一种高温高压动态电偶腐蚀实验方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高温高压动态电偶腐蚀实验方法及装置，其要点在于实现循环动态高温高压气相、液相腐蚀介质中偶接在一起的两种金属材料的电偶腐蚀性能评价，检测电偶腐蚀速率大小，检验两种金属连接的适用性、螺纹连接的密封性。根据两种金属材料的使用状态和服役环境，使用连接杆和螺纹连接的方式将其连接并加载一定大小的扭矩，整体置于循环动态高温高压气相、液相腐蚀环境中，利用该实验方法和装置可检测两种金属材料偶接后各自的电偶腐蚀速率数值大小，定量分析两种金属偶接后的电偶腐蚀损伤及其敏感性因子大小，检验两种金属材料连接方式的适用性、螺纹密封的可靠性，对其发生电偶腐蚀、缝隙腐蚀的风险进行综合评估。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高温高压动态电偶腐蚀实验方法及装置，更具体地说，它涉及一种用于石油、化工、材料领域高温高压动态电偶腐蚀实验方法，本专利技术还涉及使用该方法进行高温高压电偶腐蚀实验的装置。
技术介绍
针对服役于石油工业、化学工业、材料领域腐蚀环境中的金属材料，需要对两种金属材料偶接的结构、功能部件、设备等进行高温高压电偶腐蚀性能评价，掌握两种金属连接时的电偶腐蚀速率、电偶腐蚀作用机理以及发生缝隙腐蚀的风险，对电偶偶接的两种金属材料进行优选，检验两种金属连接的适用性。目前国内外电偶腐蚀实验方法一般是电化学方法或普通连接的试样方法，无法评价石油工业、化学工业中高温高压气相、液相腐蚀性环境中两种金属的电偶腐蚀速率，也不能分析两种金属通过螺纹连接是否存在电偶腐蚀、缝隙腐蚀风险，无法评估电偶腐蚀机理以及螺纹端密封性失效进程，不能为优选电偶偶接的两种金属材料以及金属连接的适用性提供可靠依据。在石油和化工行业中，大多设备、管道、装置都需要使用两种或多种金属材料，连接方式包括焊接、铆接、螺纹连接等，局部承受应力或扭矩，在一定的温度、压力和腐蚀性环境中服役。目前电偶腐蚀评价在学术上和工程技术上具有极其重要的价值，由于缺乏相应的电偶腐蚀实验方法和装置，导致电偶腐蚀的评价结果偏离工程实际。常规的电偶腐蚀实验运用电化学实验方法，借助电化学工作站测试电流、电位数值大小的变化考察电偶腐蚀作用的严重程度，或者通过导线将两种金属材料连接起开展浸泡实验。无法实现两种金属材料在扭矩作用下，处于循环动态高温高压气相、液相腐蚀介质中的电偶腐蚀性能评价，评价结果与工程实际相差甚远，用常规方法对需要偶接的两种金属材料进行选材和适用性评价往往给工程施工带来巨大经济损失以及长期的腐蚀防护难题。目前，常规的电偶腐蚀实验方法存在以下不足：(A)两种金属材料连接方式受限，无法精确加载一定数值大小的扭矩；(B)电偶试样结构、腐蚀环境与工程实际存在差异，不能为现场金属材料的优选和适用性评价提供可靠保证；(C)只能检测两种金属材料偶接后是否存在电偶腐蚀，无法检验偶接后所存在的电偶腐蚀损伤及缝隙腐蚀风险，无法评价两种金属材料偶接的适用性。为解决常规电偶腐蚀实验不能满足工程实际对于两种金属材料偶接时的选材问题，本专利技术借助高温高压釜，提出了新型动态电偶腐蚀实验方法，设计了电偶试样及其夹持装置，形成了适用于高温高压动态电偶腐蚀的新型实验方法，能够很好的解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种能够准确反映电偶腐蚀实际工况、用于高温高压动态电偶腐蚀实验的方法。本专利技术要解决的另一技术问题是提供一种贴近实际、便于操作、稳定可靠、能够同时进行多组平行实验、用于开展高温高压动态电偶腐蚀实验所用的装置。本专利技术的前一技术方案是这样实现的：一种高温高压动态电偶腐蚀实验方法主要包括：(A)测定动态高温高压气相、液相腐蚀环境中两种金属材料在扭矩作用下偶接时的电偶腐蚀速率大小；(B)分析两种金属材料偶接后，发生电偶腐蚀、缝隙腐蚀以及其他腐蚀作用的风险；(C)评价两种金属材料电偶腐蚀损伤机理，检验两种金属偶接的适用性、螺纹密封的可靠性；根据实验结果计算两种金属材料在服役环境中的电偶腐蚀速率大小，分析电偶腐蚀损伤、腐蚀形迹、腐蚀进程及密封接触面的损伤，检验一定扭矩偶接的两种金属材料在高温高压腐蚀环境中的适用性、螺纹密封可靠性，进行电偶腐蚀、缝隙腐蚀风险评估。上述的一种高温高压恒载荷应力腐蚀实验方法中，具体测定步骤是：(A)根据所测试两种金属材料的服役环境，计算气相腐蚀介质(6)的分压，配置液相腐蚀介质(8)并确定实验过程中高温高压釜(1)的温度和压力；(B)根据实际工程两种金属材料的连接方式，确定所采用的试样结构和所需加载的扭矩大小；(C)按照电偶试样I(10)、电偶试样II(22)装配金属试样A(18)和金属试样B(19)，调整预置式扭力扳手至设计扭矩，分别对电偶试样I(10)、电偶试样II(22)进行加载；(D)将电偶试样编号并放入试样夹持装置(9)中，使用定位销钉(16)将其固定；(E)将试样夹持装置(9)安装在磁力旋转系统(4)上，并使用固定器(17)固定；(F)关闭进气口(11)和出气口(12)，将配置好的液相腐蚀介质(8)加入高温高压釜(1)中；(G)关闭釜盖(13)，打开出气口(12)和出气口(11)，持续通入N2进行充分除氧；(H)加入气相腐蚀介质(6)，使气相腐蚀介质分压、高温高压釜(1)总压力与所测试两种金属材料的服役环境一致；(I)关闭进气口(11)，调整磁力旋转系统(4)转速，保障腐蚀实验周期内液相腐蚀介质(8)均一且保持循环流动后，记录实验开始时间；(J)实验周期根据实际需求及相关标准设置，实验结束后，降温卸压，打开釜盖(13)，取出电偶试样I(10)、电偶试样II(22)；(K)观察腐蚀发生部位、腐蚀产物形态，观察空腔(23)中pH试纸的变色情况、判定金属试样(18)与金属试样(19)螺纹连接密封性是否失效；(L)分析腐蚀产物组分及腐蚀机制和进程，计算电偶腐蚀速率、电偶腐蚀敏感因子，评估电偶腐蚀、缝隙腐蚀风险，分析得出两种金属材料连接适用性、密封可靠性的检验结果。本专利技术与现有技术相比，具有下述优点：(A)能够根据工程实际选择所测两种金属材料的偶接方式，可根据金属材料服役工况条件任意设置扭矩大小，并进行精准加载；(B)两种不同的电偶试样结构可分别测试纯电偶腐蚀速率大小，电偶腐蚀、缝隙腐蚀协同加速后的腐蚀速率大小，对电偶腐蚀及引发缝隙腐蚀的风险、螺纹密封性进行风险评估；(C)高温高压动态电偶腐蚀实验条件贴近工程实际，能够检测电偶腐蚀方式及发生机制，检验两种金属材料偶接后的适用性、螺纹密封可靠性以及螺纹密封接触面的损伤特征，对工程选材、螺纹密封性以及电偶腐蚀机理的研究提供更加稳定、可靠的实验方法。附图说明下面结合附图和实验方法对本专利技术作进一步地详细说明，本专利技术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，该装置不构成对本专利技术的任何限制。图1是实现本专利技术的高温高压动态电偶腐蚀实验装置示意图。图2是实现本专利技术的试样夹持装置示意图。图3是实现本专利技术的纯电偶试样I示意图。图4是实现本专利技术的螺纹连接电偶试样II示意图。具体实施方式参阅图1所示，本专利技术中一种高温高压动态电偶腐蚀实验装置，主要包括高温高压釜(1)、加热系统(2)、保温系统(3)、磁力旋转系统(4)、温度压力传感器(5)、气相腐蚀介质(6)、气液界面(7)、液相腐蚀介质(8)、试样夹持装置(9)、电偶试样I(10)、进气口(11)、出气口(12)、釜盖(13)、电流连接杆(14)、内六角孔(15)、定位销钉(16)、固定器(17)、金属试样A(18)、金属试样B(19)、绝缘垫圈(20)、绝缘连接杆(21)、电偶试样II(22)、空腔(23)；所述的高温高压釜(1)设置有加热系统(2)、保温系统(3)、温度压力传感器(5)、气相腐蚀介质(6)、液相腐蚀介质(8)、试样夹持装置(9)、电偶试样I(10)、电偶试样II(22)、进气口(11)和出气口(12)，保障高温高压釜(1)内部的温度、压力达到实验要求；所述的电偶试样I(10)、电偶试样II(22)，通过定位销钉(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温高压动态电偶腐蚀实验方法及装置，其特征在于能够评价循环动态高温高压气相、液相腐蚀环境中两种金属材料偶接在一起时的电偶腐蚀性能，检测两种金属材料偶接后各自的电偶腐蚀速率数值大小，定量分析两种金属偶接后的电偶腐蚀损伤及其敏感性因子大小，检验两种金属材料连接方式的适用性、螺纹密封的可靠性，对其发生电偶腐蚀、缝隙腐蚀的风险进行综合评估。

【技术特征摘要】
1.一种高温高压动态电偶腐蚀实验方法及装置，其特征在于能够评价循环动态高温高压气相、液相腐蚀环境中两种金属材料偶接在一起时的电偶腐蚀性能，检测两种金属材料偶接后各自的电偶腐蚀速率数值大小，定量分析两种金属偶接后的电偶腐蚀损伤及其敏感性因子大小，检验两种金属材料连接方式的适用性、螺纹密封的可靠性，对其发生电偶腐蚀、缝隙腐蚀的风险进行综合评估。2.根据权利要求1所述的一种高温高压动态电偶腐蚀实验方法，其特征在于实验内容包括：(A)测定动态高温高压气相、液相腐蚀环境中两种金属材料在扭矩作用下偶接时的电偶腐蚀速率大小；(B)分析两种金属材料偶接后，发生电偶腐蚀、缝隙腐蚀以及其他腐蚀作用的风险；(C)评价两种金属材料电偶腐蚀损伤机理，检验两种金属偶接的适用性、螺纹密封的可靠性；根据实验结果计算两种金属材料在服役环境中的电偶腐蚀速率大小，分析电偶腐蚀损伤、腐蚀形迹、腐蚀进程及密封接触面的损伤，检验一定扭矩偶接的两种金属材料在高温高压腐蚀环境中的适用性、螺纹密封可靠性，进行电偶腐蚀、缝隙腐蚀风险评估。3.根据权利要求1所述的一种高温高压动态电偶腐蚀实验装置，其特征在于包括高温高压釜(1)、加热系统(2)、保温系统(3)、磁力旋转系统(4)、温度压力传感器(5)、气相腐蚀介质(6)、气液界面(7)、液相腐蚀介质(8)、试样夹持装置(9)、电偶试样I(10)、进气口(11)、出气口(12)、釜盖(13)、电流连接杆(14)、内六角孔(15)、定位销钉(16)、固定器(17)、金属试样A(18)、金属试样B(19)、绝缘垫圈(20)、绝缘连接杆(21)、电偶试样II(22)、空腔(23)；所述的高温高压釜(1)设置有加热系统(2)、保温系统(3)、温度压力传感器(5)、气相腐蚀介质(6)、液相腐蚀介质(8)、试样夹持装置(9)、电偶试样I(10)、电偶试样II(22)、进气口(11)和出气口(12)，保障高温高压釜(1)内部的温度、压力达到实验要求；所述的电偶试样I(10)、电偶试样II(22)，通过定位销钉(16)固定在试样夹持装置(9)上；所述的试样夹持装置(9)通过固定器(17)固定在磁力旋转系统(4)上，整体在磁力旋转系统(4)所设定的速度下持续转动，保障高温高压釜(1)内部的气相腐蚀介质(6)、液相腐蚀介质(8)处于动态循环状态。4.根据权利要求3所述的一种高温高压动态电偶腐蚀实验装置，其特征在于高温高压釜(1)、磁力旋转系统(4)、温度压力传感器(5)、进气口(11)、出气口(12)、釜盖(13)、定位销钉(16)、电流连接杆(14)均由耐腐蚀性能良好的哈氏合金加工成型；试样夹持装置(9)、固定器(17)、绝缘垫圈(20)、绝缘连接杆(21)是由绝缘材料聚四氟乙烯加工成型。5.根据权利要求3所述的一种高温高压动态电偶腐蚀实验装置，其特征在于电偶试样I(10)、电偶试样II(22)通过定位销钉(16)固定在试样夹持装置(9)上，试样夹持装置(9)通过固定器(17)固定在磁力旋转系统(4)上，通过设定磁力旋转系统(4)转速，控制电偶试样I(10)、电偶试样II(22)随试样夹持装置(9)一起在气相腐蚀介质(6)、液相腐蚀介质(8)中持续旋转，在高温高压釜(1)中形成循环动态腐蚀环境，计算不同温度、压力和不同介质流速的高温高压动态腐蚀环境中金属试样A(18)、金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯铎，张智，张志东，陈玉祥，唐孝华，施太和，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51