态分布与实际的エ业状况相差甚远，用常规方法评价材料的腐蚀或缓蚀剂的防腐效果与エ业实际常常相差甚远。目前，常规的搅拌式高温高压腐蚀动态腐蚀实验方法存在以下不足
(1)高温高压釜体的结构局限性造成腐蚀介质不能实现管路流动，无法模拟现场条
件；
(2)腐蚀介质中的固相颗粒因重力作用将沉于釜底，安放在气相和液相中的试样不会受到固体颗粒的冲刷作用，因而不能模拟现场冲刷腐蚀作用；
(3)搅拌器的转速及试样表面的线速度虽可精确计算，但由于腐蚀介质有一定粘度，致使腐蚀介质与试样产生相对运动，从而导致试样与腐蚀介质的相对运动速度难于准确获得，并且该速度误差随搅拌速度増大而增加。为解决常规高温高压动态腐蚀试验不能模拟现场实际エ况的问题，本发明借助循环流动高温高压釜，提出了新型高温高压腐蚀介质流动通道，并设计出了腐蚀试样的夹持装置，形成了适用于高温高压多相流腐蚀测试的新型实验方法，能够很好的解决上述问题。

发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种能够较真实反映现场エ况、用于模拟多相流高温高压腐蚀实验的方法。本发明要解决的另ー技术问题是提供ー种结构简单、易于操作、安全可靠、能够同时测试多个试样、用于模拟多相流腐蚀的高温高压釜所用试样夹持装置。本发明的前一技术方案是这样实现的ー种高温高压多相流腐蚀实验方法主要包括(I)測定金属材料在高温高压气相流、液相流以及气液两相流腐蚀エ况下的耐蚀性能、和腐蚀速率；(2)測定金属材料在高温高压条件下，携水、管道积水等状态下的耐蚀性能和腐蚀速率；(3)測定金属材料在气相、液相、固相三相状态以及悬浮液、悬浮颗粒作用下的腐蚀作用机理及其腐蚀速率；(4)测定由于腐蚀作用所形成的不溶性腐蚀产物、沉积元素硫、不參与腐蚀反应的惰性固相对材料耐蚀性能和腐蚀速率的影响作用机理；(5)对携水采气、积水采气等特定开采状态的套管剰余强度进行分析评价；根据实验数据结果计算得出材料在以上エ况下的耐蚀性能和腐蚀速率，并对腐蚀产物组分、形貌以及腐蚀产物膜特征进行分析，从而对金属材料在多相流高温高压腐蚀条件下的耐蚀性能进行综合评价。上述的ー种高温高压多相流腐蚀实验方法中，具体測定步骤是(A)将腐蚀挂片试样夹持在下绝缘夹具(3)和上绝缘夹具(4)之间；(B)将装有待测试样的绝缘夹具装入循环动态高温高压釜中；(C)根据所模拟的エ况特征，分别先后加入适量的液相、固相和气相腐蚀介质，从而形成特定的气相、液相、气液两相、携水流动、管道积水、悬浮液等综合腐蚀介质；(D)达到实验设计温度、压力、流速后，按常规方法开始实验。本发明与现有技术相比，具有下述优点
(I)高温高压釜内气相或液相腐蚀介质能够与试样充分接触，能够真实模拟现场エ况下样品内壁、外壁的冲刷腐蚀作用并对冲刷腐蚀进行评价。(2)模拟测定试样在高温高压气相、液相、固相以及多相流状态下，管具积水、沉积元素硫、悬浮液、悬浮颗粒以及由于腐蚀作用所形成的不溶性腐蚀产物、不參与腐蚀反应的惰性固相对试样腐蚀速率的影响作用机理，实验结果更接近现场エ况，能够真实模拟现场腐蚀作用的影响因素，对现场判定材料的抗腐蚀性能提供更可靠、更加稳定的实验方法。


下面结合附图和实验方法对本发明作进ー步地详细说明，本发明包含所有能够实现该方法的实验装置，不仅限于附图所示结构，该装置不构成对本发明的任何限制。图I是实现本发明的主要装置结构示意图。图2是实现本发明的夹具装置示意图。图3是实现本发明的另ー种夹具装配图。图4是实现本发明方法试样装配图。图5是材料A、B、C、D在不同温度条件下的平均腐蚀速率。图6是材料A、B、C、D在不同流速条件下的平均腐蚀速率。图7是套管在携水采气、积水采气エ艺状态下的平均腐蚀速率。
具体实施例方式參阅图I所示，本发明中ー种高温高压多相流腐蚀实验装置，主轴电机I、釜盖2、腐蚀介质3、搅拌叶桨4、釜体上支管5、釜体下支管6、腐蚀介质流动方向7、上绝缘夹具8、下绝缘夹具9、试样10、超声波流量计11、绝缘隔片12、夹持槽13 ;所述的主轴电机I通过带动搅拌叶桨4旋转实现腐蚀介质按照腐蚀介质流动方向7所示方向流动,并通过转速大小模拟实验流速；所述的上绝缘夹具8与下绝缘夹具9组合后，可顺利装入釜体上支管5和釜体下支管6 ;所述的试样10恰好装入下绝缘夹具9的槽中，并与腐蚀介质3充分接触；所述的上绝缘夹具8与下绝缘夹具9通过夹持槽13固定；所述的上绝缘夹具8和下绝缘夹具9所形成的凹槽中可平行放置多个试样10并且能够放入循环动态高温高压釜中。从而保证同时进行多种材质、多个试样的实验，并且能够刚刚保证每个试样都能够受到均匀一致的加热、冲刷以及气相、液相腐蚀介质的侵蚀。本发明中ー种高温高压多相流腐蚀实验方法如下
(I)现场エ况条件模拟化，具体方法如下
(A)根据现场エ况条件确定气相、液相、固相组分，通过釜体容积计算得到气相分压、液相组分和固相组分的加入量；
(B)按照现场エ况条件，利用釜体设计參数计算模拟实验流速所对应的主轴电机旋转速度，通过超声波流量计(11)流量结果与通道面积之比得到通道流速；
(C)根据现场エ况条件，将试样分别放置在所对应的釜体上、下支管相应的位置，以便 实验结束后对不同位置处的腐蚀速率进行对比。(2)安装试样，具体方法如下
(A)将试样逐个装配在下绝缘夹具上，并使用隔片将试样逐个隔开。(B)将上绝缘夹具与下绝缘夹具对齐并从上方缓慢放下，夹持后保证试样被完全固定，不会因气相和液相腐蚀介质的流动而产生移动。(C)开启通风设备、气体检测报警器等防护设备，打开高温高压釜电源和监控系统主机。除氧后关闭出气ロ，用氮气进行试压；然后对釜体进行升温至实验指定温度。待温度达到实验温度后，依次按照计算所得实验參数通入液相、气相腐蚀介质，并按实验參数设定主轴电机转速。(D)待实验结束后，停止主轴电机旋转，关闭高温高压釜电源，待温度降至40 V以下后，泄压、排气，打开爸盖，取出试样。(3)清洗试样并称重，计算腐蚀速率，绘制腐蚀速率随温度变化的关系曲线，如图5，可对不同材质、不同温度下的抗腐蚀性能进行对比；绘制腐蚀速率随压カ变化的关系曲线；绘制腐蚀速率随流速变化的关系曲线，如图6 ;对携水采气、积水采气等特定开采状态的套管平均腐蚀速率，如图7。(4)测定试样表面腐蚀产物膜组分，观察腐蚀产物膜形貌特征，测定腐蚀产物膜的电化学特性。(5)对腐蚀实验数据进行处理，并对试样抗腐蚀性能进行综合评价。
权利要求
1.ー种高温高压多相流腐蚀实验方法，其特征在于包括高温高压条件下，保持气、液相腐蚀介质的循环流动及其与试样表面的充分接触，通过模拟腐蚀介质温度、压力、流速从而对金属材料、设备和装置进行抗腐蚀性能评价，測定试样在高温高压气相、液相、固相以及多相流状态下，管具积水、沉积元素硫、悬浮液、悬浮颗粒以及由于腐蚀作用所形成的不溶性腐蚀产物、不參与腐蚀反应的惰性固相对试样腐蚀速率的影响作用机理。
2.根据权利要求I所述的ー种高温高压多相流腐蚀实验方法，其特征在于实验内容包括(A)測定金属材料在高温高压气相流、液相流以及气液两相流腐蚀エ况下的耐蚀性能和腐蚀速率；(B)測定金属材料在高温高压条件下，携水、管道积水等状态下的耐蚀性能和腐蚀速率；(C)測定金属材料在气相、液相、固相三相状态以及悬浮液、悬浮颗粒作用下的腐蚀作用机理及其腐蚀速率；(D)测定由于腐蚀作用所形成的不溶性腐蚀产物、沉积元素硫、不參与腐蚀反应的惰性固相对材料耐蚀性能和腐蚀速率的影响作用机理；(E)对携水采气、积水采气等特定开采状态的套管剰余强度进行分析评价；根据实验数据结果计算得出材料在以上エ况下的耐蚀性能和腐蚀速率，并对腐蚀产物组分、形貌以及腐蚀产物膜特征进行分析，从而对金属材料在多相流高温高压腐蚀条件下的耐蚀性能进行综合评价。
3.—种高温高压多相流腐蚀实验装置，其特征在于包括上绝缘夹具(8)、下绝缘夹具(9)、试样(10)、绝缘隔片(12)、夹持槽(13);所述的上绝缘夹具(8)与下绝缘夹具(9)组合后，可顺利装入高温高压釜的釜体上支管(5)和釜体下支管￠);所述的试样(10)恰好装入下绝缘夹具(9)的槽中，并与腐蚀介质(3)充分接触；所述的上绝缘夹具(8)与下绝缘夹具(9)通过夹持槽(13)固定；所述的上绝缘夹具(8)和下绝缘夹具(9)所形成的凹槽中可平行放置多个试样(10)并且能够放入循环动态高温高压釜中。
4.根据权利要求3所述的ー种高温高压多相流腐蚀实验装置，其特征在于上绝缘夹具(8)、下绝缘夹具(9)、绝缘隔片(12)和夹持槽(13)是由耐腐蚀性能良好的绝缘材料加工成型。
5.根据权利要求3所述的ー种高温高压多相流腐蚀实验装置，其特征在干，所述的试样(10)由上绝缘夹具⑶和下绝缘夹具(9)夹持固定，并由绝缘隔片(12)逐个隔开。
6.根据权利要求3所述的ー种高温高压多相流腐蚀实验装置，其特征在于，所述的上绝缘夹具(8)和下绝缘夹具(9)通过夹持槽(13)固定。
7.根据权利要求3所述的ー种高温高压多相流腐蚀实验装置，其特征在于，所述的腐蚀介质⑶流速由主轴电机⑴的旋转速度和搅拌叶桨⑷的尺寸參数所控制，由超声波流量计(11)与通道面积之比得到腐蚀介质流速，并由电脑控制系统监测，可根据实验设计參数设置。
8.根据权利要求3所述的ー种高温高压多相流腐蚀实验装置，其特征在干，所述的绝缘夹具夹持试样(10)后，腐蚀介质(3)流动空间足够大，并且与试样(10)充分接触。
9.根据权利要求3所述的ー种高温高压多相流腐蚀实验装置，其特征在干，所述的试样(10)为标准挂片试样和梯型试样。
全文摘要
本发明公开了一种高温高压多相流腐蚀实验方法及装置，其要点在于高温高压条件下，保持气、液相腐蚀介质的循环流动及其与试样表面的充分接触，可模拟研究流速、管具积水、沉积元素硫等因素的腐蚀作用机理，同时包括气相、液相、固相以及多相流、悬浮液、悬浮颗粒对腐蚀作用的影响规律研究。利用该实验方法和装置可实现对多种腐蚀工况进行模拟测定金属材料在高温高压气相、液相以及多相流状态下，各种腐蚀工况和腐蚀环境下的耐腐蚀性能；测定携水开采、积水开采等开采状态下的油套管耐腐蚀性能及其腐蚀速率大小。对金属材料在多相流高温高压腐蚀条件下抗腐蚀性能进行综合评价，根据测试结果实现特定腐蚀环境下金属材料的优选。
文档编号G01N17/00GK102654446SQ20121015428
公开日2012年9月5日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者任建, 侯铎, 刘飞, 张智, 施太和, 曾德智, 朱红钧, 田刚 申请人:西南石油大学