CN112221433B - 一种适用于高温高压水环境或汽环境的双釜试验装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于高温高压水环境或汽环境的双釜试验装置及方法,双釜试验装置包括一个大型高压反应釜,以及设置在大釜釜腔内的至少一个小型高压反应釜,小型高压反应釜包括小釜釜体和小釜釜盖,小釜釜盖盖在小釜釜体上,小釜釜体内部具有小釜釜腔,在小釜釜腔内设置有用于挂置金属试片的试片支架。采用上述双釜的试验装置开展高温高压水环境挂片试验,可以同时进行数组相同温度下不同溶液(如溶液浓度不同)对金属试片腐蚀情况影响的对比试验,省时省力;同时可通过更耐腐蚀的小型高压反应釜开展某些强腐蚀性溶液中原有普通不锈钢材质的大容积高温高压反应釜无法进行的试验。

Description

一种适用于高温高压水环境或汽环境的双釜试验装置及方法
技术领域
本发明涉及金属材料腐蚀分析技术领域,具体地讲,涉及一种适用于高温高压水环境或汽环境的双釜试验装置及方法。
背景技术
目前,在高温高压挂片试验中,由于高压反应釜内环境单一,一次只能进行一组试验,例如授权公告号为CN102426150B的专利中所公开的用于高温高压水蒸汽氧化腐蚀试验的高压反应釜系统,该系统就是一次只能进行一组试验,但此类试验一般具有试验因素多、水平多、周期长的特点,即试验通常探究多个因素对高温高压水环境或汽环境下金属试片的影响,试验组别过多,且每组试验的周期相对较长,因此完成整个试验需要耗费大量的时间。
高温高压反应釜(尤其大容积且没有釜盖自动升降装置的高温高压反应釜)安装、拆卸釜盖费时费力。此外若原有高温高压反应釜对某种溶液(如强酸、强碱等)的耐腐蚀能力不能满足试验要求时,如果重新定制更耐腐蚀的大容积反应釜需要大量的资金。
因此,在高温高压挂片试验中,需要一种可以同时开展多组对照试验,既简单实用又省时省力的试验装置及方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足,而提供一种结构设计合理、可以同时开展多组对照试验,既简单实用又省时省力的适用于高温高压水环境或汽环境的双釜试验装置,并提供其试验方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是:一种适用于高温高压水环境或汽环境的双釜试验装置,包括一个大型高压反应釜,所述大型高压反应釜包括大釜釜体和大釜釜盖,所述大釜釜体内部具有大釜釜腔,所述大釜釜盖盖在大釜釜体上;其特征在于:该双釜试验装置还包括设置在大釜釜腔内的至少一个小型高压反应釜,所述小型高压反应釜包括小釜釜体和小釜釜盖,所述小釜釜盖盖在小釜釜体上,小釜釜体内部具有小釜釜腔,在小釜釜腔内设置有用于挂置金属试片的试片支架。
优选的,所述大釜釜体坐落在一个大釜釜底支撑底座上。
优选的,大釜釜腔内设置有用于放置小型高压反应釜的小釜支撑架。
优选的,所述大釜釜盖上安装有大釜压力表和温度探针,大釜压力表用于检测大釜釜腔内的压力,温度探针用于探测大釜釜腔内的温度。
优选的,小釜釜体和小釜釜盖的连接处设置密封结构。
优选的,小型高压反应釜采用哈氏合金制成。
本发明还提供了适用于高温高压水环境或汽环境的双釜试验方法,采用上述的双釜试验装置进行实施,其特征在于:步骤如下:
步骤一、清洗大型高压反应釜及各小型高压反应釜内壁:先用除盐水清洗,然后再用蘸有无水乙醇的脱脂棉轻轻擦拭,干燥备用;
步骤二、将处理好的2-5枚金属试片等距放置在小型高压反应釜内的试片支架上,在各小型高压反应釜内设置等量的平行对照;
步骤三、根据试验设计分别向各小型高压反应釜中加入适量且等量、已配置好的不同溶液,加入溶液的量不得超过小型高压反应釜容积的60%;
步骤四、将各小型高压反应釜盖盖密封,并检查其气密性;
步骤五、向各小型高压反应釜中通氮气1.5小时进行除氧;
步骤六、将小釜支撑架及各小型高压反应釜依次安放于大型高压反应釜中;
步骤七、向大釜釜腔中加入pH控制在9.2-9.6的氨水溶液,氨水溶液的加入量不得超过大型高压反应釜容积的60%,然后大型高压反应釜盖盖密封,并检查其气密性;
步骤八、缓慢程序升温,控制升温速度不高于80℃/h,升温至预设温度后恒温加热进行高温高压水环境下的挂片试验;
步骤九、挂片试验结束后冷却高压釜,待大型高压反应釜冷却到室温后,通过出气阀门放出釜内带压气体,压力降至常压后打开大釜釜盖,小心取出小型高压反应釜;经冷却后打开各小型高压反应釜的小釜釜盖;小心取出金属试片;
步骤十、用除盐水冲洗金属试片,待表面水滴晾干后用滤纸包好,标号,置于干燥器内干燥24小时备用。
本发明与现有技术相比,具有以下优点和效果:采用上述双釜的试验方法开展高温高压水环境挂片试验,可以同时进行数组相同温度下不同溶液(如溶液浓度不同)对金属试片腐蚀情况影响的对比试验,省时省力;同时可通过更耐腐蚀的小型高压反应釜开展某些强腐蚀性溶液中原有普通不锈钢材质的大容积高温高压反应釜无法进行的试验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域技术人员来讲,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他的附图。
图1是本发明实施例的主视结构示意图。
图2是本发明实施例中的小型高压反应釜的结构示意图。
附图标记说明:大釜釜体1;小釜釜盖2;小釜釜体3;大釜釜底支撑底座4;大釜釜盖5;密封结构7;小釜支撑架8;大釜压力表9;温度探针10;金属试片11;试片支架12;6、13液面。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明,以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例
参见图1至图2。
本实施例中公开了一种适用于高温高压水环境或汽环境的双釜试验装置,包括一个大型高压反应釜和至少一个小型高压反应釜。大型高压反应釜包括大釜釜体1和大釜釜盖5,大釜釜体1内部具有大釜釜腔,大釜釜盖5盖在大釜釜体1上。小型高压反应釜设置在大釜釜腔内,小型高压反应釜包括小釜釜体3和小釜釜盖2,小釜釜盖2盖在小釜釜体3上,小釜釜体3和小釜釜盖2的连接处设置密封结构7。小釜釜体3内部具有小釜釜腔,在小釜釜腔内设置有用于挂置金属试片11的试片支架12。
本实施例中,大釜釜体1坐落在一个大釜釜底支撑底座4上。大釜釜腔内设置有用于放置小型高压反应釜的小釜支撑架8。大釜釜盖5上安装有大釜压力表9和温度探针10,大釜压力表9用于检测大釜釜腔内的压力,温度探针10用于探测大釜釜腔内的温度。
本实施例中,小型高压反应釜的尺寸依据试验要求以及大型高压反应釜的尺寸而定,一般小型高压反应釜制作2-5个,并且满足试验温度、压力、pH等参数且耐腐蚀性能优良。小型高压反应釜内外承压,其实际承受的总压力为内外压差,小于大型高压反应釜的工作压力。试验压力不得超过大型高压反应釜规定的工作压力同时不得超过小型高压反应釜规定的工作压力。试验过程中通过大型高压反应釜内的介质间接给小型高压反应釜加热,控制大型高压反应釜内缓慢升温,小型高压反应釜釜壁传热良好且在保证同组试验中各小釜内溶液的溶质、浓度、pH值等差异不大的情况下,用大型高压反应釜测温系统测得的温度近似作为小型高压反应釜内坏境的温度。
本实施例中还公开了适用于高温高压水环境或汽环境的双釜试验方法,其步骤如下:
步骤一、清洗大型高压反应釜及各小型高压反应釜内壁:先用除盐水清洗,然后再用蘸有无水乙醇的脱脂棉轻轻擦拭,干燥备用;
步骤二、将处理好的2-5枚金属试片11等距放置在小型高压反应釜内的试片支架12上,在各小型高压反应釜内设置等量的平行对照;
步骤三、根据试验设计分别向各小型高压反应釜中加入适量且等量、已配置好的不同溶液,加入溶液的量不得超过小型高压反应釜容积的60%,参照图2中附图标记13所指的液面,确保小型高压反应釜中加入的溶液漫过金属试片;
步骤四、将各小型高压反应釜盖盖密封,并检查其气密性;
步骤五、向各小型高压反应釜中通氮气1.5小时进行除氧;
步骤六、将小釜支撑架8及各小型高压反应釜依次安放于大型高压反应釜中;
步骤七、向大釜釜腔中加入pH控制在9.2-9.6的氨水溶液,氨水溶液起到抑制金属腐蚀的作用,氨水溶液的加入量不得超过大型高压反应釜容积的60%(参照图1中附图标记6所指的液面,确保小型高压反应釜被氨水溶液漫过),然后大型高压反应釜盖盖密封,并检查其气密性;
步骤八、缓慢程序升温,控制升温速度不高于80℃/h,升温至预设温度后恒温加热进行高温高压水环境下的挂片试验;
步骤九、挂片试验结束后冷却高压釜,待大型高压反应釜冷却到室温后,通过出气阀门放出釜内带压气体,压力降至常压后打开大釜釜盖5,小心取出小型高压反应釜;经冷却后打开各小型高压反应釜的小釜釜盖2;小心取出金属试片11;
步骤十、用除盐水冲洗金属试片11,待表面水滴晾干后用滤纸包好,标号,置于干燥器内干燥24小时备用。
以下介绍一个具体试验案例:某探究给水全挥发处理对水冷壁氢脆的影响试验,探究温度、压力、pH值、水质等因素对试片结垢情况的影响;进而探究结垢对水冷壁氢脆的影响,试验因素多、各因素的水平多、发生氢脆的周期长。
试验单位原有一台容积为5L的大型高压反应釜,设计压力为30MPa,工作压力为26MPa,设计温度为550℃,釜体材质为1Crl8Ni9Ti。为加速产生氢脆,试验溶液中加入硫酸(硫酸浓度最浓一组取为0.5mol/L),1Crl8Ni9Ti不能抵抗此强酸性环境。
采用本实施例中的双釜试验装置进行挂片试验。新设计2个更耐腐蚀的哈氏合金-276材质的小型高压反应釜及相配套的小釜支撑架,小型高压反应釜内径为30mm,高度为100mm(根据大型高压反应釜尺寸及试片尺寸确定),在各小型高压反应釜内分别挂置2枚平行对照试片,向各小型高压反应釜加入不同溶质、不同溶质浓度、不同pH值的不同溶液,同时进行两组试验。通过使用本双釜试验装置不仅解决了原有大型高压反应釜1Crl8Ni9Ti材质耐腐蚀性不足的问题,还使得整个试验项目用时减半,省时省力。
此外,需要说明的是,本说明书中所描述的具体实施例,其零、部件的形状、所取名称等可以不同,本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化,均包括于本发明专利的保护范围内。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,只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种适用于高温高压水环境或汽环境的双釜试验方法,所述适用于高温高压水环境或汽环境的双釜试验装置包括一个大型高压反应釜、设置在大釜釜腔内的至少一个小型高压反应釜,大型高压反应釜包括大釜釜体(1)和大釜釜盖(5),大釜釜体(1)内部具有大釜釜腔,大釜釜盖(5)盖在大釜釜体(1)上;小型高压反应釜包括小釜釜体(3)和小釜釜盖(2),所述小釜釜盖(2)盖在小釜釜体(3)上,小釜釜体(3)内部具有小釜釜腔,在小釜釜腔内设置有用于挂置金属试片(11)的试片支架(12),其特征在于:步骤如下:
步骤一、清洗大型高压反应釜及各小型高压反应釜内壁:先用除盐水清洗,然后再用蘸有无水乙醇的脱脂棉轻轻擦拭,干燥备用;
步骤二、将处理好的2-5枚金属试片(11)等距放置在小型高压反应釜内的试片支架(12)上,在各小型高压反应釜内设置等量的平行对照;
步骤三、根据试验设计分别向各小型高压反应釜中加入适量且等量、已配置好的不同溶液,加入溶液的量不得超过小型高压反应釜容积的60%;
步骤四、将各小型高压反应釜盖盖密封,并检查其气密性;
步骤五、向各小型高压反应釜中通氮气1.5小时进行除氧;
步骤六、将小釜支撑架(8)及各小型高压反应釜依次安放于大型高压反应釜中;
步骤七、向大釜釜腔中加入pH控制在9.2-9.6的氨水溶液,氨水溶液的加入量不得超过大型高压反应釜容积的60%,然后大型高压反应釜盖盖密封,并检查其气密性;
步骤八、缓慢程序升温,控制升温速度不高于80℃/h,升温至预设温度后恒温加热进行高温高压水环境下的挂片试验;
步骤九、挂片试验结束后冷却高压釜,待大型高压反应釜冷却到室温后,通过出气阀门放出釜内带压气体,压力降至常压后打开大釜釜盖(5),小心取出小型高压反应釜;经冷却后打开各小型高压反应釜的小釜釜盖(2);小心取出金属试片(11);
步骤十、用除盐水冲洗金属试片(11),待表面水滴晾干后用滤纸包好,标号,置于干燥器内干燥24小时备用。
2.根据权利要求1所述的适用于高温高压水环境或汽环境的双釜试验方法,其特征在于:所述大釜釜体(1)坐落在一个大釜釜底支撑底座(4)上。
3.根据权利要求1所述的适用于高温高压水环境或汽环境的双釜试验方法,其特征在于:大釜釜腔内设置有用于放置小型高压反应釜的小釜支撑架(8)。
4.根据权利要求1所述的适用于高温高压水环境或汽环境的双釜试验方法,其特征在于:所述大釜釜盖(5)上安装有大釜压力表(9)和温度探针(10),大釜压力表(9)用于检测大釜釜腔内的压力,温度探针(10)用于探测大釜釜腔内的温度。
5.根据权利要求1所述的适用于高温高压水环境或汽环境的双釜试验方法,其特征在于:小釜釜体(3)和小釜釜盖(2)的连接处设置密封结构(7)。
6.根据权利要求1所述的适用于高温高压水环境或汽环境的双釜试验方法,其特征在于:小型高压反应釜采用哈氏合金制成。
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