本實(shí)用新型涉及一種實(shí)物電偶腐蝕試驗(yàn)裝置，屬于石油開采與環(huán)保材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在油氣田勘探、開發(fā)的過程中，由于環(huán)境條件復(fù)雜苛刻，井下管柱往往需要將兩種不同材質(zhì)的金屬連接在一起用于油氣等的輸送。但是在同一種輸送介質(zhì)中，由于腐蝕電位不同，很容易發(fā)生異種金屬的接觸腐蝕，即發(fā)生電偶腐蝕，這種電偶腐蝕會(huì)加速腐蝕地點(diǎn)為材料而導(dǎo)致輸送管道發(fā)生穿孔甚至斷裂的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響井下輸送作業(yè)的進(jìn)行，甚至?xí)l(fā)生極為危險(xiǎn)的安全事故。因此，測(cè)試兩種不同金屬發(fā)生電偶腐蝕的具體情況對(duì)于油氣開采領(lǐng)域具有十分重要的意義。

目前電偶腐蝕試驗(yàn)一共有兩類：實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)以及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。其中，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)可孤立的研究某一因素的作用或幾個(gè)因素的共同作用。在不改變實(shí)際腐蝕機(jī)制的前提下可強(qiáng)化試驗(yàn)條件，加速腐蝕試驗(yàn)，縮短試驗(yàn)周期。但是，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的條件環(huán)境與現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)的條件環(huán)境差別較大，反映不出真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。而現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)雖然能夠在實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行，并且數(shù)據(jù)真實(shí)、有代表性、參考性。但是現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)需要對(duì)底下埋置管道進(jìn)行真實(shí)測(cè)試，周期較長(zhǎng)，試驗(yàn)裝置的安裝較繁瑣，影響生產(chǎn)，甚至當(dāng)操作不當(dāng)時(shí)會(huì)引發(fā)安全事故。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種實(shí)物電偶腐蝕試驗(yàn)裝置，該裝置組成簡(jiǎn)單，易于操作，能夠在實(shí)驗(yàn)室中使用并且真實(shí)還原現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，如實(shí)反映金屬間的實(shí)際使用狀態(tài)，為現(xiàn)場(chǎng)防腐工藝提供有力的數(shù)據(jù)支持。

本實(shí)用新型提供一種實(shí)物電偶腐蝕試驗(yàn)裝置，包括：

氣體供應(yīng)單元、液體供應(yīng)單元、壓力監(jiān)測(cè)單元、供熱單元、第一管路、第一金屬容器和第二金屬，其中，所述第二金屬容置于所述第一金屬容器中并與所述第一金屬容器接觸，所述供熱單元用于向所述第一金屬容器供熱，所述壓力監(jiān)測(cè)單元設(shè)置在所述第一管路上；

所述氣體供應(yīng)單元與所述第一管路的第一接口連通，所述液體供應(yīng)單元與所述第一管路的第二接口連通，所述第一金屬容器與所述第一管路的第三接口連通；

還包括氣體閥門、液體閥門、安全閥門，所述氣體閥門設(shè)置在所述第一接口與所述第二接口之間，所述液體閥門設(shè)置在所述液體供應(yīng)單元與所述第二接口之間，所述安全閥門設(shè)置在所述第二接口與所述第三接口之間。

在一實(shí)施方式中，還包括第二管路，所述第二管路的入口與所述第一金屬容器連通，所述第二管路的出口設(shè)置有取樣閥。

在一實(shí)施方式中，所述液體供應(yīng)單元包括驅(qū)替泵和液體儲(chǔ)存單元；

所述驅(qū)替泵與所述液體儲(chǔ)存單元的入口連通，所述液體儲(chǔ)存單元的出口與所述第二接口連通。

在一實(shí)施方式中，所述第一金屬容器包括兩端開口的第一金屬管道、第一密封件和第二密封件；所述第一密封件用于封堵所述第一金屬管道的一個(gè)開口，所述第二密封件用于封堵所述第一金屬管道的另一個(gè)開口。

在一實(shí)施方式中，所述第三接口通過所述第一金屬管道或者所述第一密封件與所述第一金屬容器連通；

所述第二管路通過所述第一金屬管道或者所述第二密封件與所述第一金屬容器連通。

在一實(shí)施方式中，所述壓力監(jiān)測(cè)單元包括第一壓力表、第二壓力表；

所述第一壓力表設(shè)置在所述第一接口與所述第二接口之間，所述第二壓力表設(shè)置在所述第二接口與所述第三接口之間。

在一實(shí)施方式中，還包括第三壓力表，所述第三壓力表設(shè)置在所述第二管路的入口和所述取樣閥之間。

在一實(shí)施方式中，所述供熱單元為油浴鍋，所述第一金屬容器容置于所述油浴鍋中。

在一實(shí)施方式中，所述第二管路的出口插設(shè)在取樣容器中。

本實(shí)用新型的實(shí)物電偶腐蝕試驗(yàn)裝置組成簡(jiǎn)單，能夠在實(shí)驗(yàn)室中使用，易于操作，能夠真實(shí)模擬現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境并且實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境相吻合的試驗(yàn)條件，如實(shí)的反應(yīng)金屬材料的使用狀態(tài)，數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，為現(xiàn)場(chǎng)防腐工藝提供了有力的數(shù)據(jù)支持，是一種能夠有效評(píng)價(jià)電偶腐蝕的試驗(yàn)裝置。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)物電偶腐蝕試驗(yàn)裝置的模塊示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的實(shí)物電偶腐蝕試驗(yàn)裝置的具體示意圖；

圖3為第一金屬容器的具體腐蝕圖像。

具體實(shí)施方式

使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)物電偶腐蝕試驗(yàn)裝置的模塊示意圖，請(qǐng)參考圖1，本實(shí)用新型的實(shí)物電偶腐蝕試驗(yàn)裝置包括氣體供應(yīng)單元1、液體供應(yīng)單元2、壓力監(jiān)測(cè)單元3、供熱單元4、第一管路、第一金屬容器5和第二金屬6，其中，第二金屬6容置于第一金屬容器5中并與第一金屬容器5接觸，供熱單元4用于向第一金屬容器5供熱，壓力監(jiān)測(cè)單元3設(shè)置在第一管路上；氣體供應(yīng)單元1與第一管路的第一接口連通，液體供應(yīng)單元2與第一管路的第二接口連通，第一金屬容器5與第一管路的第三接口連通；還包括氣體閥門11、液體閥門21、安全閥門12，氣體閥門11設(shè)置在第一接口與第二接口之間，液體閥門21設(shè)置在液體供應(yīng)單元2與第二接口之間，安全閥門12設(shè)置在第二接口和第三接口之間。

具體地，第一金屬容器5和第二金屬6分別為待檢測(cè)電偶腐蝕的兩種金屬，其中，第一金屬容器5為地下油氣輸送管路的金屬，第二金屬6為與地下油氣輸送管路連接的金屬，因此，第一金屬容器5為試驗(yàn)電偶的電偶陰極，第二金屬6為試驗(yàn)電偶的電偶陽極，并且在本實(shí)用新型中可以通過調(diào)整第二金屬6的尺寸來模擬現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中兩種電極的面積比。

氣體供應(yīng)單元1能夠通過氣體閥門11和第一管路向第一金屬容器5中提供氣體，在本實(shí)用新型中，該氣體供應(yīng)單元1可以具體為氣瓶，其中，具體供應(yīng)氣體的種類可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中的真實(shí)氣體介質(zhì)確定。

液體供應(yīng)單元2能夠通過液體閥門21和第一管路向第一金屬容器5中提供液體，其中，具體供應(yīng)液體的種類可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中的真實(shí)液體介質(zhì)確定。

當(dāng)真實(shí)地下環(huán)境中的流體介質(zhì)為氣體時(shí)，可以通過關(guān)閉液體閥門21打開氣體閥門11和安全閥門12向第一金屬容器5中注入氣體直至充滿；當(dāng)真實(shí)地下環(huán)境中的流體介質(zhì)為液體時(shí)，可以通過關(guān)閉氣體閥門11打開液體閥門21和安全閥門12向第一金屬容器5中注入液體直至充滿；當(dāng)真實(shí)地下環(huán)境中的流體介質(zhì)為液體和氣體的混合時(shí)，可以先關(guān)閉氣體閥門11打開液體閥門21和安全閥門12向第一金屬容器5中注入液體，再關(guān)閉液體閥門21打開氣體閥門11向第一金屬容器5中注入氣體，直至充滿，其中，氣液兩種介質(zhì)的比例根據(jù)地下真實(shí)環(huán)境而定。

安全閥門12能夠防止在試驗(yàn)過程中第一金屬容器5中的流體介質(zhì)發(fā)生倒流而返回至液體供應(yīng)單元2或氣體供應(yīng)單元1中，并且當(dāng)氣體閥門11或者液體閥門21出現(xiàn)故障時(shí)，安全閥門12能夠作為應(yīng)急閥門使用。同時(shí)，安全閥門12能夠有效提升裝置在試驗(yàn)過程中的密閉性。

另外，壓力監(jiān)測(cè)單元3能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)第一金屬容器5所處的壓力環(huán)境從而提供與現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境一致的壓力，供熱單元4能夠?yàn)榈谝唤饘偃萜?和第二金屬6提供與現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境一致的溫度。

本實(shí)用新型的實(shí)物電偶腐蝕試驗(yàn)裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，第一金屬容器5與第二金屬6能夠模擬出真實(shí)地下環(huán)境中用于輸送油氣的兩種不同材質(zhì)的金屬連接在一起的金屬管道，氣體供應(yīng)單元1和液體供應(yīng)單元2能夠?yàn)榈谝唤饘偃萜?和第二金屬6提供與真實(shí)地下環(huán)境相同的流體介質(zhì)，供熱單元4能夠還原出真實(shí)地下環(huán)境中金屬管道所處的溫度環(huán)境，壓力監(jiān)測(cè)單元3能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)第一金屬容器5與第二金屬6所處的壓力環(huán)境，當(dāng)?shù)谝唤饘偃萜?與第二金屬6所處的壓力環(huán)境與真實(shí)地下環(huán)境中金屬管道所處的壓力不一致時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)氣體供應(yīng)單元1的氣量使第一金屬容器5與第二金屬6所處的壓力環(huán)境與真實(shí)地下環(huán)境中金屬管道所處的壓力相同。綜上，本實(shí)用新型能夠通過流體介質(zhì)、溫度環(huán)境、壓力環(huán)境和待測(cè)金屬的種類真實(shí)的模擬出地下輸送管道所處的工作環(huán)境，因此可以如實(shí)的反映地下輸送管道的實(shí)際使用狀態(tài)，并且還能夠根據(jù)不同的待檢測(cè)的地下環(huán)境隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)用性極強(qiáng)。

具體使用時(shí)，首先需要對(duì)上述裝置中各個(gè)組件的條件按照真實(shí)地下環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，隨后持續(xù)該條件一段時(shí)間(一般為0.5-1個(gè)月)，取出第一金屬容器5和第二金屬6進(jìn)行觀察和測(cè)量，并對(duì)第一金屬容器5中的流體介質(zhì)進(jìn)行金屬離子濃度的檢測(cè)(由于地下輸送油氣的主管道一般為鋼制材料，因此一般進(jìn)行鐵離子的濃度測(cè)量)。如果當(dāng)前流體介質(zhì)中的金屬離子濃度與試驗(yàn)前的流體介質(zhì)中的金屬離子濃度相差不多，并且第一金屬容器5表面平整未發(fā)現(xiàn)明顯腐蝕，可以判斷當(dāng)前待檢測(cè)的兩種金屬之間在該流體介質(zhì)中幾乎不發(fā)生耦合腐蝕。如果取出的第一金屬容器5表面不平整有凹凸現(xiàn)象甚至穿孔，可以通過稱量當(dāng)前第一金屬容器5的質(zhì)量并且根據(jù)試驗(yàn)前后的質(zhì)量差，判斷第一金屬在當(dāng)前流體介質(zhì)中的腐蝕速度；或者通過測(cè)量第一金屬表面形成坑洞的平均深度，判斷第一金屬在當(dāng)前流體介質(zhì)中的腐蝕速度。由于本實(shí)用新型裝置能夠真實(shí)模擬地下環(huán)境中金屬管道所處的環(huán)境，因此得到的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，從而能夠通過得到的數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)和預(yù)估地下真實(shí)管道未來的腐蝕情況，繼而根據(jù)該腐蝕情況適時(shí)的對(duì)地下管道進(jìn)行維護(hù)。

進(jìn)一步地，為了便于在試驗(yàn)過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)第一金屬容器5和第二金屬6的變化，可以在上述裝置的基礎(chǔ)上加設(shè)第二管路。圖2為本實(shí)用新型的實(shí)物電偶腐蝕試驗(yàn)裝置的具體示意圖，請(qǐng)參考圖2，第二管路的入口與第一金屬容器5連通，第二管路的出口設(shè)置有取樣閥51。在試驗(yàn)進(jìn)行的過程中，可以通過控制取樣閥51使第一金屬容器5中的流體介質(zhì)由第二管路流出，隨后對(duì)流出的流體介質(zhì)進(jìn)行金屬離子濃度檢測(cè)，判斷在當(dāng)前的時(shí)間段內(nèi)是否已經(jīng)發(fā)生電偶腐蝕情況。為了便于流出的流體介質(zhì)的盛接，可以將第二管路的出口插設(shè)在取樣容器7中。

在本實(shí)用新型中，具體地液體供應(yīng)單元2可以包括驅(qū)替泵22和液體儲(chǔ)存單元23，驅(qū)替泵22與液體儲(chǔ)存單元23的入口連通，液體儲(chǔ)存單元23的出口與第二接口連通。其中液體儲(chǔ)存單元23中儲(chǔ)存的液體即為地下環(huán)境中的真實(shí)液體介質(zhì)，在使用時(shí)，可以打開液體閥門21和安全閥門12，通過驅(qū)替泵22將液體儲(chǔ)存單元23中儲(chǔ)存的液體通過第一管路輸入至第一金屬容器5中，一般的，需要將第一金屬容器5注滿。

另外，為了便于第一金屬容器5的制作，一般直接將地下輸送管道，即第一金屬管道52作為第一金屬容器5的主體，該第一金屬管道52兩端開口，因此可以通過第一密封件53和第二密封件54分別將兩端開口堵住，從而制作出能夠盛裝液體的第一金屬容器5。其中，第三接口通過第一金屬管道52或者第一密封件53與第一金屬容器5連通，第二管路通過第一金屬管道52或者第二密封件54與第一金屬容器5連通。由于第一管路、第二管路都會(huì)插入第一金屬管道52或者密封件上的開口從而使第一管路、第二管路分別與第一金屬容器5相通，因此為了防止第一金屬容器5中的流體介質(zhì)泄漏，一般在試驗(yàn)前需要對(duì)其氣密性進(jìn)行測(cè)試。具體測(cè)試操作為：關(guān)閉取樣閥51、液體閥門21，打開氣體閥門11和安全閥門12，使氣體供應(yīng)單元1向第一金屬容器5中充氣，如果第一金屬容器5的密閉性良好，壓力監(jiān)測(cè)單元3的壓力會(huì)一直持續(xù)上升直至氣體充滿第一金屬容器5后停止變化，如果密閉性差，壓力監(jiān)測(cè)單元3中的壓力幾乎不變，從而需要調(diào)整連接處以改善密閉性。

進(jìn)一步地，為了更好地監(jiān)測(cè)壓力，壓力監(jiān)測(cè)單元包括第一壓力表31、第二壓力表32；第一壓力表31設(shè)置在第一接口與第二接口之間，第二壓力表32設(shè)置在第二接口與第三接口之間。還包括第三壓力表33，第三壓力表33設(shè)置在第二管路的入口和取樣閥51之間。通過三個(gè)分布在第一管路、第二管路不同位置的壓力表，不僅能夠準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)該裝置中各個(gè)具體位置的壓力便于對(duì)壓力的調(diào)整控制，還能在出現(xiàn)壓力問題時(shí)快速判斷出壓力出現(xiàn)問題的具體位置。

進(jìn)一步地，可以將供熱單元4具體為油浴鍋，第一金屬容器5容置于油浴鍋中。由于油浴鍋供熱穩(wěn)定，在設(shè)定溫度下溫度變化在允許誤差范圍內(nèi)，因此能夠更加準(zhǔn)確的模擬出地下的真實(shí)溫度環(huán)境。同時(shí)，在進(jìn)行密閉性檢測(cè)時(shí)，如果第一金屬容器5密閉性不佳，油浴中會(huì)出現(xiàn)冒泡的現(xiàn)象，便于觀察。

實(shí)施方式

以下，通過本實(shí)用新型實(shí)物電偶腐蝕試驗(yàn)裝置的具體使用方法，使更加清楚的描述本實(shí)用新型裝置。

首先，確定待檢測(cè)的兩種金屬，以地下輸送管道的金屬作為第一金屬，以與地下輸送管道連接的金屬作為第二金屬6，當(dāng)確定完畢后，將第一金屬制作成第一金屬容器5，并且通過調(diào)整第二金屬6的尺寸來調(diào)節(jié)第一金屬與第二金屬6的電極面積比。其中，為了便于第一金屬容器5的制作，可以直接選用相同于地下輸送管道的第一金屬管道52作為第一金屬容器5的主體，通過兩個(gè)密封件完成第一金屬管道52兩端的封堵。在該實(shí)施方式中，第一金屬管道52為長(zhǎng)500mm的碳鋼套管，第二金屬6為13Cr型碳鋼的油管接箍。氣體供應(yīng)單元1中的氣體為氮?dú)饧岸趸?，液體供應(yīng)單元2中的液體為水(鐵離子濃度為3mg/L)，供熱單元4為油浴鍋。

然后，按照?qǐng)D2中的連接關(guān)系完成該裝置的組裝。

組裝完成后，先對(duì)第一金屬容器5的氣密性進(jìn)行檢測(cè)，具體操作為：關(guān)閉液體閥門21和取樣閥51，打開氣體閥門11并且使壓力與地下環(huán)境的壓力一致，向第一金屬容器5充氣，通過檢測(cè)第一金屬容器5的各個(gè)連接處在油浴中是否出現(xiàn)氣泡判斷密閉性是否良好，若未出現(xiàn)氣泡則表示密閉性佳，若出現(xiàn)氣泡則表示密閉性差，從而做出相應(yīng)調(diào)整直至密閉性良好。

當(dāng)檢測(cè)到第一金屬容器5密閉性良好后，由于真實(shí)地下環(huán)境的流體介質(zhì)為水，因此關(guān)閉氣體閥門11，打開液體閥門21，直至第一金屬容器5中充滿水后，關(guān)閉液體閥門21。

隨后，按照真實(shí)地下環(huán)境的溫度調(diào)節(jié)油浴鍋的溫度，使第一金屬容器5處于目標(biāo)溫度下，再根據(jù)真實(shí)地下環(huán)境的壓力打開氣體閥門11，當(dāng)?shù)谝粔毫Ρ?1、第二壓力表32和第三壓力表33均處于目標(biāo)壓力下，關(guān)閉氣體閥門11。此時(shí)，第一金屬容器5和第二金屬6便被設(shè)置在真實(shí)的地下環(huán)境中。

一個(gè)月后，打開取樣閥51從第二管路的出口取少許液體進(jìn)行鐵離子濃度檢測(cè)，鐵離子濃度為90mg/L，相較于試驗(yàn)前的鐵離子濃度(3mg/L)明顯增加，可判斷第一金屬容器5和第二金屬6發(fā)生嚴(yán)重的電偶腐蝕。隨即關(guān)閉所有閥門，取出第一金屬容器5和第二金屬6觀察，圖3為第一金屬容器的具體腐蝕圖像。

本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置組成簡(jiǎn)單，能夠真實(shí)還原出地下油氣輸送管道的工作環(huán)境，如實(shí)反映金屬材料的具體使用狀態(tài)，數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，為現(xiàn)場(chǎng)防腐工藝提供了有力的試驗(yàn)依據(jù)。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。