CN107764729A - 一种氢致开裂实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氢致开裂实验装置，反应容器、密封圈、出液体孔、若干卡套式直通接头、出液体硅胶管、开关阀、容器盖、螺杆、进气硅胶管、出气硅胶管、有机玻璃试样架、气动马达、螺旋升降机、电箱、密封柜。通过上述方式，本发明提供的氢致开裂实验装置，能满足NACE TM0284、GB/T 8650所规定的实验要求，且装置密封性好，安全性高，绿色环保，实验操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及管道运输实验技术领域，特别是涉及氢致开裂实验装置，属于化工技术领域。
背景技术
硫化氢是石油和天然气中最具腐蚀作用的有害介质之一，硫化氢与钢材表面发生腐蚀反应产生氢，氢又被钢材吸收导致钢材开裂。NACE TM0284、GB/T 8650中提供了对管道和压力容器用钢抗氢致开裂的实验室评估方法。但标准中只说明了试验示意图，尚没有统一定型的成套设备。抗氢致开裂实验需要长时间向反应容器中通入剧毒气体硫化氢，因此抗氢致开裂实验装置的设计必须考虑安全性、环保性及易操作性；
现有的抗氢致开裂实验一般都是按照标准中的示意图在通风橱下进行，实验员需要长时间佩戴防毒面具，废液、废气的回收处理也不规范，实验过程操作复杂。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是如何提供一种能满足NACE TM0284、GB/T 8650所规定的实验要求，且装置密封性好，安全性高，绿色环保，实验操作方便的氢致开裂实验装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种氢致开裂实验装置，包括；反应容器、密封圈、出液体孔、若干卡套式直通接头、出液体硅胶管、开关阀、容器盖、螺杆、进气硅胶管、出气硅胶管、有机玻璃试样架、气动马达、螺旋升降机、电箱、密封柜。所述的密封柜分为上部分和下部分，密封柜的上部分放置气动马达、螺旋升降机、螺杆；密封柜的下部分放置整个反应容器；密封柜的上部分和密封柜的下部分通过螺钉连接为一个整体。且密封柜的上部分和密封柜下部分之间设置有密封压板，密封柜的上部分和密封柜下部分之间通过密封压板密封。密封柜下部分设置有前端保护门，底部设置有用于固定反应容器的位置限位块。
密封柜下部分相对于前端保护门设置有有排气孔、排废液孔、废气处理管路、废液回收系统，排气孔与废气处理管路连接，排废液孔与废液回收系统连接，废液回收系统端部设置有用于控制实验过程取溶液样品、实验结束排废液的开关三通阀。
所述的反应容器为圆柱体，且在反应容器的顶部刻有凹槽。所述的密封圈放置在凹槽内，出液体孔设置在所述反应容器的底部。出液体孔用卡套式直通接头连接并用密封带密封，开关阀设置在出液体硅胶管的一端，且出液体硅胶管的此端端部穿过出液体孔的卡套式直通接头进入反应容器，出液体硅胶管的另一端与废液回收系统连接。
在一个较佳实施例中，所述容器盖通过与螺杆螺纹连接固定，容器盖上设置有进气孔和出气孔。进气孔和出气孔都用卡套式直通接头连接并用密封带密封。进气硅胶管一端穿过进气孔的卡套式直通接头伸入反应容器的底部，出气硅胶管一端穿过出气孔卡套式直通接头后延伸至反反应容器的顶部，出气硅胶管的另一端与废气处理管路连接。
在一个较佳实施例中，所述有机玻璃试样架为刻槽型，所述的有机玻璃试样架上设置有若干凹槽。所述的有机玻璃试样架上设置有试样、有机玻璃片、卡槽。所述卡槽位于所述容器盖底部，有机玻璃试样架通过卡槽与容器盖连接固定，试样放置于凹槽内，凹槽两边可通过螺钉连接有机玻璃片。
在一个较佳实施例中，所述气动马达用于驱动螺旋升降机运转，从而带动螺杆升降。
在一个较佳实施例中，所述电箱内设置有用于控制马达运转方向的马达调向阀、用于控制进气硅胶管的气路的气路换向阀、用于控制进气孔的气量大小的气路调节阀、用于显示进气孔气体流量的气体流量计。
在一个较佳实施例中，所述氢致开裂实验装置内还设置有若干气瓶和若干导气管路。所述气路换向阀、气路调节阀、气体流量计之间通过导气管路相连接，且所述的气路换向阀与气瓶相连接，所述的气体流量计与进气硅胶管相连接。
在一个较佳实施例中，所述的密封柜上设置有密封压板，所述的密封压板位于密封柜的顶部。
在一个较佳实施例中，所述的密封柜还包含安装脚轮，所述安装脚轮设置在密封柜底部。
在一个较佳实施例中，所述的反应容器材料为C276哈氏合金或PVC耐腐蚀材料。
本发明的有益效果是：能满足NACE TM0284、GB/T 8650所规定的实验要求，且装置密封性好，安全性高，绿色环保，实验操作方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明氢致开裂实验装置一具体实施例的主视图；
图2是本发明氢致开裂实验装置一具体实施例的侧视图；
图3是本发明氢致开裂实验装置一具体实施例的容器盖上孔的分布图；
图4是本发明氢致开裂实验装置一具体实施例的进气系统气路连接示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，其中，在本发明的一个具体实施例中提供一种氢致开裂实验装置，所述的氢致开裂实验装置包括：反应容器1、密封圈2、出液体孔3、若干卡套式直通接头4、出液体硅胶管5、开关阀6、容器盖7、螺杆8、进气硅胶管11、出气硅胶管12、有机玻璃试样架13、气动马达17、螺旋升降机18、电箱19、密封柜24。
所述的密封柜24分为上部分和下部分，密封柜24的上部分放置气动马达17、螺旋升降机18、螺杆8。密封柜24的下部分放置整个反应容器1。密封柜24的上部分和密封柜24的下部分通过螺钉连接为一个整体；且密封柜24的上部分和密封柜24下部分之间设置有密封压板25，密封柜24的上部分和密封柜24下部分之间通过密封压板25密封。密封柜24下部分设置有前端保护门26，底部设置有用于固定反应容器1的位置限位块27。
密封柜24下部分相对于前端保护门26设置有有排气孔28、排废液孔29、废气处理管路281、废液回收系统291，排气孔28与废气处理管路281连接，排废液孔29与废液回收系统291连接，废液回收系统291端部设置有用于控制实验过程取溶液样品、实验结束排废液的开关三通阀30。所述的密封柜24还包含安装脚轮31，所述安装脚轮31设置在密封柜24底部。
所述的反应容器1为圆柱体，且在反应容器1的顶部刻有凹槽，所述的反应容器1材料为C276哈氏合金或PVC耐腐蚀材料。所述的密封圈2放置在凹槽内，出液体孔3设置在所述反应容器1的底部，出液体孔3用卡套式直通接头4连接并用密封带密封。开关阀6设置在出液体硅胶管5的一端，且出液体硅胶管5的此端端部穿过出液体孔3的卡套式直通接头4进入反应容器1，出液体硅胶管5的另一端与废液回收系统291连接。所述的密封柜24上设置有密封压板25，所述的密封压板25位于密封柜24的顶部。
所述容器盖7通过与螺杆8螺纹连接固定，容器盖7上设置有进气孔9和出气孔10，进气孔9和出气孔10都用卡套式直通接头4连接并用密封带密封。进气硅胶管11一端穿过进气孔9的卡套式直通接头4伸入反应容器1的底部，出气硅胶管12一端穿过出气孔卡套式直通接头4后延伸至反反应容器1的顶部，出气硅胶管12的另一端与废气处理管路281连接。
所述有机玻璃试样架13为刻槽型，所述的有机玻璃试样架13上设置有若干凹槽，所述的有机玻璃试样架13上设置有试样14、有机玻璃片15、卡槽16。所述卡槽16位于所述容器盖7底部，有机玻璃试样架13通过卡槽16与容器盖7连接固定，试样14放置于凹槽内，凹槽两边可通过螺钉连接有机玻璃片15。所述气动马达17用于驱动螺旋升降机18运转，从而带动螺杆8升降。
所述电箱19内设置有用于控制马达运转方向的马达调向阀20、用于控制进气硅胶管的气路的气路换向阀21、用于控制进气孔的气量大小的气路调节阀22、用于显示进气孔气体流量的气体流量计23。所述氢致开裂实验装置内还设置有若干气瓶32和若干导气管路33。所述气路换向阀21、气路调节阀22、气体流量计23之间通过导气管路33相连接，且所述的气路换向阀21与气瓶32相连接，所述的气体流量计23与进气硅胶管11相连接。
在一个实施例中，一种用于氢致开裂实验的系统装置，包括反应容器，有机玻璃试样架，升降螺杆，螺旋升降机、电箱，气动马达，密封柜，导气管路，导液管路，气路连接系统。
所述反应容器本体是一个圆柱体C276哈氏合金容器或PVC耐腐蚀容器，反应容器顶部刻有凹槽放置密封圈，反应容器底部开有出液体孔，出液体孔用卡套式直通接头连接并用密封带密封，出液体硅胶管一端接有开关阀，该端穿过出液体孔卡套式直通接头插入反应容器，出液体硅胶管的另一端与外部废液回收系统连接。
容器盖通过与螺杆螺纹连接固定，容器盖子上开有2个孔，分别为进气孔，出气孔。进气孔，出气孔都用卡套式直通接头连接并用密封带密封。进气硅胶管一端穿过进气孔的卡套式直通接头深入反应容器的底部，进气管的另一端与进气系统连接。出气硅胶管一端穿过出气孔卡套式直通接头位于反应容器的上部，出气硅胶管的另一端与废气处理管路连接。
所述有机玻璃试样架为刻槽型设计，试样直接放置于凹槽内，凹槽两边可通过螺钉连接有机玻璃片，试样架通过卡槽与容器盖连接固定。
所述电箱上配有马达调向阀、气路换向阀、气路调节阀、气体流量计。
所述密封柜分为上下两部分，装置上方的密封柜放置气动马达、螺旋升降机、螺杆部件；下方的密封柜放置整个反应容器；上下两个密封柜通过螺钉连接，两个密封柜之间通过密封压板密封，密封柜的四周都通过密封条密封。下方密封柜装有前端保护门，底部装备有限位块。下方密封柜背部开有排气孔与排废液孔，排气孔直接与废气处理管路连接，排液体孔用卡套式直通接头连接并用密封带密封，出液体口硅胶管与外部废液回收系统连接的一端穿过排废液孔的卡套式直通接头与废液回收系统连接。废液回收系统端部装有三通阀。密封柜底部安装脚轮。
在另外一个实施例中，反应容器本体是一个圆柱体C276哈氏合金容器或PVC耐腐蚀容器，反应容器顶部刻有凹槽放置密封圈，反应容器底部开有出液体孔，出液体孔用卡套式直通接头连接并用密封带密封，出液体硅胶管一端设有开关阀，该端穿过出液体孔卡套式直通接头进入反应容器，出液体硅胶管的另一端与外部废液回收系统连接。
容器盖通过与螺杆螺纹连接固定，容器盖子上开有2个孔，分别为进气孔，出气孔。进气孔，出气孔都用卡套式直通接头连接并用密封带密封。进气硅胶管一端穿过进气孔的卡套式直通接头深入反应容器的底部，进气管的另一端与进气系统连接。出气硅胶管一端穿过出气孔卡套式直通接头位于反应容器的上部，出气硅胶管的另一端与废气处理管路连接。
所述有机玻璃试样架为刻槽型设计，试样直接放置于凹槽内，凹槽两边可通过螺钉连接有机玻璃片，利于试样保持稳定，试样架通过卡槽与容器盖连接固定。所述气动马达用于驱动螺旋升降机从而带动螺杆升降。
所述电箱上配有马达调向阀控制马达运转方向，电箱上配有气路换向阀控制进气硅胶管的气路，电箱上配有气路调节阀控制进气孔的气量大小，电箱上配有气体流量计显示进气孔气体流量。
所述密封柜分为上下两部分，装置上方的密封柜放置气动马达、螺旋升降机、螺杆部件；下方的密封柜放置整个反应容器；上下两个密封柜通过螺钉连接，两个密封柜之间通过密封压板密封，密封柜的四周都通过密封条密封。下方密封柜装有前端保护门，底部装备有限位块用于固定反应容器位置。下方密封柜背部开有排气孔与排废液孔，排气孔直接与废气处理管路连接，排液体孔用卡套式直通接头连接并用密封带密封，出液体口硅胶管与外部废液回收系统连接的一端穿过排废液孔的卡套式直通接头与废液回收系统连接。废液回收系统端部装有三通阀，用于控制实验过程取溶液样品、实验结束排废液的开关。密封柜底部安装脚轮，方便装置的搬运。
实施例中，打开废气处理装置，启动气动马达，控制马达调向阀将试样架与容器盖上升至限位，将空反应容器放置于下方密封柜中并用限位块限位，将出废液口胶管与出废液孔卡套式直通接头连接，关闭开关阀。将标准试样放置于试样架内，将试样架固定在反应容器盖卡槽内。倒入反应溶液至反应容器3/4处。控制马达调向阀将试样架与容器盖下降至限位，容器盖盖紧反应容器；关闭前端保护门。将气路换向阀控制在N2位置，调节气路调节阀至流量显示每升溶液100-200ml/min，通N2两小时以去除溶液中的溶解氧。将气路换向阀控制在H2S位置，调节气路调节阀至流量显示每升溶液100ml/min，通H2S两小时；打开前端保护门，打开三通阀至取溶液位置，打开开关阀，抽取适量反应溶液进行ph值、H2S浓度测试。
待溶液满足实验要求后，调节气路调节阀至H2S流量显示每升溶液5ml/min，开始实验。待试验结束后，打开三通阀至取溶液位置，打开开关阀，抽取适量溶液进行ph值、H2S浓度测试。将气路换向阀控制在N2位置，调节气路调节阀至流量显示每升溶液50ml/min，通N2两小时以去除反应容器中、溶液中的H2S。打开三通阀至排废液位置，打开开关阀，打开废液回收系统泵，将反应容器中的溶液抽取至废液回收装置；控制马达调向阀将试样架与容器盖上升至限位，关闭废液回收系统泵，关闭开关阀，关闭三通阀，关闭气路，打开前端保护门，取出试样架、试样、反应容器，进行清洗，对试样进行检测。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，如硫化氢应力腐蚀-四点弯曲法试验。凡采用等效变换形成的技术方案，均落在本发明的保护范围。
因此，本发明具有以下优点：能满足NACE TM0284、GB/T 8650所规定的实验要求，且装置密封性好，安全性高，绿色环保，实验操作方便。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种氢致开裂实验装置，其特征在于，包括：反应容器(1)、密封圈(2)、出液体孔(3)、若干卡套式直通接头(4)、出液体硅胶管(5)、开关阀(6)、容器盖(7)、螺杆(8)、进气硅胶管(11)、出气硅胶管(12)、有机玻璃试样架(13)、气动马达(17)、螺旋升降机(18)、电箱(19)和密封柜(24)；
其中，所述的密封柜(24)分为上部分和下部分，密封柜(24)的上部分放置气动马达(17)、螺旋升降机(18)、螺杆(8)；密封柜(24)的下部分放置整个反应容器(1)；密封柜(24)的上部分和密封柜(24)的下部分通过螺钉连接为一个整体；且密封柜(24)的上部分和密封柜(24)下部分之间设置有密封压板(25)，密封柜(24)的上部分和密封柜(24)下部分之间通过密封压板(25)密封；密封柜(24)下部分设置有前端保护门(26)，底部设置有用于固定反应容器(1)的位置限位块(27)；
密封柜(24)下部分相对于前端保护门(26)设置有有排气孔(28)、排废液孔(29)、废气处理管路(281)、废液回收系统(291)，排气孔(28)与废气处理管路(281)连接，排废液孔(29)与废液回收系统(291)连接，废液回收系统(291)端部设置有用于控制实验过程取溶液样品、实验结束排废液的开关三通阀(30)；
所述的反应容器(1)为圆柱体，且在反应容器(1)的顶部刻有凹槽，所述的密封圈(2)放置在凹槽内，出液体孔(3)设置在所述反应容器(1)的底部，出液体孔(3)用卡套式直通接头(4)连接并用密封带密封，开关阀(6)设置在出液体硅胶管(5)的一端，且出液体硅胶管(5)的此端端部穿过出液体孔(3)的卡套式直通接头(4)进入反应容器(1)，出液体硅胶管(5)的另一端与废液回收系统(291)连接。
2.根据权利要求1所述的氢致开裂实验装置，其特征在于，所述容器盖(7)通过与螺杆(8)螺纹连接固定，容器盖(7)上设置有进气孔(9)和出气孔(10)，进气孔(9)和出气孔(10)都用卡套式直通接头(4)连接并用密封带密封；进气硅胶管(11)一端穿过进气孔(9)的卡套式直通接头(4)伸入反应容器(1)的底部，进气硅胶管(11)的另一端与进气系统连接，出气硅胶管(12)一端穿过出气孔卡套式直通接头(4)后延伸至反反应容器(1)的顶部，出气硅胶管(12)的另一端与废气处理管路(281)连接。
3.根据权利要求1所述的氢致开裂实验装置，其特征在于，所述有机玻璃试样架(13)为刻槽型，所述的有机玻璃试样架(13)上设置有若干凹槽，所述的有机玻璃试样架(13)上设置有试样(14)、有机玻璃片(15)、卡槽(16)，所述卡槽(16)位于所述容器盖(7)底部，有机玻璃试样架(13)通过卡槽(16)与容器盖(7)连接固定，试样(14)放置于凹槽内，凹槽两边可通过螺钉连接有机玻璃片(15)。
4.根据权利要求1所述的氢致开裂实验装置，其特征在于，所述气动马达(17)用于驱动螺旋升降机(18)运转，从而带动螺杆(8)升降。
5.根据权利要求1所述的氢致开裂实验装置，其特征在于，所述电箱(19)内设置有用于控制马达运转方向的马达调向阀(20)、用于控制进气硅胶管的气路的气路换向阀(21)、用于控制进气孔的气量大小的气路调节阀(22)、用于显示进气孔气体流量的气体流量计(23)。
6.根据权利要求5所述的氢致开裂实验装置，其特征在于，所述氢致开裂实验装置内还设置有若干气瓶(32)和若干导气管路(33)，所述气路换向阀(21)、气路调节阀(22)、气体流量计(23)之间通过导气管路(33)相连接，且所述的气路换向阀(21)与气瓶(32)相连接，所述的气体流量计(23)与进气硅胶管(11)相连接。
7.根据权利要求1所述的氢致开裂实验装置，其特征在于，所述的密封柜(24)上设置有密封压板(25)，所述的密封压板(25)位于密封柜(24)的顶部。
8.根据权利要求1所述的氢致开裂实验装置，其特征在于，所述的密封柜(24)还包含安装脚轮(31)，所述安装脚轮(31)设置在密封柜(24)底部。
9.根据权利要求1所述的氢致开裂实验装置，其特征在于，所述的反应容器(1)材料为C276哈氏合金或PVC耐腐蚀材料。
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