一种可旋转腐蚀挂片装置的制作方法

本发明涉及一种可旋转腐蚀挂片装置，属于油气田管道及设备腐蚀监测技术领域。

背景技术：

腐蚀挂片监测作为腐蚀监测系统重要组成部分，具有操作简单、腐蚀信息全面、适用腐蚀环境广、数据可靠等优点，一直被作为生产设备和集输管线的重要腐蚀监测方法及选材依据。但目前油气田集输腐蚀监测系统中的多处腐蚀挂片出现脱落、弯曲、断裂等现象，且腐蚀监测数据不准确。

分析集输腐蚀监测系统中出现上述异常情况的原因，主要包括以下几点：

1)气流压力、流量波动冲击引起挂片及支架频繁剧烈抖动致使挂片固定螺栓松动而脱落；

2)腐蚀挂片连接在挂杆上，形成悬臂结构，在高速气流冲击下发生屈服弯曲；

3)气流压力与流量的波动在腐蚀监测系统中产生单向扭力致使腐蚀监测系统的薄弱部位(腐蚀挂片)发生断裂；

4)单质硫的沉积大大增加了挂片的腐蚀速率，使得腐蚀挂片的测量数据与实际腐蚀数据之间差异较大。

腐蚀挂片频繁脱落的现象，对腐蚀监测与系统运行造成了一定的影响与危害，主要包括以下几个方面：

1)容易造成节流阀等关键设备堵塞故障，影响生产；

2)造成腐蚀监测数据缺失，不能建立完整的腐蚀挂片分析体系；

3)挂片在管道内随气流迁移时，可能会因摩擦或者碰撞造成管道内壁机械损伤。

因此，针对集输腐蚀监测系统中腐蚀挂片出现脱落、弯曲、断裂等异常情况，改进集输系统腐蚀监测装置，对腐蚀监测与系统运行的安全、稳定运行，提高生产经济效益具有重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可旋转腐蚀挂片装置，从确保油气田集输系统安全、稳定运行的高度出发，综合分析腐蚀监测系统发生异常现象的原因，进行腐蚀监测装置改进设计，为油气田腐蚀监测系统的正常运行提供保证。

本发明主要解决以下问题：

(1)设计动力除硫单元，通过旋转轮产生涡旋流动，促进单质硫碰撞、聚团增长、重力沉降，同时利用气流冲刷作用与携带能力进一步减少单质硫在挂片表面沉积，提高腐蚀监测结果的准确性。

(2)设计预拉伸π形传动杆实现各传动部件紧密连接，通过传动转轮与传动转杆完成动力除硫单元与腐蚀监测单元的能量传递，实现腐蚀挂片不间断转动，避免挂片出现弯曲、断裂或脱落等异常现象。

(3)设计π形腐蚀挂片，改变腐蚀挂片的抗弯截面，提高挂片的抗弯性能，避免腐蚀挂片因气流冲击作用出现弯曲屈服现象。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种可旋转腐蚀挂片装置，包括动力除硫单元、动力传动单元、腐蚀监测单元；

所述的动力除硫单元包括第一保护盖11、第二压力表12、第一泄放阀13、第一密封圈14、第一安装筒20、第一密封塞21、第一保护塞22、第一连接头23、第一密封柱24、第一安装座31、第一旋塞阀32、第一平衡阀33、第二泄放阀34、第一控制杆41、第二控制杆42、第一旋转杆43、旋转轮5；

所述的动力传动单元包括第一转轮61、第二转轮62、第一转杆63、传动杆64、连接筒65、第二转杆66、第三转轮67、第四转轮68；

所述的腐蚀监测单元包括第二保护盖15、第二压力表16、第三泄放阀17、第二密封圈18、第二安装筒25、第二密封塞26、第二保护塞27、第二连接头28、第二密封柱29、第二安装座35、第二旋塞阀36、第二平衡阀37、第四泄放阀38、第二旋转杆44、π形挂片7、生产管线8；

所述第一保护盖11设有第一压力表12、第一泄放阀13，与第一安装筒20通过螺纹连接、第一密封圈14密封，所述第一安装筒20与第一密封塞21、第一密封柱24通过螺纹连接，下部与第一安装座31法兰连接，所述第一安装座31设有第一旋塞阀32、第一平衡阀33、第二泄放阀34，焊接在生产管线8上，所述第一密封柱24设有第一连接头23、第一保护塞22、第一旋转杆43，所述第一旋转杆43内部设有第一控制杆41、第二控制杆42，外部设有第一转轮61，下部与旋转轮5连接，所述第一转轮61与第二转轮62啮合传动，所述第二转轮62通过第一转杆63带动传动杆64转动，所述传动杆64位于连接筒65内，与第二转杆66连接，所述第三转轮67位于第二转杆66上，与第四转轮68啮合传动，所述第四转轮68位于第二旋转杆44上，所述第二旋转杆44上部位于第二密封柱29内，下部与π形挂片7连接，所述第二密封柱29设有第二连接头28、第二保护塞27，通过螺纹连接安装于第二安装筒25内，所述第二保护塞27上设有第二密封塞26，所述第二密封塞26与第二安装筒25螺纹连接，所述第二安装筒25上部与第二保护盖15连接，下部与第二安装座35连接，所述第二保护盖15设有第二压力表16、第三泄放阀17，所述第二安装座35设有第二旋塞阀36、第二平衡阀37、第四泄放阀38，与生产管线8焊接连接。

进一步的，所述的旋转轮5包括主转轮51、副轮52、旋转叶片53、外转筒54；

所述主转轮51安装在第二控制杆42上，与四周副轮52啮合传动，所述副轮52与旋转叶片53连接，所述主转轮51与副轮52安装于外转筒54内部，所述旋转叶片53位于外转筒54外部，所述外转筒54与第一旋转杆43连接。

进一步的，所述的旋转轮5四周对称设置4个副轮52、4个旋转叶片53，所述旋转叶片53材质为聚四氟乙烯。

进一步的，所述的传动杆64为一经过预拉伸的π形传动杆。

进一步的，所述的π形挂片形状与三个尺寸相同(长、宽、高分别为40～80、14～28、3～7mm)的条形挂片组合形状相同。

进一步的，所述的动力除硫单元与腐蚀监测单元间距为1.2～2m。

进一步的，所述的一种可旋转腐蚀挂片装置适用于h2s含量为0～15％、压力为0～10mpa的集输腐蚀监测系统。

进一步的，所述的一种可旋转腐蚀挂片装置安装方法，包括以下步骤：

s1、在生产管线相距1.2～2m两端分别开一安装小孔，焊接第一安装座31与第二安装座35；

s2、安装腐蚀监测单元

s21、第二安装筒25与第二安装座35法兰连接，π形挂片7与第二旋转杆44螺栓连接，安装挂片取放装置，将取放杆与第二连接头28螺纹连接，通过旋转方式将第二密封柱29安装于第二安装筒25内；

s22、打开第二平衡阀37、第二旋塞阀36，旋转取放杆，第二密封柱29继续下移，将π形挂片7放置于生产管线8内；

s23、关闭第二平衡阀37，将第二保护塞27与第二连接头28螺纹连接，第二密封塞26与第二安装筒25螺纹连接，第二密封塞26、第二保护塞27、第二连接头28内腔形成第二连通接口，安装第二保护盖15；

s3、安装动力除硫单元

s31、第一安装筒20与第一安装座31法兰连接，安装挂片取放装置，将取放杆与第一连接头23螺纹连接，通过旋转方式将第一密封柱24安装在第一安装筒20内；

s32、打开第一平衡阀33、第一旋塞阀32，旋转取放杆，第一密封柱24继续下移，将旋转轮5置于生产管线8内，关闭第一平衡阀33；

s4、动力传动连接

s41、旋转第二转杆66，实现第三转轮67与第四转轮68啮合连接，旋转第一转杆63，实现第一转轮61与第二转轮62啮合连接；

s42、传动杆64插入连接筒65内，将第一转杆63、第二转杆66分别插入传动杆64两端内腔，动力传动单元两端分别与动力除硫单元、腐蚀监测单元法兰连接；

s43、通过下移、旋转方式将第一控制杆41与第二控制杆42螺纹连接，继续旋转第一控制杆41，第二控制杆42发生转动，带动旋转叶片53转至工作状态，气流冲击旋转叶片53，旋转轮5转动；

s5、将第一保护塞22与第一连接头23螺纹连接，第一密封塞21与第一安装筒20螺纹连接，第一密封塞21、第一保护塞22、第一连接头23内腔形成第一连通接口，安装第一保护盖11，腐蚀监测装置安装完成。

进一步的，所述的一种可旋转腐蚀挂片装置拆卸方法，包括动力除硫单元拆卸、腐蚀监测单元拆卸，其具体步骤为：

a、动力除硫单元拆卸

a1、动力除硫单元内残余气体通过第一泄放阀13进入处理装置处理后，打开第一保护盖11，逆时针旋转第一控制杆41，旋转叶片53转至非工作状态，旋转轮5逐渐停止转动，取出第一控制杆41；

a2、将挂片取放装置与第一安装筒20连接，通过旋转方式将取放杆与第一连通接口螺纹连接，同时第一密封塞21、第一保护塞22向上移动，残余气体通过第一连通接口进入处理装置，继续旋转取放杆，第一密封塞21、第一保护塞22完成拆卸，此时第一密封柱24与取放杆完成螺纹连接；

a3、旋转取放杆，第一密封柱24上移，关闭第一旋塞阀32，残余气体通过第二泄放阀34进入处理装置完成处理，继续旋转取放杆，将第一密封柱24取出第一安装筒20，完成动力除硫单元的拆卸；

b、腐蚀监测单元拆卸

b1、腐蚀监测单元内残余气体通过第三泄放阀17进入处理装置处理，打开第二保护盖15，在第二安装筒25上安装挂片取放装置，通过旋转方式将取放杆与第二连通接口螺纹连接，同时第二密封塞26、第二保护塞27向上移动，残余气体通过第二连通接口进入处理装置，继续旋转取放杆，完成第二密封塞26、第二保护塞27拆卸，此时第二密封柱29与取放杆完成螺纹连接；

b2、旋转取放杆，第二密封柱29上移，关闭第二旋塞阀37，残余气体通过第二泄放阀进入处理装置内处理，继续旋转取放杆，将第二密封柱29取出第二安装筒25，完成动力除硫单元的拆卸。

该发明的有益效果在于：

(1)本发明包括动力除硫、动力传递与腐蚀监测三个单元，主要用于解决高压、高含硫气田集输系统中腐蚀挂片发生弯曲、断裂、脱落以及监测结果不准确等问题，保证集输系统安全、平稳运行，提高生产经济效益。

(2)设计动力除硫单元，通过旋转轮产生涡旋流动，完成单质硫的聚集与沉降，同时利用气流冲刷作用与携带能力进一步减少单质硫在挂片表面沉积，提高腐蚀监测结果的准确性。

(3)设计动力传递单元与腐蚀监测单元，通过传动转轮、传动转杆与预拉伸π形传动杆，完成动力除硫单元与腐蚀监测单元的能量传递，实现腐蚀挂片不间断转动，削弱管线气流对挂片的冲击影响，避免挂片因气流冲击出现弯曲、断裂或脱落等异常情况。

(4)设计π形腐蚀挂片，改变腐蚀挂片的抗弯截面，提高挂片的抗弯性能，避免气流冲击作用下腐蚀挂片出现弯曲屈服现象。

附图说明

图1是本发明实施例中非工作状态下可旋转腐蚀挂片装置的安装结构示意图。

图2是本发明实施例中工作状态下可旋转腐蚀挂片装置的安装结构示意图。

图3是本发明实施例中非工作状态下旋转轮的结构示意图。

图4是本发明实施例中工作状态下旋转轮的结构示意图。

图5是本发明实施例中非工作状态下旋转轮的三维立体图。

图6是本发明实施例中工作状态下旋转轮的三维立体图。

图7是本发明实施例中安装前传动杆的结构示意图。

图8是本发明实施例中完成安装后传动杆的结构示意图。

图9是本发明实施例中π形腐蚀挂片的三维立体图。

图10是本发明实施例中π形腐蚀挂片的三视图。

图中：11、第一保护盖；12、第二压力表；13、第一泄放阀；14、第一密封圈；15、第二保护盖；16、第二压力表；17、第三泄放阀；18、第二密封圈；20、第一安装筒；21、第一密封塞；22、第一保护塞；23、第一连接头；24、第一密封柱；25、第二安装筒；26、第二密封塞；27、第二保护塞；28、第二连接头；29、第二密封柱；31、第一安装座；32、第一旋塞阀；33、第一平衡阀；34、第二泄放阀；35、第二安装座；36、第二旋塞阀；37、第二平衡阀；38、第四泄放阀；41、第一控制杆；42、第二控制杆；43、第一旋转杆；44、第二旋转杆；5、旋转轮；51、主转轮；52、副轮；53、旋转叶片；54、外转筒；61、第一转轮；62、第二转轮；63、第一转杆；64、传动杆；65、连接筒；66、第二转杆；67、第三转轮；68、第四转轮；7、π形挂片；8、生产管线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。

实施例

本实施例中，图1是非工作状态下可旋转腐蚀挂片装置的安装结构示意图，图2是处于工作状态下可旋转腐蚀挂片装置的安装结构示意图。一种可旋转腐蚀挂片装置包括动力除硫单元、动力传动单元、腐蚀监测单元；

所述的动力除硫单元包括第一保护盖11、第二压力表12、第一泄放阀13、第一密封圈14、第一安装筒20、第一密封塞21、第一保护塞22、第一连接头23、第一密封柱24、第一安装座31、第一旋塞阀32、第一平衡阀33、第二泄放阀34、第一控制杆41、第二控制杆42、第一旋转杆43、旋转轮5；

所述的动力传动单元包括第一转轮61、第二转轮62、第一转杆63、传动杆64、连接筒65、第二转杆66、第三转轮67、第四转轮68；

所述的腐蚀监测单元包括第二保护盖15、第二压力表16、第三泄放阀17、第二密封圈18、第二安装筒25、第二密封塞26、第二保护塞27、第二连接头28、第二密封柱29、第二安装座35、第二旋塞阀36、第二平衡阀37、第四泄放阀38、第二旋转杆44、π形挂片7、生产管线8；

所述第一保护盖11设有第一压力表12、第一泄放阀13，与第一安装筒20通过螺纹连接、第一密封圈14密封，所述第一安装筒20与第一密封塞21、第一密封柱24通过螺纹连接，下部与第一安装座31法兰连接，所述第一安装座31设有第一旋塞阀32、第一平衡阀33、第二泄放阀34，焊接在生产管线8上，所述第一密封柱24设有第一连接头23、第一保护塞22、第一旋转杆43，所述第一旋转杆43内部设有第一控制杆41、第二控制杆42，外部设有第一转轮61，下部与旋转轮5连接，所述第一转轮61与第二转轮62啮合传动，所述第二转轮62通过第一转杆63带动传动杆64转动，所述传动杆64位于连接筒65内，与第二转杆66连接，所述第三转轮67位于第二转杆66上，与第四转轮68啮合传动，所述第四转轮68位于第二旋转杆44上，所述第二旋转杆44上部位于第二密封柱29内，下部与π形挂片7连接，所述第二密封柱29设有第二连接头28、第二保护塞27，通过螺纹连接安装于第二安装筒25内，所述第二保护塞27上设有第二密封塞26，所述第二密封塞26与第二安装筒25螺纹连接，所述第二安装筒25上部与第二保护盖15连接，下部与第二安装座35连接，所述第二保护盖15设有第二压力表16、第三泄放阀17，所述第二安装座35设有第二旋塞阀36、第二平衡阀37、第四泄放阀38，与生产管线8焊接连接。

一种可旋转腐蚀挂片装置安装方法包括以下步骤：

s1、在生产管线相距1.2～2m两端分别开一安装小孔，焊接第一安装座31与第二安装座35；

s2、安装腐蚀监测单元

s21、第二安装筒25与第二安装座35法兰连接，π形挂片7与第二旋转杆44螺栓连接，安装挂片取放装置，将取放杆与第二连接头28螺纹连接，通过旋转方式将第二密封柱29安装于第二安装筒25内；

s22、打开第二平衡阀37、第二旋塞阀36，旋转取放杆，第二密封柱29继续下移，将π形挂片7放置于生产管线8内；

s23、关闭第二平衡阀37，将第二保护塞27与第二连接头28螺纹连接，第二密封塞26与第二安装筒25螺纹连接，第二密封塞26、第二保护塞27、第二连接头28内腔形成第二连通接口，安装第二保护盖15；

s3、安装动力除硫单元

s31、第一安装筒20与第一安装座31法兰连接，安装挂片取放装置，将取放杆与第一连接头23螺纹连接，通过旋转方式将第一密封柱24安装在第一安装筒20内；

s32、打开第一平衡阀33、第一旋塞阀32，旋转取放杆，第一密封柱24继续下移，将旋转轮5置于生产管线8内，关闭第一平衡阀33；

s4、动力传动连接

s41、旋转第二转杆66，实现第三转轮67与第四转轮68啮合连接，旋转第一转杆63，实现第一转轮61与第二转轮62啮合连接；

s42、传动杆64插入连接筒65内，将第一转杆63、第二转杆66分别插入传动杆64两端内腔，动力传动单元两端分别与动力除硫单元、腐蚀监测单元法兰连接；

s43、通过下移、旋转方式将第一控制杆41与第二控制杆42螺纹连接，继续旋转第一控制杆41，第二控制杆42发生转动，带动旋转叶片53转至工作状态，气流冲击旋转叶片53，旋转轮5转动；

s5、将第一保护塞22与第一连接头23螺纹连接，第一密封塞21与第一安装筒20螺纹连接，第一密封塞21、第一保护塞22、第一连接头23内腔形成第一连通接口，安装第一保护盖11，腐蚀监测装置安装完成。

一种可旋转腐蚀挂片装置拆卸方法包括动力除硫单元拆卸、腐蚀监测单元拆卸。

动力除硫单元拆卸具体步骤为：

a1、动力除硫单元内残余气体通过第一泄放阀13进入处理装置处理后，打开第一保护盖11，逆时针旋转第一控制杆41，旋转叶片53转至非工作状态，旋转轮5逐渐停止转动，取出第一控制杆41；

a2、将挂片取放装置与第一安装筒20连接，通过旋转方式将取放杆与第一连通接口螺纹连接，同时第一密封塞21、第一保护塞22向上移动，残余气体通过第一连通接口进入处理装置，继续旋转取放杆，第一密封塞21、第一保护塞22完成拆卸，此时第一密封柱24与取放杆完成螺纹连接；

a3、旋转取放杆，第一密封柱24上移，关闭第一旋塞阀32，残余气体通过第二泄放阀34进入处理装置完成处理，继续旋转取放杆，将第一密封柱24取出第一安装筒20，完成动力除硫单元的拆卸；

腐蚀监测单元拆卸具体步骤为：

b1、腐蚀监测单元内残余气体通过第三泄放阀17进入处理装置处理，打开第二保护盖15，在第二安装筒25上安装挂片取放装置，通过旋转方式将取放杆与第二连通接口螺纹连接，同时第二密封塞26、第二保护塞27向上移动，残余气体通过第二连通接口进入处理装置，继续旋转取放杆，完成第二密封塞26、第二保护塞27拆卸，此时第二密封柱29与取放杆完成螺纹连接；

b2、旋转取放杆，第二密封柱29上移，关闭第二旋塞阀37，残余气体通过第二泄放阀进入处理装置内处理，继续旋转取放杆，将第二密封柱29取出第二安装筒25，完成动力除硫单元的拆卸。

图3是旋转轮处于非工作状态下的结构示意图，图4是旋转轮工作状态下的结构示意图，图5是旋转轮处于非工作状态下的三维立体图，图6是旋转轮处于工作状态下的三维立体图，旋转轮5包括主转轮51、副轮52、旋转叶片53、外转筒54，其中旋转叶片53材质为聚四氟乙烯。

如图3、4所示，四个旋转叶片53对称分布在外转筒54上，所述旋转轮5与第二控制杆42、第一旋转杆43连接。

如图5、6所示，所述主转轮51安装第二控制杆42上，与四周副轮52啮合传动，所述副轮52上设有旋转叶片53，所述主转轮51与副轮52安装于外转筒54内部，所述旋转叶片53位于外转筒54外部，所述外转筒54与第一旋转杆43连接。

图7是安装前传动杆的结构示意图，所述传动杆64为一经过预拉伸的π形传动杆，未安装在动力传动单元前处于拉伸状态。图8是传动杆完成安装后的结构示意图，完成安装后π形传动杆64恢复正常状态。

监测周期内，在气流冲击下，旋转轮5发生转动，一方面通过涡流与重力沉降作用使得气流中的单质硫发生沉降，另一方面第一旋转杆43在旋转轮5带动下转动，通过第一转轮61与第二转轮62啮合传动，同时第一转杆63、传动杆64、第二转杆66通过紧密连动带动第三转轮67与第四转轮68啮合传动，将旋转轮5产生的动能传递给腐蚀监测单元，第二旋转杆44在第四转轮68带动下发生转动，腐蚀挂片随第二旋转44杆转动。

图9是π形腐蚀挂片的三维立体图，图10是π形腐蚀挂片的三视图，所述π形挂片7形状与三个尺寸相同(长、宽、高分别为40～80、14～28、3～7mm)的条形挂片组合形状相同。如图9、10所示，在π形挂片两对称面开孔，通过螺栓连接将π形挂片7与第二旋转杆44连接，使得挂片的连接更牢固。其次，π形挂片改变了常用腐蚀挂片(条形挂片)的抗弯截面，提高了挂片抗弯性能。所述腐蚀监测装置通过π形挂片的可旋转的方式，削弱管线气流对挂片的冲击、扭转影响，有效避免气流冲击作用下腐蚀挂片出现弯曲、断裂或脱落等异常情况。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。