CN111272644A - 一种液氨应力腐蚀试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种液氨应力腐蚀试验装置，属于机械技术领域。它解决了现有技术中无法模拟实际服役环境来试验液氨应力腐蚀的问题。本液氨应力腐蚀试验装置包括内部具有空腔的试验容器，试验容器内连接有格栅一和格栅二，试验容器底部连接有排尽阀，试验容器底部的两侧分别连通有输送管一和输送管二，试验装置还包括液氨容器、承压水箱、氮气容器、氧气容器、二氧化碳容器、空压机以及液体二氧化碳容器，氧气容器、二氧化碳容器、空压机以及液体二氧化碳容器分别连通至输送管二处，氮气容器的出气口连通至承压水箱的进口，承压水箱的出口以及液氨容器的出口分别通过管路连通至输送管一。本液氨应力腐蚀试验装置具有试验效率高的优点。
Description
技术领域
本发明属于机械技术领域，涉及一种液氨应力腐蚀试验装置。
背景技术
液氨是一种廉价易得的环保型制冷剂，并且氨的单位质量制冷量大，因此，氨制冷在大中型冷库的制冷系统广泛应用。液氨设备在使用中存在发生应力腐蚀失效的风险，HG/T20581-2011《钢制化工容器材料选用规定》中界定的液氨应力腐蚀环境为：介质为液态氨，含水量≤0.2％，且有可能受氧气或二氧化碳污染的场合；使用温度高于-5℃。因此，NB/T47012-2010《制冷装置用压容器》规定：氨制冷系统的液氨含量应大于99.995％，或者当含氨量小于99.6％时，应有大于0.2％的含水量，以此来预防制冷装置受压部件发生液氨应力腐蚀开裂。
但是，在实际工程应用中，氨制冷系统中可能含有不同含量的水分和空气，难以保证使用环境的恒定。另外，氨制冷系统高压侧压力容器的使用温度通常是高于-5℃，而低压侧压力容器的使用温度却是低于-5℃的，也就是说正常工作状态下，氨制冷系统低压侧的压力容器是在非液氨应力腐蚀环境下服役的。但是，在发现的液氨应力腐蚀失效的氨制冷容器中，不仅有高压侧氨制冷容器，也有很多的低压侧氨制冷容器，显然，其应力腐蚀情况和已有的研究结果是不相符的。
因此，需要系统地研究氨制冷容器发生“液氨应力腐蚀”失效的影响因素，如水分含量、氧气含量、二氧化碳气体含量、服役环境的温度、服役环境的压力及其组合环境的影响。而目前还没有这种针对不同水分含量、氧气含量、二氧化碳气体含量、服役环境的温度、服役环境的压力及其组合环境的液氨应力腐蚀试验装置。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种液氨应力腐蚀试验装置，解决了现有技术中无法模拟实际服役环境来试验液氨应力腐蚀的问题。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种液氨应力腐蚀试验装置，其特征在于，试验装置包括内部具有空腔的试验容器，所述试验容器内连接有均水平设置的格栅一和格栅二，所述格栅一位于格栅二上方，所述试验容器底部连接有排尽阀，所述试验容器底部的两侧分别连通有输送管一和输送管二，试验装置还包括液氨容器、承压水箱、氮气容器、氧气容器、二氧化碳容器、空压机以及液体二氧化碳容器，且液氨容器、承压水箱、氮气容器、氧气容器、二氧化碳容器、空压机以及液体二氧化碳容器的出口处均连接有开关阀，所述氧气容器、二氧化碳容器、空压机以及液体二氧化碳容器分别连通至所述输送管二处，所述氮气容器的出气口连通至所述承压水箱的进口，所述承压水箱的出口以及液氨容器的出口分别通过管路连通至所述输送管一，所述承压水箱出口处的管路伸入到所述承压水箱的液面以下。
本液氨应力腐蚀试验装置在使用时，将两个应力腐蚀试样分别放置在格栅一和格栅二上，由液氨容器提供液氨，经输送管一送入到试验容器中，液氨的液位以完全淹没格栅二上的应力腐蚀试样且未接触格栅一上的应力腐蚀试样为准，以试验相同的应力腐蚀试样在浸没于液氨中以及未浸没于液氨中的两种工况下的腐蚀情况，提高试验效率。承压水箱、氮气容器、氧气容器、二氧化碳容器、空压机以及液体二氧化碳容器用于调节控制试验容器中的各个试验因素以模拟实际服役环境，其中，承压水箱中的水由氮气容器中的氮气作为推动动力，在氮气的作用下向试验容器中输送以改变液氨中的含水量；氧气容器向试验容器中送入氧气以改变试验容器中空气的氧气含量；二氧化碳容器向试验容器中送入二氧化碳，以将试验容器中的气体置换排出，减少其它因素的影响，具体可开启排尽阀，排出试验容器中液氨以及二氧化碳送入时其它被置换出的气体；空压机可为试验容器提供不同的压力条件以模拟各种液氨装置的实际使用情况；液体二氧化碳送入试验容器中可降低试验容器内的环境温度。
在上述的一种液氨应力腐蚀试验装置中，所述试验容器的内壁设置有数个凸出的凸块，数个所述凸块沿水平方向等距地分布在所述试验容器的内壁上，所述格栅一放置于数个所述凸块的上侧并与数个所述凸块相抵靠。格栅一放置在凸块上，可方便地取出格栅一进行更换或者将应力腐蚀试样放置到格栅一下方的格栅二上。
在上述的一种液氨应力腐蚀试验装置中，所述试验容器包括顶部敞开的主体以及可开启地罩设在主体顶部的顶盖。采用顶盖的方式启闭试验容器，可保证试验容器底部的密封完整性，避免出现泄漏等情况。
在上述的一种液氨应力腐蚀试验装置中，所述试验容器的侧部与所述格栅一和格栅二位置对应处均具有透明材料制成的观察窗。透过观察窗可实时观察应力腐蚀试样的腐蚀情况，无需开启试验容器，提高了试验效率。
在上述的一种液氨应力腐蚀试验装置中，所述试验容器内还设置有数个温度传感器，数个所述温度传感器自上而下分布在所述试验容器的内壁上。通过数个温度传感器检测试验容器内的各处温度，为试验提供足够的数据支持，保证试验的准确性。
在上述的一种液氨应力腐蚀试验装置中，试验装置还包括控制器以及音频播放器，所述音频播放器以及数个所述温度传感器均与所述控制器相连接，所述开关阀均与所述控制器连接且所述控制器能控制所述开关阀的启闭。通过控制器进行整体试验的自动控制，提高试验的效率。
在上述的一种液氨应力腐蚀试验装置中，试验装置还包括能检测所述试验容器内的压力值的压力传感器，所述压力传感器与所述控制器相连接，所示试验容器上还连接有压力控制阀。通过压力传感器实时检测试验容器内的压力情况，以便于控制器对压力进行实时控制，同时，压力控制阀的设置可辅助进行压力控制。
在上述的一种液氨应力腐蚀试验装置中，所述液氨容器、承压水箱、氮气容器、氧气容器、二氧化碳容器、空压机以及液体二氧化碳容器的出口处均连接有流量控制阀。通过流量控制阀的设置可更好的进行输出流量控制。
在上述的一种液氨应力腐蚀试验装置中，所述输送管一和输送管二上均连接有流量传感器，所述流量传感器均与所述控制器相连接。
在上述的一种液氨应力腐蚀试验装置中，所述试验容器内还连接有电加热器。通过电加热器来对试验容器内的服役环境进行加热，用以模拟不同的工况。
在上述的一种液氨应力腐蚀试验装置中，所述试验容器内还设置有液位传感器，所述液位传感器与所述控制器相连接。
与现有技术相比，本液氨应力腐蚀试验装置通过各个容器的设置，用于控制试验容器中的氧气含量、含水量、气压以及温度等因素以模拟液氨设备的实际服役环境，来对应力腐蚀试样进行更准确的试验，提高了试验的准确性。同时，格栅一和格栅二的上下层设置，可同时试验相同的应力腐蚀试样是否浸没在液氨中的两种情况的服役情况，提高了试验效率。
附图说明
图1是本液氨应力腐蚀试验装置的结构示意图。
图中，1、试验容器；2、格栅一；3、格栅二；4、排尽阀；5、输送管一；6、输送管二；7、液氨容器；8、承压水箱；9、氮气容器；10、氧气容器；11、二氧化碳容器；12、空压机；13、液体二氧化碳容器；14、电加热器；15、顶盖；16、观察窗；17、温度传感器；18、控制器；19、音频播放器；20、压力传感器；21、压力控制阀。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，本液氨应力腐蚀试验装置包括内部具有空腔的试验容器1,试验容器1内连接有均水平设置的呈板状的格栅一2和格栅二3，格栅一2位于格栅二3上方，试验容器1底部连接有排尽阀4。在本实施例中，试验容器1包括顶部敞开的主体以及可开启地罩设在主体顶部的顶盖15，该顶盖15通过一侧铰接的方式与主体活动连接，顶盖15上还连接有能检测试验容器1内的压力值的压力传感器20和压力控制阀21。
试验容器1的内壁具有数个凸出的凸块，数个凸块沿水平方向等距地分布在试验容器1的内壁上，格栅一2放置于数个凸块的上侧并与数个凸块相抵靠。试验容器1的侧部与格栅一2和格栅二3位置对应处均具有透明材料制成的观察窗16，试验容器1内还设置有数个温度传感器17，数个温度传感器17自上而下分布在试验容器1的内壁上；试验容器1的底部还连接有电加热器14。在本实施例中，凸块的数量可为三个，四个、五个或者六个，而格栅二3也采用相同的结构放置于试验容器1内；观察窗16采用玻璃材质制成；温度传感器17的数量为三个，且分别设置于格栅二3和试验容器1底部之间、格栅二3和格栅一2之间以及格栅一2和试验容器1顶部之间。
试验容器1底部的两侧分别连通有输送管一5和输送管二6，试验装置还包括液氨容器7、承压水箱8、氮气容器9、氧气容器10、二氧化碳容器11、空压机12以及液体二氧化碳容器13，且液氨容器7、承压水箱8、氮气容器9、氧气容器10、二氧化碳容器11、空压机12以及液体二氧化碳容器13的出口处均连接有开关阀。这里，开关阀可为手动开关的截止阀，也可为电动开关的电磁阀，或者气动开关的气动阀。
其中，氧气容器10、二氧化碳容器11、空压机12以及液体二氧化碳容器13分别通过管路连通至输送管二6；氮气容器9的出气口连通至承压水箱8的进口，承压水箱8的出口以及液氨容器7的出口分别通过管路连通至输送管一5，且承压水箱8出口处的管路伸入到承压水箱8的液面以下。
为了方便控制，本试验装置还包括控制器18以及音频播放器19，音频播放器19、压力传感器20以及数个温度传感器17均与控制器18相连接，开关阀为自动控制的电动或者气动阀时均与控制器18连接且控制器18能控制开关阀的启闭。在本实施例中，为了保证使用的安全性，开关阀可同时包括手动截止阀与电动截止阀，需要开始试验时，手动开启手动截止阀后，再由控制器18控制电动截止阀进行自动开关，避免误触发；控制器18可选用PLC芯片。
为了保证试验过程中，各种物质输送量的可靠性，液氨容器7、承压水箱8、氮气容器9、氧气容器10、二氧化碳容器11、空压机12以及液体二氧化碳容器13的出口处均连接有流量控制阀，输送管一5和输送管二6上均连接有流量传感器，且流量传感器均与控制器18相连接，试验容器1中还设置有与控制器18相连接的液位传感器。
本液氨应力腐蚀试验装置在使用时，将两个应力腐蚀试样分别放置在格栅一2和格栅二3上，由液氨容器7提供液氨，经输送管一5送入到试验容器1中，液氨的液位以完全淹没格栅二3上的应力腐蚀试样且未接触格栅一2上的应力腐蚀试样为准，以试验相同的应力腐蚀试样在浸没于液氨中以及未浸没于液氨中的两种工况下的腐蚀情况，提高试验效率。承压水箱8、氮气容器9、氧气容器10、二氧化碳容器11、空压机12、液体二氧化碳容器13以及电加热器14用于调节控制试验容器1中的各个试验因素以模拟实际服役环境，其中，承压水箱8中的水由氮气容器9中的氮气作为推动动力，在氮气的作用下向试验容器1中输送以改变液氨中的含水量；氧气容器10向试验容器1中送入氧气以改变试验容器1中空气的氧气含量；二氧化碳容器11向试验容器1中送入二氧化碳，以将试验容器1中的气体置换排出，减少其它因素的影响，具体可开启排尽阀4，排出试验容器1中液氨以及二氧化碳送入时其它被置换出的气体；空压机12可为试验容器1提供不同的压力条件以模拟各种液氨装置的实际使用情况；液体二氧化碳和电加热器14可降低和提高试验容器1内的环境温度。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种液氨应力腐蚀试验装置，其特征在于，试验装置包括内部具有空腔的试验容器(1)，所述试验容器(1)内连接有均水平设置的格栅一(2)和格栅二(3)，所述格栅一(2)位于格栅二(3)上方，所述试验容器(1)底部连接有排尽阀(4)，所述试验容器(1)底部的两侧分别连通有输送管一(5)和输送管二(6)，试验装置还包括液氨容器(7)、承压水箱(8)、氮气容器(9)、氧气容器(10)、二氧化碳容器(11)、空压机(12)以及液体二氧化碳容器(13)，且液氨容器(7)、承压水箱(8)、氮气容器(9)、氧气容器(10)、二氧化碳容器(11)、空压机(12)以及液体二氧化碳容器(13)的出口处均连接有开关阀，所述氧气容器(10)、二氧化碳容器(11)、空压机(12)以及液体二氧化碳容器(13)分别连通至所述输送管二(6)处，所述氮气容器(9)的出气口连通至所述承压水箱(8)的进口，所述承压水箱(8)的出口以及液氨容器(7)的出口分别通过管路连通至所述输送管一(5)，所述承压水箱(8)出口处的管路伸入到所述承压水箱(8)的液面以下。
2.根据权利要求1所述的一种液氨应力腐蚀试验装置，其特征在于，所述试验容器(1)的内壁设置有数个凸出的凸块，数个所述凸块沿水平方向等距地分布在所述试验容器(1)的内壁上，所述格栅一(2)放置于数个所述凸块的上侧并与数个所述凸块相抵靠。
3.根据权利要求1或2所述的一种液氨应力腐蚀试验装置，其特征在于，所述试验容器(1)包括顶部敞开的主体以及可开启地罩设在主体顶部的顶盖(15)。
4.根据权利要求1或2所述的一种液氨应力腐蚀试验装置，其特征在于，所述试验容器(1)的侧部与所述格栅一(2)和格栅二(3)位置对应处均具有透明材料制成的观察窗(16)。
5.根据权利要求1或2所述的一种液氨应力腐蚀试验装置，其特征在于，所述试验容器(1)内还设置有数个温度传感器(17)，数个所述温度传感器(17)自上而下分布在所述试验容器(1)的内壁上。
6.根据权利要求5所述的一种液氨应力腐蚀试验装置，其特征在于，试验装置还包括控制器(18)以及音频播放器(19)，所述音频播放器(19)以及数个所述温度传感器(17)均与所述控制器(18)相连接，所述开关阀均与所述控制器(18)连接且所述控制器(18)能控制所述开关阀的启闭。
7.根据权利要求6所述的一种液氨应力腐蚀试验装置，其特征在于，试验装置还包括能检测所述试验容器(1)内的压力值的压力传感器(20)，所述压力传感器(20)与所述控制器(18)相连接，所示试验容器(1)上还连接有压力控制阀(21)。
8.根据权利要求1或2所述的一种液氨应力腐蚀试验装置，其特征在于，所述液氨容器(7)、承压水箱(8)、氮气容器(9)、氧气容器(10)、二氧化碳容器(11)、空压机(12)以及液体二氧化碳容器(13)的出口处均连接有流量控制阀。
9.根据权利要求6所述的一种液氨应力腐蚀试验装置，其特征在于，所述输送管一(5)和输送管二(6)上均连接有流量传感器，所述流量传感器均与所述控制器(18)相连接。
10.根据权利要求1或2所述的一种液氨应力腐蚀试验装置，其特征在于，所述试验容器(1)内还连接有电加热器(14)。
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