一种管道内涂层热应力模拟装置及内涂层附着力测试方法

摘要

本发明公开了一种天然气管道内涂层热应力模拟装置，属于天然气管道技术领域。该装置包括空气管道、空气加热系统、天然气管道和引风机。同时，本发明还公开了应用该装置对天然气管道内涂层附着力进行测试的方法。该装置能够模拟天然气管道实际运行工况的热风循环过程。该方法能够为分析管道内涂层的使用寿命提供依据。

说明书

技术领域

 本发明涉及天然气管道技术领域，特别涉及一种天然气管道内涂层热应力模拟装置。

背景技术

天然气管道减阻内涂层不但可将腐蚀性介质和管壁金属机械结构隔离开来，保护金属不受腐蚀，更重要的是能够降低管壁粗糙度，从而减小天然气流动的摩擦阻力，增加输量。在设计输送量一定时，管道减阻内涂层具有降低输送压力、扩大增压站间距、降低动力消耗、节约钢材和施工费用、降低维护费用，确保产品纯度，使管内壁不会造成沉淀物污垢或石蜡的聚积等诸多优点。

但是，由于管道减阻内涂层在涂装生产过程中受表面处理和涂装工艺等因素的影响，往往会引起质点、针孔等缺陷，从而造成管道内壁腐蚀。另外，由于管道与内涂层存在不同的热胀系数，内涂层自身存在涂层固化时的机械应力，服役过程中，减阻内涂层不可避免地会受到天然气压缩机输送温度和土壤温度变化的影响，管道和内涂层长期蠕变是否对内涂层内聚力产生一定的影响，或降低内涂层的附着力。内涂层的附着力是决定内涂层失效的重要因素，内涂层的失效往往是由内涂层与管道金属界面的附着力降低造成的，附着力的好坏又与清管过程中涂层是否被剥离有直接关系。

因此，需要一种能够模拟天然气管道实际运行工况的热应力模拟装置，从而为测定天然气管道服役温度变化对管道减阻内涂层的影响程度提供规律，进而建立管道内涂层数据库，并为分析管道内涂层的使用寿命提供依据。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种能够模拟天然气管道实际运行工况的热风循环过程，从而为测定天然气管道服役温度变化对管道减阻内涂层的影响程度提供规律，进而建立管道内涂层数据库，并为分析管道内涂层的使用寿命提供依据的天然气管道内涂层热应力模拟装置。同时，本发明还提供了应用该装置对天然气管道内涂层附着力进行测试的方法。

本发明提供的天然气管道内涂层热应力模拟装置包括空气管道、空气加热系统、天然气管道和引风机，所述空气管道分为第Ⅰ段管道、第Ⅱ段管道和第Ⅲ段管道，所述天然气管道两端封闭，所述第Ⅰ段管道出口连接于所述空气加热系统的一端，所述第Ⅱ段管道进口连接于所述空气加热系统的另一端，所述第Ⅱ段管道出口连接于所述天然气管道入口，所述天然气管道出口连接于所述第Ⅲ段管道入口，所述第Ⅲ段管道出口连接于所述引风机，所述引风机能够使空气沿着第Ⅰ段管道→空气加热系统→第Ⅱ段管道→天然气管道→第Ⅲ段管道的方向流动。

作为优选，所述第Ⅰ段管道上设置有空气流量调节阀。

作为优选，所述空气加热系统包括油箱，进油管、回油管，柴油燃烧器和空气加热室，所述油箱和所述柴油燃烧器之间利用所述进油管和所述回油管连接，所述柴油燃烧室能够在所述空气加热室内形成火焰，所述第Ⅰ段管道出口连接于所述空气加热室的一端，所述第Ⅱ段管道进口连接于所述空气加热室的另一端。

作为优选，所述空气加热室上连接有温度控制装置和/或温度计。

作为优选，所述空气加热室的温度≤75℃。

作为优选，所述天然气管道内置有节流器，所述节流器的直径小于所述天然气管道的直径。

作为优选，所述节流器在与空气相迎的方向具有圆锥面。

本发明提供的应用所述天然气管道内涂层热应力模拟装置对天然气管道内涂层附着力进行测试的方法包括以下步骤：

应用所述装置对所述天然气管道进行热风循环试验；

在进行完热风循环试验的所述天然气管道内涂层上划格，使所述天然气管道内涂层上出现涂层块；

检验所述涂层块是否能够被剥离，若所述涂层块无法被剥离，则对所述天然气管道内涂层进行附着力测试的结果为合格。

作为优选，所述涂层块距离所述天然气管道边缘至少为13mm，所述涂层块呈网格状布局，所述涂层块共有225个，所述涂层块的长和宽分别为1.6mm，所述涂层块深至所述天然气管道金属内表面。

作为优选，检验所述涂层块是否能够被剥离时，将塑料胶带覆盖在其表面，用力用大拇指甲压紧所述胶带使其接触面颜色均匀，迅速揭去所述胶带。

本发明提供的天然气管道内涂层热应力模拟装置的有益效果在于：

本发明提供的天然气管道内涂层热应力模拟装置能够模拟天然气管道实际运行工况的热风循环过程，从而为测定天然气管道服役温度变化对管道减阻内涂层的影响程度提供规律，进而建立管道内涂层数据库，并为分析管道内涂层的使用寿命提供依据。

附图说明

图1为本发明实施例提供的天然气管道内涂层热应力模拟装置的结构示意图。

具体实施方式

为了深入了解本发明，下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。

参见附图1，本发明提供的天然气管道内涂层热应力模拟装置包括空气管道、空气加热系统、天然气管道10和引风机13，空气管道分为第Ⅰ段管道7、第Ⅱ段管道9和第Ⅲ段管道12，天然气管道10两端封闭，第Ⅰ段管道7出口连接于空气加热系统的一端，第Ⅱ段管道9进口连接于空气加热系统的另一端，第Ⅱ段管道9出口连接于天然气管道10入口，天然气管道10出口连接于第Ⅲ段管道12入口，第Ⅲ段管道12出口连接于引风机13，引风机13能够使空气沿着第Ⅰ段管道7→空气加热系统→第Ⅱ段管道9→天然气管道10→第Ⅲ段管道12的方向流动。

其中，第Ⅰ段管道上设置有空气流量调节阀8，以便于控制空气流量。

其中，作为空气加热系统的一种具体的实现方式，空气加热系统包括油箱1，进油管2、回油管3，柴油燃烧器4和空气加热室5，油箱1和柴油燃烧器4之间利用进油管2和回油管3连接，柴油燃烧器4能够在空气加热室5内形成火焰6，第Ⅰ段管道7出口连接于空气加热室5的一端，第Ⅱ段管道9进口连接于空气加热室5的另一端。

其中，空气加热室上连接有温度控制装置15和温度计14，并控制空气加热室5的温度≤75℃。

其中，天然气管道10内置有节流器11，节流器11的直径小于天然气管道10的直径，从而使空气在天然气管道10内的流动能够很好地模拟天然气在管道中的流动效果。

其中，节流器11在与空气相迎的方向具有圆锥面，从而使空气在天然气管道10内的流动能够很好地模拟天然气在管道中的流动效果。

应用本发明提供的天然气管道内涂层热应力模拟装置时，空气流动沿附图1所示的箭头方向流动。

本发明提供的应用该天然气管道内涂层热应力模拟装置对天然气管道内涂层附着力进行测试的方法包括以下步骤：

步骤1：应用装置对天然气管道进行热风循环试验。

步骤2：在进行完热风循环试验的天然气管道内涂层上划格，使天然气管道内涂层上出现涂层块；

其中，涂层块距离天然气管道边缘至少为13mm，涂层块呈网格状布局，涂层块共有225个，涂层块的长和宽分别为1.6mm，涂层块深至天然气管道金属内表面。

步骤3：检验涂层块是否能够被剥离，若涂层块无法被剥离，则对天然气管道内涂层进行附着力测试的结果为合格。

其中，检验涂层块是否能够被剥离时，将塑料胶带覆盖在其表面，用力用大拇指甲压紧胶带使其接触面颜色均匀，迅速揭去胶带。

本发明提供的天然气管道内涂层热应力模拟装置能够模拟天然气管道实际运行工况的热风循环过程，从而为测定天然气管道服役温度变化对管道减阻内涂层的影响程度提供规律，进而建立管道内涂层数据库，并为分析管道内涂层的使用寿命提供依据。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。