一种埋地管线覆盖层剥离情况下的缝隙腐蚀模拟试验装置

本发明涉及腐蚀监测领域，提供一种埋地管线覆盖层剥离情况下的缝隙腐蚀模拟试验装置。

背景技术：

1、埋地钢质输油管道外设防腐覆盖层与外环境介质隔离起到保护管体的作用，但是由于防腐层强度低、涂层缺陷、施工建设破损、老化等原因会造成防腐覆盖层发生破损剥离脱落，与钢质管道表面间形成缝隙，雨水、地下水、氧气等腐蚀介质渗入缝隙内形成局部电化学腐蚀环境。由于影响因素较多，一般的试验方法很难研究其具体腐蚀行为。

2、外界环境对管线钢破损区域及腐蚀行为有着明显的影响。不同介质环境下，氧浓度差异容易引起氧浓差电偶腐蚀；不同的电解质溶液渗入缝隙内部形成不同的导通环境，如渗入雨水的ph值差异、溶解的土壤带来的固态物等，对腐蚀行为的影响非常明显。

3、覆盖层破损处的腐蚀类型与所处的腐蚀环境紧密关联。破损处常见的腐蚀类型包括：均匀腐蚀、点蚀、微生物腐蚀等多种腐蚀形式；近年来，剥离覆盖层下又发现了严重威胁管道运行安全的碳酸盐应力腐蚀开裂。所以模拟破损覆盖层的腐蚀环境是研究管线钢腐蚀行为关键条件之一，但由于覆盖层剥离区几何尺寸限制，实际测量较为困难，故较多采用理想条件下的计算机模拟研究。而模拟计算结果一般与现实差异较大，很多边界条件的变化无法通过软件模拟出来。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种埋地管线覆盖层剥离情况下的缝隙腐蚀模拟试验装置，测量不同氧浓度及环境条件下的剥离涂层试样的电偶电流参数，为研究埋地管道剥离涂层下缝隙电化学环境特征及其演化规律提供技术支撑。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种埋地管线覆盖层剥离情况下的缝隙腐蚀模拟试验装置，所述装置包括两片有机玻璃板和管道钢试样；管道钢试样上和下各置一片有机玻璃板，有机玻璃板和管道钢试样由螺栓固定并调整两者之间的距离；上层的有机玻璃板一侧开有缝隙口，上层的有机玻璃板上距离缝隙口20mm、40mm、80mm、120mm处分别开孔，导线一端焊接管道钢试样，另一端从开孔处伸出连接电流计；缝隙口处连接有上部密封的电解池，电解池上部分别设置进气口和出气口；电解池内部承装溶液并与有机玻璃板和管道钢试样之间的缝隙连通。

4、进一步，管道钢试样上表面与上层的有机玻璃板之间形成缝隙模拟剥离区，通过控制螺栓的压紧程度改变缝隙模拟剥离区的缝隙尺寸，缝隙尺寸为0.1m-1mm。

5、进一步，有机玻璃板和管道钢试样之间置有聚四氟乙烯垫圈。

6、进一步，管道钢试样之间预留缝隙尺寸为1mm-50mm。

7、进一步，有机玻璃板尺寸为400mm×80mm。

8、进一步，所述缝隙口为矩形口，尺寸为20mm×50mm。

9、进一步，开孔尺寸为2mm，开孔处采用速干硅胶密封。

10、进一步，所述电流计为零阻电流计，用于测量管道钢试样的电偶电流。

11、进一步，从进气口通入高纯氮气2小时后，装置内达到无氧状态。

12、进一步，从进气口充入不同的气体以模拟其他气态介质环境下的缝隙腐蚀。

13、本发明的有益效果为：

14、1、本发明设计了专门的模拟埋地管线缝隙腐蚀试验装置，具有安装简单、模拟效果好的优点。由于缝隙腐蚀与缝隙大小、氧浓度、试片大小等均有关系，因此考虑了各种可能影响因素设计了该装置，可以根据现场情况改变试验条件实现模拟测量。

15、2、本发明采用螺栓控制有机玻璃板与管线钢的距离实现缝隙模拟；通过管线钢之间的距离模拟实际管线之间的缺陷或破损。通过方便的、易于控制的装置实现了缝隙腐蚀的模拟。

16、3、本发明通过控制高纯氮气的充气时间及试样不同距离模拟不同氧浓度对缝隙腐蚀的影响。不同充气时间及不同的距离氧浓度存在差异，模拟缝隙腐蚀不同氧浓度形成的氧浓差极化情况。在溶液中形成氧浓差极化，发生电偶腐蚀，该装置可以通入不同的气体以模拟不同介质条件下的缝隙腐蚀试验。电解池内可以选择不同的介质进行试验，根据实际模拟需要，既可以模拟管线外部润湿土壤环境介质，还可以模拟管线内部输送介质。

17、4、本发明采用零阻电流计测量不同管线钢试样之间的电偶电路，以此检测分析不同氧浓度及缝隙条件下发生电偶腐蚀的情况，根据电偶电流研究缝隙腐蚀发生的机理。

技术特征：

1.一种埋地管线覆盖层剥离情况下的缝隙腐蚀模拟试验装置，其特征在于：所述装置包括两片有机玻璃板(3)和管道钢试样(6)；管道钢试样(6)上和下各置一片有机玻璃板(3)，有机玻璃板(3)和管道钢试样(6)由螺栓(5)固定并调整两者之间的距离；上层的有机玻璃板(3)一侧开有缝隙口，上层的有机玻璃板(3)上距离缝隙口20mm、40mm、80mm、120mm处分别开孔，导线一端焊接管道钢试样(6)，另一端从开孔处伸出连接电流计(4)；缝隙口处连接有上部密封的电解池(7)，电解池(7)上部分别设置进气口(1)和出气口(2)；电解池(7)内部承装溶液并与有机玻璃板(3)和管道钢试样(6)之间的缝隙连通。

2.根据权利要求1所述的埋地管线覆盖层剥离情况下的缝隙腐蚀模拟试验装置，其特征在于：管道钢试样(6)上表面与上层的有机玻璃板(3)之间形成缝隙模拟剥离区，通过控制螺栓(5)的压紧程度改变缝隙模拟剥离区的缝隙尺寸，缝隙尺寸为0.1m-1mm。

3.根据权利要求1所述的埋地管线覆盖层剥离情况下的缝隙腐蚀模拟试验装置，其特征在于：有机玻璃板(3)和管道钢试样(6)之间置有聚四氟乙烯垫圈。

4.根据权利要求1所述的埋地管线覆盖层剥离情况下的缝隙腐蚀模拟试验装置，其特征在于：管道钢试样(6)之间预留缝隙尺寸为1mm-50mm。

5.根据权利要求1所述的埋地管线覆盖层剥离情况下的缝隙腐蚀模拟试验装置，其特征在于：有机玻璃板(3)尺寸为400mm×80mm。

6.根据权利要求1所述的埋地管线覆盖层剥离情况下的缝隙腐蚀模拟试验装置，其特征在于：所述缝隙口为矩形口，尺寸为20mm×50mm。

7.根据权利要求1所述的埋地管线覆盖层剥离情况下的缝隙腐蚀模拟试验装置，其特征在于：开孔尺寸为2mm，开孔处采用速干硅胶密封。

8.根据权利要求1所述的埋地管线覆盖层剥离情况下的缝隙腐蚀模拟试验装置，其特征在于：所述电流计(4)为零阻电流计，用于测量管道钢试样(6)的电偶电流。

9.根据权利要求1所述的埋地管线覆盖层剥离情况下的缝隙腐蚀模拟试验装置，其特征在于：从进气口(2)通入高纯氮气2小时后，装置内达到无氧状态。

10.根据权利要求1所述的埋地管线覆盖层剥离情况下的缝隙腐蚀模拟试验装置，其特征在于：从进气口(2)充入不同的气体以模拟其他气态介质环境下的缝隙腐蚀。

技术总结本发明提供一种埋地管线覆盖层剥离情况下的缝隙腐蚀模拟试验装置，尤其涉及腐蚀监测领域。一种埋地管线覆盖层剥离情况下的缝隙腐蚀模拟试验装置，所述装置包括两片有机玻璃板和管道钢试样；管道钢试样上和下各置一片有机玻璃板，有机玻璃板和管道钢试样由螺栓固定并调整两者之间的距离；上层的有机玻璃板一侧开有缝隙口，上层的有机玻璃板上距离缝隙口20mm、40mm、80mm、120mm处分别开孔，导线一端焊接管道钢试样，另一端从开孔处伸出连接电流计；缝隙口处连接有上部密封的电解池，电解池上部分别设置进气口和出气口；电解池内部承装溶液并与有机玻璃板和管道钢试样之间的缝隙连通。本发明设计所设计的装置安装简单、模拟效果好。技术研发人员：陈楠,赵林,乔帅帅,王长罡,魏欣,伍立坪,董俊华受保护的技术使用者：中国科学院金属研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/29