CN105181571A - 一种冲刷腐蚀和气体腐蚀耦合的高温腐蚀试验装置 - Google Patents

一种冲刷腐蚀和气体腐蚀耦合的高温腐蚀试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种冲刷腐蚀和气体腐蚀耦合的高温腐蚀试验装置，包括腐蚀介质配置系统、反应系统和尾气处理系统；该试验装置可以控制气体成分、冲刷粒径、冲刷速度、冲刷角度、气体温度、试件温度，且操作简单、成本低廉、结果准确，实现了可控条件下冲蚀和腐蚀耦合的高温腐蚀研究。

Description

一种冲刷腐蚀和气体腐蚀耦合的高温腐蚀试验装置
技术领域
本发明属于锅炉安全诊断和材料腐蚀控制领域，涉及一种测定冲蚀和腐蚀耦合的高温腐蚀特性的试验装置。
背景技术
随着锅炉容量和参数的提高，燃煤电站锅炉水冷壁管外高温腐蚀现象普遍存在，特别是在煤质多变，炉内热负荷及管壁温度等热力参数分布不均匀，高硫煤和燃烧气氛难以控制的情况下，出现水冷壁高温腐蚀现象更为突出，已成为燃煤电站锅炉急需解决的关节技术。
对于高温腐蚀的机理，国内外已有大量试验研究，但是目前的试验装置主要集中在气体介质高温腐蚀的测定，但实际燃煤电站锅炉中存在大量的颗粒，这些颗粒同时对材料造成冲蚀，从而破坏了腐蚀膜，导致高温腐蚀加剧，因此导致试验室的气体高温腐蚀速率并不能完全反应实际锅炉的腐蚀速率。因此发明一种可控条件下测试冲蚀和腐蚀耦合的高温腐蚀的试验装置是有意义的。
CN201220728566提出了一种灰化腐蚀试验装置，能够在实验室条件下安全的模拟流动气氛下的煤灰对金属部件的腐蚀实验，为评价和研发耐灰化腐蚀材料提供测试手段。与本专利不同的是：该专利着重于流动气体和静态灰分的腐蚀，而不涉及颗粒的冲刷。
专利CN102539272A提出了多相介质高温腐蚀速率实验装置及表征方法，按实验要求进行试样的气相或气-液两相高温腐蚀试验，能从宏观和微观两个方面真实反映腐蚀性因子对试样的高温腐蚀速率和腐蚀程度。与本专利不同的是：该专利着重气相或气-液两相高温腐蚀，也没有考虑颗粒冲刷的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在可控气体成分、冲刷粒径、冲刷速度、冲刷角度、气体温度、试件温度下，测试冲蚀和腐蚀耦合的高温腐蚀性能的试验装置。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种冲刷腐蚀和气体腐蚀耦合的高温腐蚀试验装置,它包括腐蚀介质配置系统、反应系统和尾气处理系统；所述腐蚀介质配置系统包括依次连接的气瓶、质量流量计和混合器，混合器出气端一路直接连接反应器，一路经喷射管连接反应器，混合器与喷射管之间设有给粉机；所述反应系统包括反应器及管式炉，喷射管伸入反应器内的出口处设有试件夹持装置，管式炉上设有炉温控制器，试件夹持装置处设有试件温度控制器，反应器内还设有冷却管，试件夹持装置与冷却管铰接，冷却管上设有冷却介质阀门，冷却介质阀门与试件温度控制器连接；所述尾气处理系统包括依次连接的过滤装置、烟气分析仪和尾气吸收装置，过滤装置与反应器相连。
混合器与给粉机之间设置流量计。
给粉机与喷射管之间的管道上设有阀门。
气瓶中气体为H2S、SO2、CO、O2或N2。
所述试件夹持装置包括L型夹具，L型夹具一端通过螺栓固定固定夹片，L型夹具与固定夹片一起形成U型试件夹持装置。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明试件夹持装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种冲刷腐蚀和气体腐蚀耦合的高温腐蚀试验装置，它包括腐蚀介质配置系统、反应系统和尾气处理系统；所述腐蚀介质配置系统包括依次连接的气瓶1、质量流量计2和混合器3，气瓶1中气体为H2S、SO2、CO、O2或N2，混合器3出气端一路直接连接反应器7，一路经喷射管6连接反应器7，混合器3与喷射管6之间设有给粉机5，给粉机5与喷射管6之间的管道上可设有阀门19，混合器3与给粉机5之间设置流量计4；所述反应系统包括反应器7及管式炉8，喷射管6伸入反应器7内的出口处设有试件夹持装置，管式炉8上设有炉温控制器9，试件夹持装置处设有试件温度控制器12，反应器7内还设有冷却管11，试件夹持装置与冷却管11铰接，冷却管11上设有冷却介质阀门13，冷却介质阀门13与试件温度控制器12连接；如图2所示，所述试件夹持装置包括L型夹具10，L型夹具10一端通过螺栓18固定固定夹片17，L型夹具与固定夹片17一起形成U型试件夹持装置；所述尾气处理系统包括依次连接的过滤装置14、烟气分析仪15和尾气吸收装置16，过滤装置14与反应器7相连。
腐蚀介质配置系统所述的腐蚀介质可以同时包括气体和固体，气体为一定浓度的H2S、SO2、CO、O2、N2等组成的混合气体，固体以一定粒径的煤粉或煤灰等颗粒物，通过改变进入喷射管的气体流量，可以调节冲刷速度。
气瓶1的气体流量由质量流量计2控制，然后用混合器3充分混合，配置一定成分的气体，配置好的气体由流量计4控制分为两部分，一部分携带给粉机5提供的固体颗粒，经过喷射管6进入反应器7并冲蚀试件表面，另一部分直接进入反应器7；反应系统包括反应器7及管式炉8，管式炉8用于反应器7加热，管式炉8上设有炉温控制器9，炉温控制器9测量管式炉8内温度并控制管式炉（8）功率，试件夹持装置处设有试件温度控制器12，试件温度控制器12测量试件温度，并控制阀门13开度，从而改变进入冷却管11的冷却介质流量，反应器内温度和试件表面温度可以分开控制，形成温度梯度。
试件夹持装置包括L型夹具10，L型夹具10连接在冷却管11上并可绕冷却管11转动，可以改变冲刷角度。试件夹持在L型夹具10内，并可绕冷却管转动，同时受到高温气体的腐蚀和高速颗粒的冲蚀，加热反应系统排出的尾气由尾气处理系统处理。
尾气处理系统包括过滤装置14、烟气分析仪15和尾气吸收装置16，反应器7出来的尾气经过过滤装置14过滤后，进入烟气分析仪15分析气体成分，然后经过尾气吸收装置16后排空。可以实时监测反应后气体成分变化情况，过滤装置过滤下的固体可以进一步分析冲蚀腐蚀的固态产物组成。
本发明的优点：①腐蚀介质包括气体和固体，同时考虑固体冲刷和气体腐蚀；②试验装置可以实现气体成分、冲刷粒径、冲刷速度、冲刷角度、气体温度、试件温度的控制。

Claims (5)

1.一种冲刷腐蚀和气体腐蚀耦合的高温腐蚀试验装置,其特征在于：它包括腐蚀介质配置系统、反应系统和尾气处理系统；所述腐蚀介质配置系统包括依次连接的气瓶（1）、质量流量计（2）和混合器（3），混合器（3）出气端一路直接连接反应器（7），一路经喷射管（6）连接反应器（7），混合器（3）与喷射管（6）之间设有给粉机（5）；所述反应系统包括反应器（7）及管式炉（8），喷射管（6）伸入反应器（7）内的出口处设有试件夹持装置，管式炉（8）上设有炉温控制器（9），试件夹持装置处设有试件温度控制器（12），反应器（7）内还设有冷却管（11），试件夹持装置与冷却管（11）铰接，冷却管（11）上设有冷却介质阀门（13），冷却介质阀门（13）与试件温度控制器（12）连接；所述尾气处理系统包括依次连接的过滤装置(14)、烟气分析仪(15)和尾气吸收装置，过滤装置(14)与反应器（7）相连。
2.根据权利要求1所述的一种冲刷腐蚀和气体腐蚀耦合的高温腐蚀试验装置，其特征在于：混合器（3）与给粉机（5）之间设置流量计（4）。
3.根据权利要求1所述的一种冲刷腐蚀和气体腐蚀耦合的高温腐蚀试验装置，其特征在于：给粉机（5）与喷射管（6）之间的管道上设有阀门。
4.根据权利要求1所述的一种冲刷腐蚀和气体腐蚀耦合的高温腐蚀试验装置，其特征在于：气瓶（1）中气体为H2S、SO2、CO、O2或N2。
5.根据权利要求1所述的一种冲刷腐蚀和气体腐蚀耦合的高温腐蚀试验装置，其特征在于：所述试件夹持装置包括L型夹具（10），L型夹具（10）一端通过螺栓（18）固定固定夹片（17），L型夹具（10）与固定夹片（17）一起形成U型试件夹持装置。
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