CN112858575A - 一种新型腐蚀试验压力容器及其试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型腐蚀试验压力容器及其试验方法，包括罐体、盖体、密封元件和法兰，法兰固设于所述罐体开口外周，盖体设于法兰上，且密封元件设于盖体和法兰之间，盖体、密封元件和法兰三者通过螺栓固定连接以实现罐体开口与盖体之间的密封，罐体内壁和盖体下表面均涂覆有耐强酸涂层，罐体内设有用于将罐体内空间分为多个隔离部分的支架，支架的材质为耐强酸材料。本发明的容器能够用于不同温度、压力、气体氛围条件下的低沸点液体物质如全氟己酮腐蚀性试验，以及具有同时试验对多种材料的腐蚀性影响的功能。
Description
技术领域
本发明涉及压力容器技术领域,具体涉及一种新型腐蚀试验压力容器及其试验方法。
背景技术
压力容器是一种能够承受压力的密闭容器。压力容器的用途极为广泛，它在工业、民用、军工等许多部门以及科学研究的许多领域都具有重要的地位和作用，其中以在化学领域使用较多。
全氟己酮是一种优越的哈龙替代型灭火剂，全称为全氟异丙基己酮，俗称全氟己酮，具有优越的物理性质、环境友好、安全无毒的优点，但在我国的研究和推广较国外晚，对全氟异丙基己酮的认识还不足，在实际应用中出现了灭火剂罐体在液面部位发生腐蚀断裂甚至爆炸，造成全氟异丙基己酮的泄露及安全事故，针对此情况，仍需进一步研究全氟异丙基己酮对各类材料的腐蚀性，为灭火系统中罐体材料的选择提供依据，以促进全氟异丙基己酮在我国的顺利推广使用。
全氟己酮是一种低沸点液体，沸点49.2℃，故需要处于密闭容器中进行试验，在全氟己酮腐蚀性试验过程中，由于产生含氟有机酸五氟丙酸，这是一种强酸，对传统压力容器会有一定的腐蚀，从而对试验结果产生影响，而且由于腐蚀性试验周期长，试验材料种类多，需要多个容器同时进行试验，导致试验工作量大。故该腐蚀性试验所用装置须符合以下几点：(1)耐压；(2)气密性好；(3)耐强酸；(4)适用多样本试验；(5)适合长期试验。
然而，国内外系统的研究全氟异丙基己酮在水存在条件下对各类常用金属或非金属的腐蚀性无公开的理论性研究，针对全氟己酮腐蚀性试验的装置系统也无公开报导。现有的试验室研究所用压力容器多为小装置的金属材质容器，长期试验下耐腐蚀性较差，且单个容器的试验样本较少，无法适用于多样本的腐蚀试验；腐蚀试验国家标准中所用装置多为玻璃容器上加回流装置，只适用于试验室单个样本的腐蚀试验，无法在高压力条件下进行试验，且酸性氟化物对玻璃制品会有腐蚀性。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种新型腐蚀试验压力容器及其试验方法，能够用于不同温度、压力、气体氛围条件下的腐蚀性试验，以及具有同时试验对多种材料的腐蚀性影响的功能。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种新型腐蚀试验压力容器，包括罐体、盖体、密封元件和法兰，法兰固设于所述罐体开口外周，盖体设于法兰上，且密封元件设于盖体和法兰之间，盖体、密封元件和法兰三者通过螺栓固定连接以实现罐体开口与盖体之间的密封，所述罐体内壁和盖体下表面均涂覆有聚四氟乙烯涂层，所述罐体内设有用于将罐体内空间分为多个隔离部分的支架，所述支架的材质为耐强酸材料，优选聚四氟乙烯。
进一步地，所述法兰上均布有多个螺栓孔，所述盖体和密封元件上分别开设有与法兰螺栓孔对应数量的螺栓孔，螺栓穿过盖体、密封元件和法兰实现罐体开口与盖体的密封。
进一步地，所述支架包括两个第一板、多个第二板和多个杆件，罐体内前侧和后侧分别竖向设有一个第一板，两个第一板之间设有多个竖向设置的第二板，每个第二板一端与前侧第一板相连，每个第二板另一端与后侧第一板相连，第一板和第二板将罐体内空间分成多个隔离部分，多个杆件横向置于第二板上端用于悬挂试验材料，每个杆件横跨所有第二板且由第二板上端支撑。
进一步地，所述罐体为长方体或正方体，所述支架包括第一板、第二板和杆件，紧贴罐体内壁前侧和后侧分别竖向设有一个第一板，相互平行的两个第一板之间设有多个竖向设置且相互平行的第二板，每个第二板一端与前侧第一板相连，每个第二板另一端与后侧第一板相连，第一板和第二板将罐体内空间分成多个隔离部分，多个杆件相互平行且横向置于第二板上端用于悬挂试验材料，每个杆件横跨所有第二板且由第二板上端支撑。
进一步地，第一板上开设有多个长槽，所述第二板端部插入第一板对应的长槽内。
进一步地，所述第二板顶端沿边缘开有多个半圆形孔，半圆形孔用于容纳所述杆件。
进一步地，所述第二板底端开有通孔用于保证各隔离部分之间的液体流动。
进一步地，所述密封元件材料为硅橡胶。
进一步地，试验液体为沸点较低的具有腐蚀性的液体，或其次生物质具有腐蚀性的低沸点物质，试验可选全氟己酮。
进一步地，所述试验材料为不锈钢或紫铜。
进一步地，所述盖体上开有三个通孔。
根据上述所述的新型腐蚀试验压力容器的试验方法，包括以下步骤：
将试验液体全氟己酮加入所述容器中，试验材料悬挂于杆件上，将杆件置于支架上，试验材料浸于全氟己酮中，依次加上硅橡胶垫片和盖体，螺栓孔对齐，上螺栓旋紧，将出气孔与出气阀门连接、入气孔与入气阀门连接、测压孔与压力表连接，关闭出气阀门，入气阀门通过喇叭口型接头链接高纯氮气钢瓶，通过减压阀缓慢向容器内通入少量氮气，然后关闭入气阀门，打开出气阀门放去气体，重复三次，使容器内空气排除；然后关闭出气阀门，打开入气阀门，通过减压阀向容器内持续通入氮气，直到压力表数值为0.5MPa，关闭入气阀门和减压阀，半小时后观察压力表的读数，若读数变小，则继续通入氮气使压力读数为0.5MPa，压力读数不变后，将压力容器置于恒温烘箱中，设置温度55℃，隔半小时观察压力表读数，通过通入氮气保证压力保持恒定，直到试验结束，试验时间结束时，容器从恒温烘箱中取出，自然冷却到室温，缓慢打开出气阀门，将内部气体缓慢放出，直到压力表读数为0，然后依次拆下螺栓，打开盖体，将悬挂于杆件上的试验材料取出进行研究，试验结束。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明将盖体闭合到罐体的上端，通过扭紧螺栓，使凸块压紧盖体，并且压迫盖体向下闭合，通过密封元件例如硅胶垫的密封作用达到密闭效果；容器内表面均喷涂聚四氟乙烯涂层，以达到全氟己酮腐蚀试验中耐强有机酸的效果；容器内设有聚四氟乙烯材质的支架，用于分隔出多个区域并悬挂不同的试验材料，以达到同一容器中进行多组试验的目的。
附图说明
图1为本发明新型腐蚀试验压力容器的整体结构示意图。
图2是本发明新型腐蚀试验压力容器的结构左视图。
图3是本发明新型腐蚀试验压力容器的内部俯视结构示意图。
图4是容器与外部装置的连接示意图。
附图中各部件的标记如下：1-容器壳体、2-容器盖、3-密封元件、4-法兰、5-螺栓孔、6-入气孔、7-测压孔、8-出气孔、9-长槽、10-第一板、11-第二板、12-杆件、13-通孔、14-恒温烘箱、15-压力容器、16-出气阀门、17-压力表、18-入气阀门、19-氮气钢瓶。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1～3所示，一种新型腐蚀试验压力容器，包括罐体1、盖体2、密封元件3和法兰4，法兰4固设于所述罐体1开口外周，例如将法兰焊接在罐体外四周，盖体2设于法兰4上，且密封元件3设于盖体和法兰之间，盖体2、密封元件3和法兰4三者通过螺栓固定连接以实现罐体1开口与盖体之间的密封，所述罐体1内壁和盖体下表面均涂覆有耐强酸涂层，涂层材质为聚四氟乙烯。密封元件3优选为垫片，垫片材质为硅橡胶材料，所述罐体1内设有用于将罐体内空间分为多个隔离部分的支架，所述支架的材质为耐强酸材料，优选的支架材质为聚四氟乙烯材质。
进一步地，法兰4上均布有多个螺栓孔5，所述盖体2和密封元件上分别开设有与法兰4螺栓孔对应数量的螺栓孔，螺栓穿过盖体2、密封元件3和法兰4实现罐体开口与盖体的密封。
进一步地，所述罐体为长方体或正方体，所述支架包括第一板10、第二板11和杆件12，紧贴罐体1内壁前侧和后侧分别竖向设有一个第一板10，相互平行的两个第一板10之间设有多个竖向设置且相互平行的第二板11，每个第二板11一端与前侧第一板相连，每个第二板另一端与后侧第一板相连，第一板和第二板将罐体内空间分成多个隔离部分，多个杆件12相互平行且横向置于第二板11上端用于悬挂试验材料，每个杆件12横跨所有第二板11且由第二板11上端支撑。杆件的材质优选为聚四氟乙烯材质。其中，第一板优选为厚板，第二板优选为薄板，厚板上的长槽9宽度与第二板厚度一致，第一板长度与容器一边长度相等，第二板长度略低于容器另一边长度。两块第一板紧贴容器两个相对内壁，将第二板逐块插入两块第一板的槽中，将容器空间分为七个隔离的部分。
进一步地，第一板10上开设有多个长槽9，所述第二板11端部插入第一板对应的长槽9内。
进一步地，所述第二板11顶端沿边缘开有多个半圆形孔，半圆形孔大小与杆件12直径相同，半圆形孔用于容纳所述杆件。
进一步地，所述第二板底端开有通孔13，通孔形状可以为方形孔，以保证各部分之间液体的流通，尤其是全氟己酮这种低沸点液体，处于高温密闭条件下时，确保各个隔离区域的液体量一致。
进一步地，所述耐强酸涂层采用聚四氟乙烯涂层。
进一步地，所述盖体2上开有三个通孔：入气孔6、出气孔8、测压孔7。
所述罐体1、盖体2、密封元件3的厚度均根据设计压力、设计温度按国家标准《钢制压力容器》计算所得，所述螺栓孔5的尺寸及数目均根据国家标准《钢制压力容器》计算所得,所述设计压力小于等于0.7Pa，所述设计温度小于等于80℃，所述罐体1内尺寸长280mm、宽240mm、高200mm，所述罐体1四壁厚度5-10mm，所述罐体1底板厚度14-16mm，所述盖体2厚度14-16mm，所述密封元件3厚度1.5-4mm，所述法兰4厚度14-16mm。
试验原理如图4所示，将一定量试验液体全氟己酮材料加入容器中，试验材料(例如304不锈钢或紫铜)悬挂于聚四氟乙烯棒上，将聚四氟乙烯棒置于支架上，材料浸于试验液中，依次加上密封元件3和盖体2，螺栓孔对齐，上螺栓扭紧，如图4所示，关闭出气阀门16，入气阀门18通过喇叭口型接头链接高纯氮气钢瓶19，通过减压阀缓慢向容器内通入少量氮气，然后关闭入气阀门18，打开出气阀门16放去气体，重复三次，使容器内空气排除。然后关闭出气阀门16，打开入气阀门，通过减压阀向容器内持续通入氮气，直到压力表17数值为0.5MPa，关闭入气阀门和减压阀，半小时后观察压力表读数，若读数变小，则继续通入氮气使压力读数为0.5MPa，压力读数不变后，将压力容器置于恒温烘箱14中，设置温度55℃，隔段时间观察压力表读数，通过通入氮气保证压力保持恒定，直到试验结束。试验时间结束时，容器取出，自然冷却到室温，缓慢打开出气阀门16，将内部气体缓慢放出，直到压力表17读数为0，然后依次拆下螺栓，打开盖体，将悬挂于聚四氟乙烯棒上的试验材料取出进行研究，则试验结束。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种新型腐蚀试验压力容器，其特征在于，包括罐体(1)、盖体(2)、密封元件(3)和法兰(4)，法兰(4)固设于所述罐体(1)开口外周，盖体(2)设于法兰(4)上，且密封元件(3)设于盖体和法兰之间，盖体(2)、密封元件(3)和法兰(4)三者通过螺栓固定连接以实现罐体(1)开口与盖体之间的密封，所述罐体(1)内壁和盖体下表面均涂覆有聚四氟乙烯涂层，所述罐体(1)内设有用于将罐体内空间分为多个隔离部分的支架，所述支架的材质为耐强酸材料。
2.根据权利要求1所述的新型腐蚀试验压力容器，其特征在于，所述法兰(4)上均布有多个螺栓孔(5)，所述盖体(2)和密封元件上分别开设有与法兰(4)螺栓孔对应数量的螺栓孔，螺栓穿过盖体(2)、密封元件(3)和法兰(4)实现罐体开口与盖体的密封。
3.根据权利要求2所述的新型腐蚀试验压力容器，其特征在于，所述支架包括两个第一板(10)、多个第二板(11)和多个杆件(12)，罐体(1)内前侧和后侧分别竖向设有一个第一板(10)，两个第一板(10)之间设有多个竖向设置的第二板(11)，每个第二板(11)一端与前侧第一板(10)相连，每个第二板(11)另一端与后侧第一板(10)相连，第一板(10)和第二板(11)将罐体内空间分成多个隔离部分，多个杆件(12)横向置于第二板上端用于悬挂试验材料，每个杆件(12)横跨所有第二板(11)且由第二板(11)上端支撑。
4.根据权利要求1所述的新型腐蚀试验压力容器，其特征在于，所述罐体为长方体或正方体，所述支架包括第一板(10)、第二板(11)和杆件(12)，紧贴罐体(1)内壁前侧和后侧分别竖向设有一个第一板(10)，相互平行的两个第一板(10)之间设有多个竖向设置且相互平行的第二板(11)，每个第二板(11)一端与前侧第一板(10)相连，每个第二板(11)另一端与后侧第一板(10)相连，第一板(10)和第二板(11)将罐体内空间分成多个隔离部分，多个杆件(12)相互平行且横向置于第二板上端用于悬挂试验材料，每个杆件横跨所有第二板且由第二板上端支撑，所述密封元件(3)材质为硅橡胶。
5.根据权利要求3或4所述的新型腐蚀试验压力容器，其特征在于，第一板(10)上开设有多个长槽(9)，所述第二板(11)端部插入第一板(10)对应的长槽(9)内。
6.根据权利要求3或4所述的新型腐蚀试验压力容器，其特征在于，所述第二板(11)顶端沿边缘开有多个半圆形孔，半圆形孔用于容纳所述杆件(12)。
7.根据权利要求3或4所述的新型腐蚀试验压力容器，其特征在于，所述第二板(11)底端开有通孔(13)用于保证各隔离部分之间的液体流动。
8.根据权利要求3或4所述的新型腐蚀试验压力容器，其特征在于，所述试验材料为304不锈钢或紫铜。
9.根据权利要求3或4所述的新型腐蚀试验压力容器，其特征在于，所述盖体(2)上开有三个通孔，所述三个通孔为入气孔(6)、出气孔(8)和测压孔(7)，所述压力容器内的腐蚀性液体为全氟己酮。
10.根据权利要求9所述的新型腐蚀试验压力容器的试验方法，包括以下步骤：
将试验液体全氟己酮加入所述容器中，试验材料悬挂于杆件(12)上，将杆件(12)置于支架上，试验材料浸于全氟己酮中，依次加上密封元件(3)和盖体(2)，螺栓孔对齐，上螺栓旋紧，将出气孔(8)与出气阀门(16)连接、入气孔(6)与入气阀门(18)连接、测压孔(7)与压力表(17)连接，关闭出气阀门(16)，入气阀门(18)通过喇叭口型接头链接高纯氮气钢瓶(19)，通过减压阀缓慢向容器内通入少量氮气，然后关闭入气阀门(18)，打开出气阀门(16)放去气体，重复三次，使容器内空气排除；然后关闭出气阀门(16)，打开入气阀门(18)，通过减压阀向容器内持续通入氮气，直到压力表(17)数值为0.5MPa，关闭入气阀门(18)和减压阀，半小时后观察压力表(17)的读数，若读数变小，则继续通入氮气使压力读数为0.5MPa，压力读数不变后，将压力容器置于恒温烘箱(14)中，设置温度55℃，隔半小时观察压力表读数，通过通入氮气保证压力保持恒定，直到试验结束，试验时间结束时，容器从恒温烘箱(14)中取出，自然冷却到室温，缓慢打开出气阀门(16)，将内部气体缓慢放出，直到压力表(17)读数为0，然后依次拆下螺栓，打开盖体(2)，将悬挂于杆件(12)上的试验材料取出进行研究，试验结束。
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