一种用于评价高温高压下溶解氧在防腐涂层中渗透性的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于评价高温高压下溶解氧在防腐涂层中渗透性的装置及方法，能快速准确的测定高温高压环境下溶解氧在防腐涂层中的渗透性和防腐涂层在发生变形的情况下溶解氧在防腐涂层中的渗透性。包括高温高压釜，纯涂层样品安装装置，供气系统，实时监测系统和废气处理系统。本发明专利技术所述方法通过加热装置调节温度，通过供气系统一方面能够调节压力，一方面能够按照试验要求通入惰性气体实现除氧操作，可模拟多种注水工况不同井段的油管涂层服役环境，实时监测模拟工况下溶解氧在防腐涂层中的渗透性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于评价高温高压下溶解氧在防腐涂层中渗透性的装置及方法
本专利技术涉及油田注水开发油管防腐涂层领域，具体为一种用于评价高温高压下溶解氧在防腐涂层中渗透性的装置及方法。
技术介绍
随着油田开发进入中后期，注水井管柱损坏问题日益严重，成为困扰石油工业后期开采的一大难题。其中，环境腐蚀是造成注水井管柱损坏的最主要原因。有机涂层防腐技术由于施工工艺简单、成本低廉、防腐效果好而成为目前注水油管的主要防腐措施。有机涂层虽能不同程度地隔绝离子,提高注水井防腐油管的耐蚀性。但有机涂层并不能完全隔绝水和氧气的渗透。水和氧气通过涂层宏观或微观缺陷渗透到涂层/金属界面后,构成腐蚀性介质,在涂层/金属界面形成阳极区和阴极区发生电化学腐蚀。腐蚀的阴极反应与电位有关，当电位高于-0.8V(vs.SCE)时，主导反应为氧去极化还原反应，即吸氧腐蚀。而在油田注水环境，电位一般都高于-0.8V。所以，溶解氧透过涂层的渗透性是控制腐蚀发生的主要步骤。因此，评价注水环境中溶解氧在防腐涂层中的渗透性对评估和预测防腐涂层油管的服役寿命和剩余寿命具有非常重要的指导意义。目前能够评价涂层渗透性能的试验设备不多，主要有：(1)中国专利CN201610387014.2公开了“低强度、低渗透率涂层材料气体扩散系数测定装置及方法”，该装置包括两个并联的真空室、测量室和充气室。该装置可使用很薄的涂层材料进行测量，对于低渗透率的涂层材料，也能快速取得稳定气体压力和气体通量数据，测量结果准确。(2)中国专利CN201310232373.7中公开了一种“评价溶解态CO2在防腐涂层中扩散及渗透性能的方法”，该方法首先测试土壤溶液的pH和涂层下渗透溶液的pH，然后计算土壤溶液CO2浓度c1和涂层下渗透溶液CO2浓度c2，并绘制c2～t曲线图和ln(c1-c2)～t曲线图，最后计算溶解态CO2在防腐涂层中扩散系数和渗透系数。该装置和方法实现了对溶解态二氧化碳在防腐涂层中扩散及渗透性能的定量评价。第一种试验装置能测试低强度、低渗透率涂层材料气体扩散系数，停留在气态型介质扩散及渗透性能的研究阶段，不能对溶解态型气体介质在防腐涂层中的扩散及渗透性能进行研究。第二种试验装置虽然能对溶解态的二氧化碳在防腐涂层中扩散及渗透性能的定量评价；但只能评价常温常压下溶解态二氧化碳在在防腐涂层中扩散及渗透性能。以上装置功能比较单一，均不能评价实际工况中高温高压环境下溶解氧在防腐涂层中的渗透性和防腐涂层在发生变形的情况下溶解氧在防腐涂层中的渗透性。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种用于评价高温高压下溶解氧在防腐涂层中渗透性的装置及方法，操作简单，设计合理，能够模拟实际工况，快速准确的测定高温高压环境下溶解氧在防腐涂层中的渗透性和防腐涂层在发生变形的情况下溶解氧在防腐涂层中的渗透性。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种用于评价高温高压下溶解氧在防腐涂层中渗透性的装置，包括高温高压釜，纯涂层样品安装装置，供气系统，实时监测系统和废气处理系统；所述高温高压釜内设置有加热装置；所述纯涂层样品安装装置内设置有单侧开口的检测室，检测室包括独立的第一腔室和第二腔室，第一腔室的开口端依次密封固定有多孔陶瓷盘和纯涂层样品，第二腔室的开口端依次密封固定有多孔柔性盘和纯涂层样品；所述供气系统用于向高温高压釜和检测室内供应所需气体；所述实时监测系统用于通过探测器分别监测高温高压釜和检测室内的溶解氧含量；所述废气处理系统与高温高压釜内部连通，用于处理高温高压釜内排出的废气。优选的，所述纯涂层样品安装装置包括依次从上到下固定连接的安装装置上盖、样品定位装置和安装装置下盖；样品定位装置和安装装置下盖中间对应设置两个中空腔体，样品定位装置的两个中空腔体和安装装置上盖形成检测室的第一腔室和第二腔室；多孔陶瓷盘和纯涂层样品对应第一腔室，多孔柔性盘和纯涂层样品对应第二腔室，均压紧固定在样品定位装置和安装装置下盖之间。进一步的，安装装置上盖和样品定位装置之间，样品定位装置和多孔陶瓷盘之间，样品定位装置和多孔柔性盘之间，以及安装装置下盖和纯涂层样品之间分别设置有密封垫圈。进一步的，样品定位装置的两端中部设置有凹槽，安装装置上盖下端中部和安装装置下盖上端中部分别设置有凹槽镶嵌配合的凸台；安装装置上盖、样品定位装置和安装装置下盖由依次贯穿的紧固螺栓通过配合的螺母固定连接。优选的，所述的供气系统包括多个气瓶，以及分别与气瓶连接且设置在高温高压釜和检测室内的单向进气口。进一步的，每个气瓶上至少设置有三条管线，至少一条管线连接设置在高温高压釜内的单向进气口，至少一条管线连接设置在检测室第一腔室内的单向进气口，至少一条管线连接设置在检测室第二腔室内的单向进气口。一种用于评价高温高压下溶解氧在防腐涂层中渗透性的方法，基于上述任一装置，其包括如下步骤，步骤1，将多孔陶瓷盘和纯涂层样品密封固定在纯涂层样品安装装置中单侧开口的检测室第一腔室的开口端，将多孔柔性盘和纯涂层样品密封固定在纯涂层样品安装装置中单侧开口的检测室第二腔室的开口端，检测室的第一腔室和第二腔室内填充有检测溶液；步骤2，将纯涂层样品安装装置放入高温高压釜，连接好高温高压釜的供气系统和实时监测系统后，向高温高压釜内注入检测溶液；步骤3，通过供气系统向高温高压釜，以及检测室的第一腔室和第二腔室内通入惰性气体对检测溶液进行除氧处理，并通过实时监测系统实时记录溶解氧含量，到达试验要求后完成除氧；步骤4，向高温高压釜内充入实验要求的溶解氧；启动高温高压釜内设置的加热装置，升温至预定温度；此过程中通过实时监测系统对高温高压釜、检测室的第一腔室和第二腔室内的溶解氧含量进行实时监测，从而得到高温高压釜、检测室的第一腔室和第二腔室内的溶解氧含量的相对变化，以此分别评价高温高压下溶解氧在防腐涂层中渗透性和防腐涂层在发生变形的情况下溶解氧在防腐涂层中的渗透性。优选的，步骤1的具体的步骤如下，将纯涂层样品安装装置中的样品定位装置安装在安装装置上盖上，将装置反面朝上，向检测室的第一腔室和第二腔室内注入检测溶液，然后在第一腔室依次安装密封垫圈、多孔陶瓷盘、纯涂层样品和密封垫圈，在第二腔室依次安装密封垫圈、多孔柔性盘、纯涂层样品和密封垫圈，最后安装装置下盖；依次穿过安装装置上盖、样品定位装置和安装装置下盖的紧固螺栓与配合的螺母紧固连接，完成第一腔室和第二腔室的纯涂层样品的安装固定。优选的，实时监测系统通过三个分别设置在检测室第一腔室和第二腔室，以及高温高压釜中的溶解氧探测器，实时监测高温高压釜和检测室内的溶解氧含量，通过设置在高温高压釜中的压力探测器、温度探测器和pH探测器实时监测高温高压釜内的压力、温度和pH值。优选的，还包括完成除氧后进行环境模拟的步骤，按照试验要求通过供气系统向高温高压釜，以及检测室的第一腔室和第二腔室内通入腐蚀性气体达到所模拟的实际情况要求，再补充惰性气体使达到预定压力后执行步骤4。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术所述装置通过加热装置调节温度，通过供气系统一方面能够调节压力，一方面能够按照试验要求通入腐蚀性气体(H2S、CO2等)，可模拟多种注水工况不同井段的油管涂层服役环境，实时监测模拟工况下溶解氧在防腐涂层中的渗透性，而且能够在高温高压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于评价高温高压下溶解氧在防腐涂层中渗透性的装置，其特征在于，包括高温高压釜(1)，纯涂层样品安装装置(2)，供气系统(3)，实时监测系统(4)和废气处理系统(5)；所述高温高压釜(1)内设置有加热装置；所述纯涂层样品安装装置(2)内设置有单侧开口的检测室(23)，检测室(23)包括独立的第一腔室和第二腔室，第一腔室的开口端依次密封固定有多孔陶瓷盘(22)和纯涂层样品(25)，第二腔室的开口端依次密封固定有多孔柔性盘(27)和纯涂层样品(25)；所述供气系统(3)用于向高温高压釜(1)和检测室(23)内供应所需气体；所述实时监测系统(4)用于通过探测器分别监测高温高压釜(1)和检测室(23)内的溶解氧含量；所述废气处理系统(5)与高温高压釜(1)内部连通，用于处理高温高压釜(1)内排出的废气。

【技术特征摘要】
1.一种用于评价高温高压下溶解氧在防腐涂层中渗透性的装置，其特征在于，包括高温高压釜(1)，纯涂层样品安装装置(2)，供气系统(3)，实时监测系统(4)和废气处理系统(5)；所述高温高压釜(1)内设置有加热装置；所述纯涂层样品安装装置(2)内设置有单侧开口的检测室(23)，检测室(23)包括独立的第一腔室和第二腔室，第一腔室的开口端依次密封固定有多孔陶瓷盘(22)和纯涂层样品(25)，第二腔室的开口端依次密封固定有多孔柔性盘(27)和纯涂层样品(25)；所述供气系统(3)用于向高温高压釜(1)和检测室(23)内供应所需气体；所述实时监测系统(4)用于通过探测器分别监测高温高压釜(1)和检测室(23)内的溶解氧含量；所述废气处理系统(5)与高温高压釜(1)内部连通，用于处理高温高压釜(1)内排出的废气。2.根据权利要求1所述的一种用于评价高温高压下溶解氧在防腐涂层中渗透性的装置，其特征在于，所述纯涂层样品安装装置(2)包括依次从上到下固定连接的安装装置上盖(18)、样品定位装置(17)和安装装置下盖(19)；样品定位装置(17)和安装装置下盖(19)中间对应设置两个中空腔体，样品定位装置(17)的两个中空腔体和安装装置上盖(18)形成检测室(23)的第一腔室和第二腔室；多孔陶瓷盘(22)和纯涂层样品(25)对应第一腔室，多孔柔性盘(27)和纯涂层样品(25)对应第二腔室，均压紧固定在样品定位装置(17)和安装装置下盖(19)之间。3.根据权利要求2所述的一种用于评价高温高压下溶解氧在防腐涂层中渗透性的装置，其特征在于，安装装置上盖(18)和样品定位装置(17)之间，样品定位装置(17)和多孔陶瓷盘(22)之间，样品定位装置(17)和多孔柔性盘(27)之间，以及安装装置下盖(19)和纯涂层样品(25)之间分别设置有密封垫圈(24)。4.根据权利要求2所述的一种用于评价高温高压下溶解氧在防腐涂层中渗透性的装置，其特征在于，样品定位装置(17)的两端中部设置有凹槽，安装装置上盖(18)下端中部和安装装置下盖(19)上端中部分别设置有凹槽镶嵌配合的凸台；安装装置上盖(18)、样品定位装置(17)和安装装置下盖(19)由依次贯穿的紧固螺栓(20)通过配合的螺母(21)固定连接。5.根据权利要求1所述的一种用于评价高温高压下溶解氧在防腐涂层中渗透性的装置，其特征在于，所述的供气系统(3)包括多个气瓶(9)，以及分别与气瓶(9)连接且设置在高温高压釜(1)和检测室(23)内的单向进气口(11)。6.根据权利要求5所述的一种用于评价高温高压下溶解氧在防腐涂层中渗透性的装置，其特征在于，每个气瓶(9)上至少设置有三条管线，至少一条管线连接设置在高温高压釜(1)内的单向进气口(11)，至少一条管线连接设置在检测室(23)第一腔室内的单向进气口(11)，至少一条管线连接设置在检测室(23)第二腔室内的单向进气口(11)。7.一种用于评价高温高压下溶解氧在防腐涂层中渗透性的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱丽娟，郭长永，黄新业，王薇，冯春，蒋龙，路彩虹，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油天然气集团公司管材研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11