[发明专利]一种在线检测多相混输管道油水界面腐蚀模拟装置及方法

权利要求书

1.一种在线检测多相混输管道油水界面腐蚀模拟装置，其特征在于：其包括H型油水界面腐蚀模拟电解池、腐蚀测试系统、液面控制系统、循环水浴加热系统；

所述H型油水界面腐蚀模拟电解池用于对油水界面复杂腐蚀反应进行模拟；

所述腐蚀测试系统用于对所述H型油水界面腐蚀模拟电解池中的油水界面进行腐蚀失重测试和电化学测试；

所述液面控制系统用于根据实验要求对所述H型油水界面腐蚀模拟电解池中的油水界面的液位差进行调节；

所述循环水浴加热系统用于对所述H型油水界面腐蚀模拟电解池进行加热，使其处于预设温度；

其中，所述H型油水界面腐蚀模拟电解池包括反应瓶、反应瓶压盖、控制瓶、控制瓶压盖、法兰和微滤膜；所述反应瓶为开口向上的瓶体，所述瓶体下部一侧设置有瓶口；所述控制瓶与所述反应瓶结构相同，且所述控制瓶的管口通过所述法兰与所述反应瓶的管口固定密封连接；所述微滤膜设置在所述反应瓶的管口与所述法兰连接处；所述反应瓶压盖和控制瓶压盖分别设置在所述反应瓶和控制瓶顶部，并通过卡箍与所述反应瓶和控制瓶固定连接，且所述反应瓶压盖和控制瓶压盖均内嵌用于密封的橡胶密封圈；所述反应瓶压盖上设置有用于与所述腐蚀测试系统相连的旋转轴接口、两外接电极接口以及用于气体进出的进气口和排气口；所述控制瓶压盖上设置有用于与所述液面控制系统相连的螺纹导杆接口以及用于气体进出的进气口和排气口；所述反应瓶压盖和控制瓶压盖上还设置有与所述反应瓶和控制瓶内部连通的用于平衡气压的平衡气路；所述微滤膜采用陶瓷膜材质，所述反应瓶和控制瓶采用双层玻璃材质拉制而成；

所述腐蚀测试系统包括电化学工作站、旋转圆柱电极装置、旋转圆柱电极、参比电极和辅助铂电极；所述电化学工作站分别通过导线与所述旋转圆柱电极装置、参比电极和辅助铂电极相连，所述旋转圆柱电极装置通过旋转轴与所述旋转圆柱电极相连；所述旋转圆柱电极、参比电极和辅助铂电极另一端通过所述反应瓶压盖顶部的旋转轴接口和两电极外接接口插入到所述反应瓶内，且所述参比电极的尖端和所述辅助铂电极的铂片均朝向所述旋转圆柱电极的侧表面；所述旋转圆柱电极穿设在所述旋转轴下端，并通过螺母固定；所述旋转圆柱电极包括圆柱试样和聚四氟乙烯垫片，且所述圆柱试样的数量至少一个，所述聚四氟乙烯垫片的数量与所述圆柱试样的数量共为三个；

所述循环水浴加热系统包括两个双层玻璃加热层、循环口和恒温循环水浴锅；所述双层玻璃加热层分别设置在所述反应瓶和控制瓶外，其上部设置有循环排水口，下部设置有循环进水口，且两所述双层玻璃加热层下部的循环进水口均通过循环管与所述恒温循环水浴锅连接。

2.如权利要求1所述的一种在线检测多相混输管道油水界面腐蚀模拟装置，其特征在于：所述法兰采用聚四氟乙烯材质，其内径与所述反应瓶和控制瓶管口一致，且所述法兰的沟槽中内嵌有橡胶密封圈，并通过其上的螺栓固定连接时实现密封。

3.如权利要求1所述的一种在线检测多相混输管道油水界面腐蚀模拟装置，其特征在于：所述反应瓶压盖上的旋转轴接口和所述控制瓶压盖上的螺纹导杆接口采用旋转动密封，其余接口皆采用密封胶密封。

4.如权利要求1所述的一种在线检测多相混输管道油水界面腐蚀模拟装置，其特征在于：所述液面控制系统包括伺服驱动器、伺服电机、螺纹导杆、排水块和固定架；

所述固定架固定设置在所述H型油水界面腐蚀模拟电解池中的所述控制瓶压盖上；

所述伺服电机固定设置在所述固定架上，其输入端与所述伺服驱动器相连，输出端通过所述螺纹导杆与设置在所述H型油水界面腐蚀模拟电解池中控制瓶内的排水块连接；

所述伺服驱动器采用闭环控制，根据设定程序驱动所述伺服电机带动所述螺纹导杆动作，对所述反应瓶内的液位差进行控制。

5.一种如权利要求1所述的在线检测多相混输管道油水界面腐蚀模拟方法，其特征在于包括以下步骤：

1)连接H型油水界面腐蚀模拟电解池，向其内注入模拟液并按照实验要求调节H型油水界面腐蚀模拟电解池内的液位差；

2)在广口瓶中装入柴油，用硅胶将广口瓶的瓶口和橡皮塞间的缝隙封住并晾干硅胶后，向反应瓶、控制瓶和广口瓶中通入高纯CO₂除氧；循环管以下进上出的方式接入双层玻璃加热层，启动恒温循环水浴锅，并加热至设定温度；

3)根据电化学测试目的选择圆柱电极，并将圆柱电极在旋转轴上的对应区域内固定安装好后，通过增大气压将柴油自广口瓶中压入反应瓶内，并通入高纯CO₂除氧；

4)根据试验要求确定旋转圆柱电极转速，待圆柱电极平稳转动后，启动电化学工作站进行电化学测试，并记录实验结果；

5)在电化学测试过程中，采用高倍电子显微镜观测油水润湿状态；

6)电化学测试实验完成后，保存数据，关闭电化学工作站之后，依次关闭伺服电机、旋转圆柱电极装置、恒温循环水浴锅，将柴油自反应瓶中吸出后放入柴油回收处以待后续处理，转动旋转轴将圆柱电极取出；

7)对圆柱电极进行丙酮除油，酒精除水，吹干后拍照，再进行表面显微观察；整理、处理电化学数据，绘制开路电位、阻抗随时间变化曲线图以及动电位极化曲线；

8)实验结束后，清理打扫实验装置，恢复实验前状态。