[发明专利]全尺寸海洋油气管道应力腐蚀实验方法

说明书

本发明涉及一种全尺寸海洋油气管道应力腐蚀实验方法，所采用的实验装置包括：轴向载荷加载装置，扭转载荷加载装置，弯曲载荷加载装置，两个腐蚀实验水箱(10,13)和管道固定装置和外壁18，实验方法如下：配制出实验水样和对照水样；控制温度和湿度；将应变片的连接数据线连接到应变测量仪器上，控制实验箱和对照箱中氧气的浓度；根据实验要求，施加轴向载荷、扭转载荷、弯曲载荷或复杂载荷；通过应力测量仪器读出应变数值，计算应力值；通过控制实验箱和对照箱的包括氧气浓度在内的变量的方法研究单一变量对于实验管道的影响。

技术领域

本发明涉及一种模拟海洋工程管道在复杂载荷条件下腐蚀过程的实验方法。

背景技术

在海洋油气开采系统中，油气输送管道等水下结构在海洋油气总投资中占有相当大的比例，尤其是深海开发中油田远离陆地，输送系统所占的投资比例会更高，如墨西哥湾Canyon Express气田水深为2225米，管线长达100千米；我国南海的荔湾3-1气田水深为1480米，拟采用多个深水管汇，将汇集的天然气通过75千米长的管线输送到浅水区中心平台进行加工处理等等。因此，管道是海洋油气开发过程中关键构件。在海洋油气管道失效的多种缺陷中，腐蚀是海洋油气管道失效的主要诱因，新的管线的设计和已经服役多年的管道的校核都需要对其腐蚀情况进行充分的评估和预测。其中，应力腐蚀(SCC)是最主要的诱因之一，约占腐蚀失效事件的40％～60％；此外，管道所处海洋环境的温度、pH值、含氧量等等因素，也会对管道的腐蚀造成严重的影响。海洋油气管道产生应力腐蚀的原因主要是海底地形变化引起的管道悬跨、弯曲，海流冲刷以及输送介质的温度变化引起的管道膨胀等等。温度、PH值、含氧量的变化多是海洋环境和管内运输介质共同作用导致的。

当前国内外针对海洋油气管道的腐蚀实验测试方法多为实验室内进行的缩尺比加速实验方法，并且可施加的载荷种类比较单一。同时，对于施加弯矩载荷，并且是针对全尺寸海洋油气管道的实验测试方法几乎没有。在施加载荷的同时，能够进行温度、PH值、含氧量变化的全尺寸海洋油气管道实验方法也是十分重要的。因此，有必要设计一套在相关实验设备的配合下，模拟载荷情况变化，海洋溶液参数变化对于海洋油气管道性能影响的实验方法。目前已有方法的不足之处主要有：

1.大部分是针对缩尺比管道的实验测试方法，很少有针对全尺寸管道的实验方法，如申请号为CN101226135A、CN10 5136596A等等，都是通过缩尺比的管道试件或者材料研究腐蚀特性。

2.实验中施加的载荷种类局限，尤其是弯矩载荷的施加功能欠缺，如申请号为CN105136596A只能测量恒位移载荷的加载情况，申请号CN201610030544.1、CN201510296350.1描述的实验方法，仅能加载拉应力等等。。

发明内容：

本发明的目的就是在充分考虑海底管道的实际环境基础上，提供一种海洋工程管道的实验方法。该方法需要采集真实的海水，并通过控制海水不同的温度、pH值、含氧量等参数尽量模拟真实的海洋环境，在外加载荷方面，该装置增加了弯矩载荷的施加模块，可以实现拉压应力、扭转应力和弯矩的单独作用和联合作用，通过选择恒载荷法和恒位移法的不同加载方式，研究海洋工程管道在海洋环境中受复杂载荷作用下的腐蚀变化情况，采用全尺寸模拟设备，弥补实验室缩比尺加速腐蚀实验的不足，实验结果更接近实际情况。本发明的技术方案如下：

一种全尺寸海洋油气管道应力腐蚀实验方法，用于对实验管道8进行腐蚀模拟实验，所采用的全尺寸海洋油气管道应力腐蚀实验设备包括：轴向载荷加载装置，扭转载荷加载装置，弯曲载荷加载装置，两个腐蚀实验水箱(10,13)和管道固定装置和外壁18，其中，

两个腐蚀实验水箱(10,13)与实验管道(8)的不同部位分别密封连接，并分别连通有氧气柔性管(9,12)，用来控制腐蚀溶液的氧气浓度；在实验管道8的位于两个腐蚀实验水箱10，13的管道区段表面粘贴有应变片；