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专利名称：可实现动态电化学测试的高温高压H₂S/CO₂腐蚀反应装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高温高压腐蚀反应装置，具体涉及一种集腐蚀挂片失重实验和动态电化学测试于一体的高温高压h2s/co2腐蚀反应装置。
背景技术：
H2S和CO2腐蚀是世界石油工业中一种常见的腐蚀类型，也是困扰各国油气工业发展的一个极为突出的问题。我国现已开发的油气田不同程度的含有H2SXO2气体，有的含量极高，如四川油田、华北油田、塔里木油田等。多年来，H2SXO2往往一种或多种成分共存，且腐蚀性组分一直呈含量上升、温度和PH值波动大的趋势，导致油气集输管线设备各种腐蚀失效机率增加。况且H2S是一种巨毒气体，空气中H2S含量超过300ppm将对生命造成危险。由此引起的腐蚀和安全问题更为严重，不仅导致管线失效、停产，也会引起人员伤亡及严重、环境污染，已成油田及油管生产设计部门一个亟待解决的重要课题。从腐蚀机理上讲，H2S和CO2的腐蚀过程是一种错综复杂的化学或电化学过程，影响因素十分复杂，至今人们仍难以有针对性地制定腐蚀的防护对策。在众多的腐蚀影响因素中，温度、分压和流速是公认影响H2S和CO2的腐蚀过程最主要的因素。采用挂片腐蚀失重和表面产物分析技术研究油管钢的腐蚀行为和机理具有许多局限性。而电化学测试与分析技术具有诸多独特的优点，因此模拟油气井工况环境的实时在线电化学测试技术愈来愈受到重视。如能建立一种有效的高温高SH2s/C02腐蚀反应装置，对其影响因素和机理进行规律性的研究，可以说为预防油气管线h2s/co2腐蚀及提供有效的防护措施指明了方向。从目前研究情况来看，对于H2S/C02腐蚀影响因素和机理的系统研究甚少，其主要原因之一就是缺乏有效的能模拟油田实际工况的高温高压h2s/co2腐蚀反应装置。常规的高温高压反应釜可以实现特定温度和压力下化学反应过程的控制，也有极个别用来替做高温高压腐蚀反应容器，但毕竟与腐蚀反应装置有本质的功能差异。况且，腐蚀发生的具体过程和电化学机理对于研究腐蚀机理必不可少，普通的高温高压反应釜只能实现腐蚀挂片在反应前与反应后试样前后失重量的差异，对于腐蚀试样在反应容器中的至关重要的腐蚀过程则无法获得。美国Cortest公司一直是生产高温高压反应釜为数不多的专业厂家，国内生产类似产品的企业寥寥无几，且目前都不能实现高温高压环境中腐蚀过程的电化学测量。高温高压下的电化学测试，一个主要的问题是选择和封装适当的高温参比电极，保证其在高温高压条件下稳定有效的工作，目前国内尚未较好地解决这个问题。因此，在高温高压动态条件下实施腐蚀过程电化学参数的实时测量是研究H2S/C02腐蚀体系需要解决的重要的问题。现有技术中尚未涉及可实现动态电化学测试的高温高压H2S/C02腐蚀反应装置。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种可实现动态电化学测试的高温高压H2S/C02腐蚀反应装置，装置在高温高压强腐蚀介质&3/0)2存在条件下，达到了对材料发生腐蚀动态过程进行实时电化学测量的目的。为实现上述发明目的，本申请采用的技术方案是可实现动态电化学测试的高温高压h2s/co2腐蚀反应装置，包括腐蚀反应容器、加热及恒温装置、气体增压系统及动态电化学测试系统；所述的腐蚀反应容器包括罐体及顶盖，罐体及顶盖之间采用螺栓密封固定连接；罐体内固定腐蚀试样挂片安装盘，罐体上设置磁力搅拌器；顶盖的侧壁上设置与罐体内部连通的孔道，该孔道上安装三通管线，三通管线的另两个接口分别为H2S及CO2的入口，在顶盖的侧壁上还设置有另一个与腐蚀反应容器内部接通的孔道，该孔道接有气体排气及安全阀装置；所述加热及恒温装置包括冷却水管、加热元件及保温层结构，具体的是紧贴腐蚀反应容器罐体的外壁设置冷却水盘管，环绕罐体外壁设置电加热元件，在罐体的最外层设置保温层结构；所述的气体增压系统，由空气压缩机和气体增压泵组成，空气压缩机与气体增压泵之间管线连接，H2S及CO2气瓶的出口分别管线连接气体增压泵的入口，气体增压泵的出 口对应接有腐蚀反应容器的H2S及CO2的入口 ；所述的动态电化学测试系统，包括温度传感器接入孔、内置式高温高压Ag/AgC参比电极、高温高压辅助钼电极及高温高压工作电极，腐蚀反应容器顶盖上分别开设温度传感器、高温高压Ag/AgC参比电极、高温高压辅助钼电极和高温高压工作电极的接入孔，温度传感器、高温高压Ag/AgC参比电极、高温高压辅助钼电极和高温高压工作电极通过对应的接入孔接入到腐蚀反应容器内部，各接入孔与传感器及各电极之间设置密封件。上述腐蚀试样挂片安装盘为圆板状，在安装盘上沿圆周开有至少12个挂片孔，用于安装腐蚀挂片。本实用新型的有益效果主要体现在以下方面I、本发明的腐蚀反应容器工作温度0_350°C，工作压力0_25MPa。腐蚀反应容器主体与腐蚀介质接触材料均为哈氏合金(Hastelloy-276)，可以满足H2S/C02强腐蚀介质高温高压工作要求；2、本发明的腐蚀反应装置安装有磁力搅拌器(转速0-1550r/min )，可实现反应容器内介质流速的动态控制，内置腐蚀挂片盘及夹具可实现多组挂片在动态旋转条件下长期稳定工作；3、本发明的腐蚀反应装置可实现温度加热和恒温(< ±2度)的精确控制，温控仪控制电阻丝加热以及电磁阀控制冷却水盘管冷却，改变以往只由电阻丝加热和冷却，余热过高温度偏差过高的弊端，实现超温、超压报警、自动切断加热电源等功能；4、本发明的腐蚀反应装置安装有空气压缩机驱动的气体增压泵，可实现反应容器内反应气体的压力即时调节。并配有H2S检测器(分辨率O. Ippm)及数字显示报警仪表，当气体浓度超过报警设定值时自动声光报警；5、本发明的腐蚀反应装置顶部搅拌器开口适当偏心，一侧便于安装高温高压三电极测试系统，电极具有热稳定性好、响应时间短、可逆性好等特点，可以稳定工作于高温高压环境，实现动态腐蚀过程的电化学测试。

[0017]图I是本实用新型的腐蚀反应装置示意图。图2是本实用新型的腐蚀反应容器的剖面结构示意图。图3是顶盖的俯视图。图4是腐蚀试样挂片安装盘的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本申请作进一步的说明由图I、图2、图3及图4所示可实现动态电化学测试的高温高压H2S/C02腐蚀反 应装置，包括腐蚀反应容器I、加热及恒温装置2、气体增压系统3及动态电化学测试系统4;所述的腐蚀反应容器I包括罐体及顶盖，罐体及顶盖之间采用螺栓固定连接；罐体内固定腐蚀试样挂片安装盘13，腐蚀试样挂片安装盘13为圆板状，在安装盘13上沿圆周开有至少12个挂片孔，用于安装腐蚀挂片；罐体上设置磁力搅拌器5，可实现反应容器I内介质流速的动态控制，内置的腐蚀试样挂片安装盘13可实现多组腐蚀挂片在动态旋转条件下长期稳定工作；顶盖的侧壁上设置与罐体内部连通的孔道，该孔道上安装三通管线，三通管线的另两个接口分别为H2S及CO2的入口 10 ;在顶盖的侧壁上还设置有另一个与反应容器I内部接通的孔道，该孔道接有气体排气及安全阀装置14，用于排气和安全卸压。反应容器I内可承受工作温度0-350°C，工作压力0-25Mpa，反应容器I主体及与腐蚀介质接触部件的材料均为哈氏合金(Hastelloy-276)，满足H2S/C02强腐蚀介质高温高压工作要求。根据工作的需要，上述腐蚀反应容器I的底部设置支撑部件，并在其侧面设置升降装置15，该升降装置15 一方面用于固定磁力搅拌器并方便调整其高度，另一方面用于固定腐蚀反应容器顶盖并调整其开启、升降的高度。在反应容器I罐体周围布置加热及恒温装置2，所述加热及恒温装置2包括冷却水管12、加热元件11及保温结构，具体的是紧贴罐体的外壁设置冷却水盘管12，环绕罐体外壁设置电加热元件11，加热元件11由几组不待功率的电阻丝围绕而成，保证加热均匀；冷却水盘管12与加热元件11保持O. 5 cm的距离，在实验过程中起到冷却和恒温功能；所述的保温结构是在罐体的最外层设置保温层，保温层由耐火砖、耐火石棉制成。所述的气体增压系统3，由空气压缩机和气体增压泵组成，空气压缩机与气体增压泵之间管线连接，H2S及CO2气瓶的出口分别管线连接气体增压泵的入口，气体增压泵的出口通入到反应容器I内部；安装有空气压缩机驱动的气体增压泵，可实现反应容器内反应气体的压力即时调节。所述的动态电化学测试系统4，包括温度传感器6、内置式高温高压Ag/AgC参比电极(300°C，35Mpa)7、高温高压辅助钼电极8和高温高压工作电极9，反应容器I顶盖上开设分别开设温度传感器6、高温高压Ag/AgC参比电极7、高温高压辅助钼电极8和高温高压工作电极9接入孔，温度传感器6、高温高压Ag/AgC参比电极7、高温高压辅助钼电极8和高温高压工作电极9分别通过各自对应的接入孔接入，各接入孔与传感器及各电极之间设置密封件，保证反应容器I在高温高压条件下的密封性能。该系统还包括温控仪，温控仪按照温度传感器6的传递信号，调节电阻丝加热功率以及电磁阀开闭程度，控制冷却水盘管内冷却水流量，实现反应容器内的恒温(< ±2度)精确控制，并设有超温、超压报警、自动切断加热电源等功能。
权利要求1.可实现动态电化学测试的高温高压H2s/co2腐蚀反应装置，包括腐蚀反应容器、加热及恒温装置、气体增压系统及动态电化学测试系统；其特征在于所述的腐蚀反应容器包括罐体及顶盖，罐体及顶盖之间采用螺栓密封固定连接；罐体内固定腐蚀试样挂片安装盘，罐体上设置磁力搅拌器；顶盖的侧壁上设置与罐体内部连通的孔道，该孔道上安装三通管线，三通管线的另两个接口分别为H2S及CO2的入口，在顶盖的侧壁上还设置有另一个与腐蚀反应容器内部接通的孔道，该孔道接有气体排气及安全阀装置； 所述加热及恒温装置包括冷却水管、加热元件及保温层结构，具体的是紧贴腐蚀反应容器罐体的外壁设置冷却水盘管，环绕罐体外壁设置电加热元件，在罐体的最外层设置保温层结构； 所述的气体增压系统，由空气压缩机和气体增压泵组成，空气压缩机与气体增压泵之间管线连接，H2S及CO2气瓶的出口分别管线连接气体增压泵的入口，气体增压泵的出口对应接有腐蚀反应容器的H2S及CO2的入口 ； 所述的动态电化学测试系统，包括温度传感器接入孔、内置式高温高压Ag/AgC参比电极、高温高压辅助钼电极及高温高压工作电极，腐蚀反应容器顶盖上开设分别开设温度传感器、高温高压Ag/AgC参比电极、高温高压辅助钼电极和高温高压工作电极的接入孔，温度传感器、高温高压Ag/AgC参比电极、高温高压辅助钼电极和高温高压工作电极通过对应的接入孔接入到腐蚀反应容器内部，各接入孔与传感器及各电极之间设置密封件。
2.根据权利要求I所述的可实现动态电化学测试的高温高压H2S/C02腐蚀反应装置，其特征在于腐蚀试样挂片安装盘为圆板状，在安装盘上沿圆周开有至少12个挂片孔，在挂片孔上安装腐蚀挂片。
专利摘要本实用新型公开了一种可实现动态电化学测试的高温高压H2S/CO2腐蚀反应装置，解决了研究H2S/CO2腐蚀体系，在高温高压动态条件下实施腐蚀过程电化学参数的实时测量没有适合反应装置的问题；本申请的反应装置包括腐蚀反应容器、加热及恒温装置、气体增压系统及动态电化学测试系统，可实现腐蚀反应容器内介质温度、压力以及流速的动态精确控制，内置的腐蚀挂片盘可实现多组腐蚀挂片在动态旋转条件下长期稳定工作，高温高压三电极电化学测试系统，在进行腐蚀挂片失重实验的同时，可实现高温高压强腐蚀介质条件下，反应装置内材料动态腐蚀过程的电化学实时测试。为H2S/CO2腐蚀体系的深入研究提供了有利的保障。
文档编号G01N17/02GK202471565SQ201220094880
公开日2012年10月3日 申请日期2012年3月14日 优先权日2012年3月14日
发明者孙丽丽, 张志秋, 张旭昀, 毕凤琴, 王勇, 高明浩 申请人:东北石油大学