CN104237112A - 一种测试材料耐硫酸露点腐蚀的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测试材料耐硫酸露点腐蚀的试验装置，包括控制系统面板、反应装置、传动系统、加热装置、通过导管与反应装置连接的回收装置，反应装置包括试验腔盖和试验腔体，试样架设置于试验腔盖下，分液器穿过试验腔盖进入试验腔体，反应装置的下部设置加热装置，传动系统位于反应装置上方，传动系统包括电机，减速器和传动杆，电机输出端设置减速机，传动杆通过密闭轴承连接试样架，加热装置的外壁设置控制系统面板，试样架平面沿着半径方向上等距离划定若干条圆弧，圆弧上等距离设定3~12个小孔悬挂试样。该装置可以进行多因素，多试样，测试金属材料在硫酸露点环境下的腐蚀性能，装置简单、操作方便、试验方法准确易于实现。

Description

一种测试材料耐硫酸露点腐蚀的试验装置

技术领域

本发明属于材料腐蚀性能评价技术领域，尤其涉及一种测试金属材料在硫酸露点环境下的耐蚀性能的装置。

背景技术

在冶金、电力、石化等工业领域，以重油或燃煤为主要燃料的烟气处理系统，如锅炉低温部位的空气预热器、省煤器、烟道、烟囱以及脱硫装置等，普遍会遇到燃料中含硫量偏高，在露点温度下形成硫酸而造成设备腐蚀问题，这种现象称之为“硫酸露点腐蚀”。由于Q235钢和普通低合金钢的耐硫酸露点腐蚀性能很差, 因此，研制开发和使用耐硫酸露点钢对提高低温部件的使用寿命是非常重要。

冷凝硫酸有两大危害：一是腐蚀设备，二是吸附烟灰，从而构成难以清除的粘性积灰。因此，最好的措施是降低烟气露点和提高换热面壁温，使设备在露点温度已上运行。通常可以采用以下措施：使用低硫燃料降低烟气露点；提高冷介质的进口温度或提高换热面金属的表面温度，避免酸的露点出现；注入添加剂；选用耐硫酸露点腐蚀材料；采用耐蚀防护涂层。在国家不断倡导“节能减排”的号召下，企业为了提高热效率，尽量降低排烟温度，造成露点腐蚀问题的出现不可避免，在加热炉对流段、省煤器的换热管等低温部位大量地采用抗露点腐蚀材料。

在不同的腐蚀环境中，选择相应的耐蚀材料问题，归根结底是一个经济问题。在实际应用中，若选择较可靠的材料，必定会加大工程建设投资；若选择较低档的材料，事故频率可能会增加并且影响经济效益。因此，建立一套合理的材料露点腐蚀装置，如何评价不同材料抗硫酸腐蚀性能的优劣成为正确选材的关键，为各种工业气氛的硫酸露点腐蚀机理研究，以及耐硫酸露点腐蚀材料的评价提供快速、简便等试验手段。

专利《快速检测耐硫酸露点腐蚀钢的耐蚀性能的方法》（CN102156091A），介绍了一种方法，将待测硫酸露点钢试样经过剪切，打磨，清洗油污，称重后放入检测用腐蚀液中密闭进行腐蚀反应，N小时后将试样取出清洗，称重，计算年平均腐蚀速率；其不足之处在于试验装置要求耐高温，试验中硫酸浓度为20%~70%，浓度比较高，溶液危险性大，对操作人员素质要求高，且未提及试验中产生气体的处理方法。

专利《一种测试钢铁耐硫酸露点腐蚀性能的方法及其装置》（CN101929944A）介绍了一种测试方法及装置，是以点接触的方式，固定钢铁材料，将其放在80%~90%的硫酸溶液中，采用高沸点介质，密闭回流系统中加热至130℃~160℃，反应一段时间后测量所述试样的失重；其不足之处在于，试验装置结构复杂，具有耐高温、耐高压的功能，还需配套循环冷却装置，价格昂贵，硫酸溶液浓度高 危险性大，对操作人员素质要求高。

专利《一种模拟硫酸露点腐蚀的实验装置及测试方法》（CN101876622A），该发明提供一种模拟硫酸露点腐蚀的实验装置及测试方法，包括加热装置，蒸发瓶，试验腔和回收装置；其中，加热装置包括电加热套；所述蒸发瓶置于电加热套内，蒸发瓶通过玻璃管与置于导热油箱内的加热管连接，再与实验腔连通，试验腔由试验外壳和试验腔内衬组成；试验腔外壳的内部设有固定装置，固定装置设在所述试验腔内衬上端；试验腔内衬的顶部设有测试孔，测试孔上设有密封垫片，试验外腔的出风口和连接所述试验腔内衬的排液口通过玻璃管连接至所述回收装置。测试时技术参数如下：电加热套的控制温度为60-200℃，所产生的腐蚀气体为三氧化硫；所述导热油箱的温度为25-200℃；回收装置处理废液和尾气的是质量浓度为30%的氢氧化钠溶液；其不足之处在于试验设备比较复杂，要具有耐高温、耐高压的密闭试验腔，其中硫酸需要在高温煮沸后才能产生三氧化硫气体，对操作人员素质要求高，时刻注意安全。

专利《评价材料抗露点腐蚀的测试装置及测试方法》（CN101251467），装置的结构为二氧化硫气瓶连接干燥塔后通过流量计连接到气体混合器；空压机经干燥塔后通过流量计和置于恒温水槽内的鼓泡瓶连接，再连接到气体混合器；混合器与加热炉及尾气吸收装置串联，加热炉内放置腐蚀介质及试样的陶瓷坩埚。该装置通过测定试样实验前后的重量变化来评价材料的抗露点腐蚀性。其不足之处在于该方明中发生露点腐蚀的必要条件是要求试样的温度低于露点温度，三氧化硫和水蒸气才会在其表面冷凝成硫酸，该发明中的测试试样全部置于加热炉内，无法保证试样表面温度低于露点温度，甚至会减缓冷凝效果。基于上述问题，该发明来模拟硫酸露点腐蚀和实际环境有差异，测试结果不准确。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种测试材料耐硫酸露点腐蚀的试验装置，该装置可以进行多因素，针对多批试样，测试金属材料在硫酸露点环境下的腐蚀性能，并且装置简单、操作方便、试验方法准确易于实现。

一种测试材料耐硫酸露点腐蚀的试验装置，包括控制系统面板、反应装置、传动系统、加热装置、通过导管与反应装置连接的回收装置，所述反应装置包括试验腔盖和试验腔体，试样架设置于试验腔盖下，分液器穿过试验腔盖进入试验腔体， 反应装置的下部设置加热装置，所述加热装置底部设置电加热器，传动系统位于反应装置上方，所述传动系统包括电机，减速器和传动杆，电机输出端设置减速机，传动杆通过密闭轴承连接反应装置内部的试样架，加热装置的外壁设置控制系统面板，所述控制系统面板包括温度控制系统，时间控制系统，电机速度调节器，电机开关，电源开关和液晶显示屏，温度控制系统连接加热装置，电机速度调节器与电机开关连接传动系统。

试样架平面沿着半径方向上等距离划定若干条圆弧，在每条圆弧上等距离设定3~12个试样悬挂孔悬挂试样。

回收装置内的回收溶液为碱性溶液，溶液浓度为10%~30%的NaOH或KOH或NaCO3，其中指示剂为酚酞。

该装置可以进行多因素，针对多批试样，测试金属材料在硫酸露点环境下的腐蚀性能，发明装置简单、易于实现，运行成本低廉；对操作人员要求比较低；真实模拟硫露点腐蚀环境，减小试验误差，保证试验结果的准确性，并且环保。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图。

图2为本发明装置控制系统面板示意图。

图3为本发明装置试样架平面示意图。

图中1为控制系统面板，2为电机，3为减速器，4为加热器，5为加热装置，6为试验腔盖，7为试样架，8为试样，9为导管，10为回收装置，11为换热介质，12为反应装置，13为传动装置，14为分液器，15为试验腔体，16为密封轴承，17为传动杆，18为温度控制系统，19为时间控制系统，20为电机速度调节器，21为电机开关，22为电源开关，23为液晶显示屏，24试样悬挂孔。

具体实施方式

如图所示，一种测试材料耐硫酸露点腐蚀的试验装置，包括控制系统面板1、反应装置12、传动系统13、加热装置5、通过导管9与反应装置12连接的回收装置10，所述反应装置12包括试验腔盖6和试验腔体15，试样架7设置于试验腔盖6下，分液器14穿过试验腔盖6进入试验腔体15，反应装置12的下部设置加热装置5，所述加热装置5内部装有换热介质11，底部设置电加热器4，传动系统13位于反应装置12上方，，所述传动系统13包括电机2，减速器3和传动杆17，电机2输出端设置减速机3，传动杆17通过密封轴承16连接反应装置12内部的试样架7，加热装置5的外壁设置控制系统面板1，所述控制系统面板1包括温度控制系统18，时间控制系统19，电机速度调节器20，电机开关21，电源开关22和液晶显示屏23，温度控制系统18连接加热装置5，电机速度调节器20与电机开关21连接传动系统13。

试样架7平面沿着半径方向上等距离划定若干条圆弧，在每条圆弧上等距离设定3~12个试样悬挂孔24悬挂试样8。

回收装置10内的回收溶液为碱性溶液，溶液浓度为10%~30%的NaOH或KOH 或NaCO3，其中指示剂为酚酞。

本发明一种测试材料耐硫酸露点腐蚀的试验装置具体操作步骤：

首先向加热装置5内加入换热介质11，换热介质11为去离子水，打开电源开关22，通过温度控制系统18设定温度，此时加热器4开始工作；同时向试验腔体15底部放入饱和亚硫酸氢钠溶液，固定试样8于试样架7上，试样架7设置在封闭试验腔体15内部及试验腔盖6下方；待液晶显示器23上温度达到设定温度后，按下电机开关21，启动电机2和变速器3，使其通过传动杆17带动试样架7开始转动，通过控制系统面板1上的电机速度调节器20来设定所需要的旋转速度；然后通过分液器14加入一定量硫酸溶液进入试验腔体15底部，使其与亚硫酸氢钠溶液反应生成二氧化硫气体；随后调节分液器14控制硫酸溶液，持续产生二氧化硫，未反应的二氧化硫气体经导管9进入回收装置10；测试结束后关闭电源开关，取出腐蚀试样进行腐蚀速率分析。

应用发明装置进行材料耐硫酸露点腐蚀的试验：

取耐硫酸露点钢试样8，尺寸为50mm*25mm*5mm，在试样架7上三个等距圆弧（A,B,C）上分别悬挂一组试样8，每组三个平行试样（A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3）分别沿着圆周方向等距离排列，悬挂位置如图3所示，反应装置12放于加热装置5加热，控制温度为30℃±1℃；取饱和的亚硫酸氢纳溶液500ml，放入试验腔体15的底部，取500ml质量分数为5%的硫酸溶液放入到分液器14内，首先加入35ml硫酸溶液，制得体积分数为2%的二氧化硫，然后调节分液器14控制硫酸的加入量为每分钟0.3ml，持续产生所需气体，试验时间为48h，其中每隔24h更换试剂进行再循环试验。采用质量分数30%含有酚酞指示剂的氢氧化钠水溶液来吸收未反应完全的二氧化硫气体，观察溶液红色变浅后不断添加氢氧化钠，来保持PH值为碱性。本试验设定试样架转速为15r/min，按标准GB/T19292.4-2003所述方法计算腐蚀速率，其结果见表1。

表1二氧化硫气体体积分为2%时，试样的腐蚀速率

从表1中可以看出，处于A 环圆周上的试样的腐蚀速率最大，处于B环圆周上的试样腐蚀速率居中，处于C环圆周上的试样腐蚀速率最小，腐蚀速率与其圆弧位置的线速度成正比，并且同一圆弧上每组试样的腐蚀速率相差很小，腐蚀速率的平行性良好，试验数据准确。

该装置可以进行多因素，针对多批试样，测试金属材料在硫酸露点环境下的腐蚀性能，发明装置简单、易于实现，运行成本低廉；对操作人员要求比较低；真实模拟硫露点腐蚀环境，减小试验误差，保证试验结果的准确性，并且环保。

Claims (3)

1.一种测试材料耐硫酸露点腐蚀的试验装置，包括控制系统面板（1）、反应装置（12）、传动系统（13）、加热装置（5）、通过导管（9）与反应装置（12）连接的回收装置（10），其特征在于，所述反应装置（12）包括试验腔盖（6）和试验腔体（15），试样架（7）设置于试验腔盖（6）下，分液器（14）穿过试验腔盖（6）进入试验腔体（15）， 反应装置（12）的下部设置加热装置（5），所述加热装置（5）底部设置电加热器（4），传动系统（13）位于反应装置（12）上方，所述传动系统（13）包括电机（2），减速器（3）和传动杆（17），电机（2）输出端设置减速机（3），传动杆（17）通过密闭轴承（16）连接反应装置（12）内部的试样架（7），加热装置（5）的外壁设置控制系统面板（1），所述控制系统面板（1）包括温度控制系统（18），时间控制系统（19），电机速度调节器（20），电机开关（21），电源开关（22）和液晶显示屏（23），温度控制系统（18）连接加热装置（5），电机速度调节器（20）与电机开关（21）连接传动系统。

2.根据权利要求1所述一种测试材料耐硫酸露点腐蚀的试验装置，其特征在于试样架（7）平面沿着半径方向上等距离划定若干条圆弧，在每条圆弧上等距离设定3~12个试样悬挂孔（24）悬挂试样（8）。

3.根据权利要求1所述一种测试材料耐硫酸露点腐蚀的试验装置，其特征在于回收装置（10）内的回收溶液为碱性溶液，溶液浓度为10%~30%的NaOH或KOH 或NaCO3，其中指示剂为酚酞。