材料抗腐蚀性测试装置的设计

　　管道运输是石油、天然气运输采用的主要方式。由于输送管线穿越地域广阔，服役环境复杂，位置隐蔽，一旦发生失效破坏，往往造成巨大的经济损失，导致人身伤亡等灾难性事故，对环境也会造成很大的破坏。对于易燃、易爆、易挥发的石油天然气来说，最佳的运输方式就是密闭的管道运输。

　　随着石油、天然气的勘探开发的进展，含H2S、CO2、Cl-及含水等多种腐蚀介质的油气田出现，输油、气钢制埋地管道腐蚀严重。腐蚀阻碍了油、气田工艺技术的进一步发展和开发水平的提高。如何在高酸性环境下监控管道腐蚀的情况也就成为国内外研究的热点问题。

　　目前国内外埋地管道腐蚀检测技术相应的测量方法大体可分为局部开挖检测技术和不开挖检测技术两类。其中不开挖检测技术又有管道外腐蚀不开挖检测和管道内腐蚀不开挖检测两种形式。

　　本设计在研制管内加载装置的基础上提出了一种对材料抗腐蚀能力评价的方案，可在高酸性管道环境中，对试件加载恒定拉力的条件下，测试记录多材质、多尺寸试件所受拉力的变化。其精度、灵敏度均达到要求，具有实用价值和创新性，是目前H2S腐蚀测试方法的研究方向之一。

　　1 工作原理

　　材料抗腐蚀性测试装置设计是为了在酸性气体管道运输环境下对于不同的管道材料能够进行抗腐蚀性测试。根据机械理论和国家标准GB/T 228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》对试件和加载装置完成制作和研制，利用加载装置对试件进行加载并放入实验管段中组成装置机械部分，在此基础上利用测控部分试件上的应变片感应试件在恒力作用下由于发生形变导致断裂的整个过程，试件断裂时候受力为零，测控部分要检测到试件断裂的时间，同时也能够检测到试件上受力的变化情况并通过电桥(半桥法)以及单片机相关电路将物理信号转化为电信号利用传输电路实时传递(实验状态)或利用存储电路将信号相关数据保存，并完成初步信号处理，以此完成在实验中检测试件的任务。

　　利用VB程序将传输出的数据在计算机中自动形成时间—变形量曲线并予以保存以备对照。总体设计框图如图1所示。

　　2 装置硬件结构

　　2.1 试件及加载装置

　　选用材料Q235和N80作为材料，按照国家标准采用电火花切割方法制成试件，两者均为目前石油管线常用材质。

　　试件加载装置首先要满足能够放进管道中，并同时保证不妨碍管道中天然气的气体流动，由于管道内的天然气含有H2S等有毒腐蚀性气体，用于现场装置的选材必须考虑抗腐蚀，优先选择具有较强抗腐蚀的铬镍合金材料，加工工艺参照石油行业标准SH/T 3523-2009 石油化工铬镍不锈钢、铁镍合金和镍合金焊接规程。此外，加载装置必须预留出测量电路的安放和安装空间，故最终选用弹簧加置。此装置采用弹簧对试件进行拉伸，从而实现拉力的加载，并做防腐耐压处理，如图2所示。