海底管道全浸没加速腐蚀压溃装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种海底管道全浸没加速腐蚀压溃装置，包括全浸没加速腐蚀模拟区及深海压力仓加压区；全浸没加速腐蚀模拟区包括电化学工作站、电解试验池、溶液浓度控制机构、管道试件放置机构及电极组，溶液浓度控制机构用于调节电解试验池内腐蚀介质的浓度，电化学工作站用于向电解试验池提供腐蚀电流；深海压力仓加压区包括压力舱、试件装填机构、压力控制机构及水下视频监控机构，试件装填机构用于将管道试件移近或移出压力舱，压力控制机构用于调节压力舱内的压力。本发明专利技术还公开了一种基于海底管道全浸没加速腐蚀压溃装置的海底管道全浸没加速腐蚀压溃方法。本发明专利技术采用先腐蚀再加压的方式，模拟管道在极端环境下腐蚀压溃的过程，实验精度高。实验精度高。实验精度高。

【技术实现步骤摘要】
海底管道全浸没加速腐蚀压溃装置及方法


[0001]本专利技术涉及海洋加速腐蚀模拟及加压模拟测试领域，尤其涉及一种海底管道全浸没加速腐蚀压溃装置及一种基于所述海底管道全浸没加速腐蚀压溃装置的海底管道全浸没加速腐蚀压溃方法。

技术介绍

[0002]目前，我国海洋经济发展迅速，无论是国家还是企业对于海底油气资源的关注都日益上升。海底管道作为输送海底油气资源的重要设备，也成为了海洋装备研究的重点。腐蚀是海底管道失效的主要原因之一，值得深入研究。据相关数据调查，全球每年因腐蚀造成的经济损失是巨大的，已达到7000亿至1.3万亿，约占各国生产总值的3％。因此，准确评估海底管道的腐蚀状况，科学预测管道的剩余寿命，对保证海底管道的安全运行和油气田的正常生产具有重要意义。
[0003]近年来，越来越多的研究致力于对加速腐蚀压溃试验方法的探索。然而，由于工程及实验人员缺乏有效手段探求海底管道在海洋全浸没区腐蚀及压溃情况的窘境。目前，试验人员长期仍采用小部分范围的刀刮、锤砸等物理方法来模拟实际海洋腐蚀结果后使用压力机等装置进行压溃实验，得到了与实际情况有偏差的结果的无奈。因此，有必要对海底全浸没区的腐蚀压溃试进行研究，并探索合适的全浸没加速腐蚀及加压方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种海底管道全浸没加速腐蚀压溃装置及方法，可实现模拟管道在极端环境下腐蚀压溃的过程，实验精度高。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种底管道全浸没加速腐蚀压溃装置，包括：全浸没加速腐蚀模拟区及深海压力仓加压区，所述全浸没加速腐蚀模拟区用于将管道试件置于海水全浸没条件下进行加速腐蚀，所述深海压力仓加压区用于将加速腐蚀后的管道试件置于高压中进行加压；所述全浸没加速腐蚀模拟区包括电化学工作站、电解试验池、溶液浓度控制机构、管道试件放置机构及电极组，所述电解试验池用于放置腐蚀介质，所述溶液浓度控制机构与所述电解试验池连接并用于调节所述电解试验池内腐蚀介质的浓度，所述管道试件放置机构设于所述电解试验池内并用于放置管道试件，所述电极组设于所述电解试验池内，所述电极组包括辅助电极、参比电极、特制电极及工作电极，所述特制电极与所述工作电极及管道试件连接，所述辅助电极与管道试件之间设有间距，所述电化学工作站与所述辅助电极、参比电极及特制电极连接并用于向所述电解试验池提供腐蚀电流；所述深海压力仓加压区包括压力舱、试件装填机构、压力控制机构及水下视频监控机构，所述压力舱用于放置所述管道试件，所述试件装填机构用于将所述管道试件移近或移出所述压力舱，所述压力控制机构与所述压力舱连接并用于调节所述压力舱内的压力以为所述管道试件提供深海压力环境，所述水下视频监控机构与所述压力舱连接并用于实时监测所述压力舱内的管道试件的实时状况。
[0006]作为上述方案的改进，所述辅助电极为贴附于所述电解试验池内壁的辅助板，所述辅助电极与贴附的电解试验池内壁之间设有电极接头，所述辅助电极通过所述电极接头与所述电化学工作站连接。
[0007]作为上述方案的改进，所述特制电极包括第一电极棒、电极板及第二电极棒组，所述电极板的一面与第一电极棒连接，另一面与所述第二电极棒组连接；所述第二电极棒组包括呈圆环分布的多个第二电极棒，所述圆环的直径与所述管道试件的直径相匹配，以使所述管道试件的端部嵌于所述圆环内，所述管道试件的端部与所述电极板之间设有间距。
[0008]作为上述方案的改进，所述第一电极棒的一端与所述电化学工作站连接并伸出所述电解试验池的腐蚀介质外，另一端与电极板连接并浸入所述电解试验池的腐蚀介质内，所述第一电极棒的外壁设有防腐蚀层。
[0009]作为上述方案的改进，所述管道试件放置机构包括用于放置管道试件的不导电托带，所述工作电极设于所述不导电托带上并与所述特制电极连接。
[0010]作为上述方案的改进，所述压力舱包括舱体、舱盖、卡箍、卡箍启闭机构及底座；所述舱盖用于密封所述舱体，所述舱盖上设有穿舱孔，介质及电缆通过所述穿舱孔进入舱体；所述卡箍通过所述卡箍启闭机构与舱体连接或脱离；所述底座设于所述舱体底部，用于支撑所述舱体。
[0011]作为上述方案的改进，所述海底管道全浸没加速腐蚀压溃装置还包括用于吊装所述管道试件的吊装区和/或试件存放区；所述吊装区设于所述全浸没加速腐蚀模拟区及深海压力仓加压区上方，所述吊装区包括吊车梁及吊车，所述吊车设于所述吊车梁上并可沿所述吊车梁移动，以将所述管道试件吊入或吊出所述电解试验池及试件装填机构；所述试件存放区包括待腐蚀存放区及待测量存放区，所述待腐蚀存放区设于所述全浸没加速腐蚀模拟区的一侧并用于放置待腐蚀的管道试件，所述待测量存放区设于所述全浸没加速腐蚀模拟区与深海压力仓加压区之间并用于放置腐蚀后的管道试件。
[0012]相应地，本专利技术还提供了一种基于所述海底管道全浸没加速腐蚀压溃装置的海底管道全浸没加速腐蚀压溃方法，包括：将所述管道试件放置于全浸没加速腐蚀模拟区内，进行海底管道全浸没加速腐蚀模拟测试；将经海底管道全浸没加速腐蚀模拟测试后的管道试件放置于深海压力仓加压区内，进行海底管道全浸没深海加压模拟测试。
[0013]作为上述方案的改进，所述将管道试件放置于全浸没加速腐蚀模拟区内，进行海底管道全浸没加速腐蚀模拟测试的步骤包括：采集管道试件的初始重量、初始表面形状及初始厚度；将所述管道试件放置于管道试件放置机构上并使所述管道试件与辅助电极之间留有间距，密封所述管道试件的两端并将所述管道试件的一端与特制电极连接；将电化学工作站与所述辅助电极、参比电极及特制电极连接，并将所述特制电极与工作电极连接；向电解试验池内添加腐蚀介质，直至所述腐蚀介质完全浸没所述管道试件，并将所述参比电极放入腐蚀介质内；接通所述电化学工作站电源，通过溶液浓度控制机构实时调节所述电解试验池内腐蚀介质的浓度；根据预设时间及预设电流对管道试件进行腐蚀，并实时采集电化学工作站的时间信息及电流信息；腐蚀完成后，切断所述电化学工作站电源，并断开所述电化学工作站与所述辅助电极、参比电极及特制电极的连接，利用所述溶液浓度控制机构将所述电解试验池中的腐蚀介质全部排出，擦干并密封保存所述管道试件；测量时，拆除所述管道试件的密封并去除所述管道试件表面的附着物；采集所述管道试件的最终壁厚、
最终表面形状及最终重量；根据所述初始表面形状及最终表面形状，构建所述管道试件的腐蚀3D模型图，根据所述初始重量及最终重量计算管道试件的损失质量，根据所述初始壁厚及最终壁厚计算管道试件的损失壁厚，根据所述时间信息及电流信息计算管道试件的理论损失质量
△
m
’
，其中，A为金属原子量，I为电流信息，S为管道试件外表面积，n为金属失电子数，ρ为金属密度，t为时间信息。
[0014]作为上述方案的改进，所述将经海底管道全浸没加速腐蚀模拟测试后的管道试件放置于深海压力仓加压区内，进行海底管道全浸没深海加压模拟测试的步骤包括：将所述管道试件置于试件装填机构上，并闭合舱盖；通过压力控制机构对舱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海底管道全浸没加速腐蚀压溃装置，其特征在于，包括全浸没加速腐蚀模拟区及深海压力仓加压区，所述全浸没加速腐蚀模拟区用于将管道试件置于海水全浸没条件下进行加速腐蚀，所述深海压力仓加压区用于将加速腐蚀后的管道试件置于高压中进行加压；所述全浸没加速腐蚀模拟区包括电化学工作站、电解试验池、溶液浓度控制机构、管道试件放置机构及电极组，所述电解试验池用于放置腐蚀介质，所述溶液浓度控制机构与所述电解试验池连接并用于调节所述电解试验池内腐蚀介质的浓度，所述管道试件放置机构设于所述电解试验池内并用于放置管道试件，所述电极组设于所述电解试验池内，所述电极组包括辅助电极、参比电极、特制电极及工作电极，所述特制电极与所述工作电极及管道试件连接，所述辅助电极与管道试件之间设有间距，所述电化学工作站与所述辅助电极、参比电极及特制电极连接并用于向所述电解试验池提供腐蚀电流；所述深海压力仓加压区包括压力舱、试件装填机构、压力控制机构及水下视频监控机构，所述压力舱用于放置所述管道试件，所述试件装填机构用于将所述管道试件移近或移出所述压力舱，所述压力控制机构与所述压力舱连接并用于调节所述压力舱内的压力以为所述管道试件提供深海压力环境，所述水下视频监控机构与所述压力舱连接并用于实时监测所述压力舱内的管道试件的实时状况。2.如权利要求1所述的海底管道全浸没加速腐蚀压溃装置，其特征在于，所述辅助电极为贴附于所述电解试验池内壁的辅助板，所述辅助电极与贴附的电解试验池内壁之间设有电极接头，所述辅助电极通过所述电极接头与所述电化学工作站连接。3.如权利要求1所述的海底管道全浸没加速腐蚀压溃装置，其特征在于，所述特制电极包括第一电极棒、电极板及第二电极棒组，所述电极板的一面与第一电极棒连接，另一面与所述第二电极棒组连接；所述第二电极棒组包括呈圆环分布的多个第二电极棒，所述圆环的直径与所述管道试件的直径相匹配，以使所述管道试件的端部嵌于所述圆环内，所述管道试件的端部与所述电极板之间设有间距。4.如权利要求3所述的海底管道全浸没加速腐蚀压溃装置，其特征在于，所述第一电极棒的一端与所述电化学工作站连接并伸出所述电解试验池的腐蚀介质外，另一端与电极板连接并浸入所述电解试验池的腐蚀介质内，所述第一电极棒的外壁设有防腐蚀层。5.如权利要求1所述的海底管道全浸没加速腐蚀压溃装置，其特征在于，所述管道试件放置机构包括用于放置管道试件的不导电托带，所述工作电极设于所述不导电托带上并与所述特制电极连接。6.如权利要求1所述的海底管道全浸没加速腐蚀压溃装置，其特征在于，所述压力舱包括舱体、舱盖、卡箍、卡箍启闭机构及底座；所述舱盖用于密封所述舱体，所述舱盖上设有穿舱孔，介质及电缆通过所述穿舱孔进入舱体；所述卡箍通过所述卡箍启闭机构与舱体连接或脱离；所述底座设于所述舱体底部，用于支撑所述舱体。7.如权利要求1所述的海底管道全浸没加速腐蚀压溃装置，其特征在于，还包括用于吊装所述管道试件的吊装区和/或试件存放区；
所述吊装区设于所述全浸没加速腐蚀模拟区及深海压力仓加压区上方，所述吊装区包括吊车梁及吊车，所述吊车设于所述吊车梁上并可沿所...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢鹏，刘仕城，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
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