CO2腐蚀实验研究装置及腐蚀高压反应釜

2024-11-22

油水混输体系中CO2腐蚀特性的研究方法实验研究法模拟研究法理论研究法。其中实验研究法主要通过实验装置营造腐蚀环境进行腐蚀速率测定和产物分析,主要的研究装置为失重法高温高压腐蚀反应釜、电化学腐蚀行为研究装置和多相流腐蚀模拟环道。其可通过改变温度、压力和扰动强度等参数模拟不同的腐蚀条件,通过更换实验挂片、电极和测试管段的方法改变实验对象,通过配制不同组成和性质的液相探究离子浓度和pH等因素对腐蚀速率的影响,不同装置各具优势,得到国内外学者的广泛应用。

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模拟研究法主要借助ANSYS等计算流体力学(CFD)软件进行数值模拟、采用OLGA等商用软件内置的腐蚀模块进行工艺模拟或通过Materials Studio等分子动力学软件进行分子模拟。CFD数值模拟常用于确定腐蚀过程中流体的流动形态并计算流体的动力参数,分子动力学以经典的牛顿力学为基础,可从分子角度解释腐蚀机理和缓蚀剂作用机制,增加对油水体系中CO2腐蚀行为的认识。模拟研究法具有结果计算效率高和成本低的优势,是辅助实验研究、加深腐蚀机理认识深度的有效方法。理论研究法主要是在研究对CO2腐蚀机理和规律认识的基础上,建立CO2腐蚀理论,提出腐蚀速率的计算或预测模型,为制定防腐策略提供指导。实验研究法因其操作和量化方法成熟、可信度高和直观性强等优势成为研究CO2腐蚀行为的主要方法,得到了最为广泛的应用,且随着对CO2腐蚀机理认识深度的提高,实验研究法与其他方法联合应用的思路也逐步得到认可。

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 1,失重法高温高压腐蚀反应釜系统

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釜式实验装置,代表性失重法高温高压腐蚀反应釜,主要包括反应釜主体、温度控制及检测系统、气体供应及压力检测系统、挂片系统和数据控制采集系统。反应釜通过电加热器或循环水浴实现反应釜内的高温环境,且腔体外敷保温层减少热量散失。气体通过气瓶供给,在提供气体分子的同时控制体系压力,进气量可通过气体流量计进行监测。反应釜功能全面,灵活性好,通过参数的控制和气液相组成的调节可研究不同温度、压力、周期长短、气液相组成环境下的CO2腐蚀行为。研究材料一般以挂片形式置于高温高压环境中一定时间,通过测试腐蚀前后的质量损失和试样腐蚀表面积表征平均腐蚀速率,计算方法见式。同时,该装置也可结合电化学测量方法获得腐蚀参数,通过扫描电子显微镜(SEM)获取微观腐蚀形貌。当前常用的挂片方式,主要包括上部悬挂式支撑挂片和底部支座式支撑挂片。

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同时,反应釜可通过磁力驱动的搅拌桨实现流动条件下的CO2腐蚀速率测定,通过挂片自旋转或液相扰动的方式实现挂片与体相流动接触,探究不同扰动强度下的CO2腐蚀行为。

失重法反应釜内主要挂片方式:

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