CN117191684A - 一种锅炉材料的露点腐蚀评估方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种锅炉材料的露点腐蚀评估方法及装置，该方法包括将待测锅炉材料置于测试仓中，并使测试仓中的温度达到试验温度；然后向测试仓中通入酸性溶液，并使其在测试仓中蒸发，持续通入酸性溶液，直至露点腐蚀试验结束；计算待测试样露点腐蚀试验前后的失重率，完成所述锅炉材料的露点腐蚀评估。该方法首先使得测试仓中的温度达到试验温度，然后再通入酸性溶液，酸性溶液在进入测试仓后，进行蒸发，使得待测的试件处于酸性气氛中，持续进行试验，酸蒸气可在待测试样表面凝结，可有效模拟并再现露点腐蚀的过程，对锅炉材料的耐腐蚀进行有效测试，测试结果的可靠性强。
Description
技术领域
本发明属于低温露点腐蚀的实验装置技术领域，涉及一种锅炉材料的露点腐蚀评估方法及装置。
背景技术
磷化工是重要的经济性支柱产业之一。黄磷尾气是黄磷生产过程中的副产物。黄磷尾气中富含一氧化碳，其含量高达80～90％(体积分数)，含H2 5％～7％，是一种优质的气体燃料，热值高达12000kJ/Nm3。但由于尾气中含有PH3、P4、H2S等有害杂质及水分，约束了黄磷尾气的综合利用技术发展。在黄磷尾气综合利用研究中，除了制化工原料，将净化后的黄磷尾气用作热交换效率较高的锅炉燃料是黄磷尾气资源化研究的热点。当黄磷尾气作为锅炉燃料时，首先要解决的是这些杂质对设备的腐蚀问题。因尾气中PH3、P4、H2S燃烧后生成P2O5、SO2、SO3等酸性腐蚀气体，当烟气温度低于露点温度时会产生混酸溶液，产生严重腐蚀，造成腐蚀穿孔，降低锅炉使用寿命。所谓磷露点腐蚀指的是含磷介质和水结合形成磷酸，在温度低于正常露点下，磷酸呈液态在试样表面析出，对试验产生的腐蚀。因此，需要对磷露点腐蚀进行研究，筛选廉价耐蚀性好的锅炉材料，促进磷尾气作为锅炉燃料的资源化利用。
目前的酸腐蚀试验装置为将待研究的材料置于酸液中进行试验，无法模拟锅炉在燃烧黄磷尾气时的使用状态，即无法再现磷露点腐蚀的过程，另外，现有技术中，当酸液的浓度比较低，直接加热酸液时，无法达到酸液的沸点，无法产生酸蒸气，也无法再现磷露点腐蚀的过程，导致研究结果的可靠性差。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种锅炉材料的露点腐蚀评估方法及装置，从而解决现有技术中耐腐蚀试验无法再现露点腐蚀过程，导致研究结果的可靠性差的技术问题。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种锅炉材料的露点腐蚀评估方法，包括以下步骤：
S1：将待测锅炉材料置于测试仓中，并使测试仓中的温度达到试验温度；
S2：对完成步骤S1的测试仓中通入酸性溶液，并使其在测试仓中蒸发，持续通入酸性溶液，直至露点腐蚀试验结束；
S3：计算待测试样露点腐蚀试验前后的失重率，完成所述锅炉材料的露点腐蚀评估。
优选的，在将待测试样置于测试仓中之前，对待测试样进行表面抛光除锈、清洗、干燥以及称重处理。
优选的，所述试验温度为200℃～400℃。
优选的，所述酸性溶液为质量分数不大于10％的磷酸溶液。
优选的，所述酸性溶液进入测试仓中的速率小于0.5mL/min。
优选的，步骤S2中，露点腐蚀试验结束，对待测试样进行清洗并烘干，然后对待测试样进行称重。
一种用于上述锅炉材料露点腐蚀评估方法的实验装置，包括依次连接的腐蚀液存储瓶、输液泵、加热装置以及尾气处理装置；所述加热装置的进液口位于其顶部。
优选的，所述加热装置包括壳体以及内膛，所述壳体以及内膛之间填充有保温材料。
优选的，所述壳体的材料为冷轧板，所述内膛的材料为莫来石陶瓷。
优选的，所述保温材料为石棉。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开一种锅炉材料的露点腐蚀评估方法，首先使得测试仓中的温度达到试验温度，然后再通入酸性溶液，酸性溶液在进入测试仓后，进行蒸发，使得待测的试件处于酸性气氛中，持续进行试验，酸蒸气可在待测试样表面凝结，可有效模拟并再现露点腐蚀的过程，对锅炉材料的耐腐蚀进行有效测试，测试结果的可靠性强。
进一步的，在将待测试样置于测试仓中之前，对待测试样进行表面抛光除锈、清洗、干燥以及称重处理，使得试验结果更加准确。
进一步的，试验温度为200～400℃，可有效模拟露点腐蚀过程。
进一步的，酸性溶液为质量分数小于10％的磷酸，可有效模拟露点腐蚀过程。
进一步的，酸性溶液进入测试仓中的速率小于0.5mL/min，可使得酸性溶液在进入测试仓时被有效充分蒸发，有效模拟露点腐蚀过程。
进一步的，露点腐蚀试验结束，对待测试样进行清洗并烘干，然后对待测试样进行称重，使得试验结果更加准确。
本发明还公开一种用于进行上述锅炉材料露点腐蚀试验方法的实验装置，该装置将腐蚀液存储瓶与加热装置独立设置，在使用过程中，先开启加热装置使其达到实验温度，然后将酸液通入加热装置，酸液由加热装置的顶部进入，控制酸液进入加热装置的速率使得酸液进入加热装置后直接蒸发，在加热装置内形成酸蒸气，酸蒸气可在待测试样表面凝结，可有效模拟并再现露点腐蚀的过程，对锅炉材料的耐腐蚀进行有效测试，测试结果的可靠性强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。
图1为本发明中一种锅炉材料的露点腐蚀评估方法的流程示意图；
图2为本发明中低温露点腐蚀实验装置的结构示意图。
其中：1、腐蚀液存储瓶，2、输液泵，3、加热装置，4、尾气处理装置。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
实施例1
如图1所示，本发明提供一种锅炉材料的露点腐蚀评估方法，包括以下步骤：
S1：对待测试样进行表面抛光除锈、清洗、干燥以及称重处理，然后将处理好的待测锅炉材料置于测试仓中，并使测试仓中的温度达到试验温度，其中，根据实际需求，试验温度为200℃～400℃；
S2：对完成步骤S1的测试仓中通入酸性溶液，并使其在测试仓中蒸发，持续通入酸性溶液，直至露点腐蚀试验结束，根据实际的试验需求，酸性溶液可以为质量分数不大于10％的磷酸溶液，同时，为了使得酸性溶液进入测试仓后被蒸发，则应控制其进入的速率，最佳的速率为小于0.5mL/min，但是不能小于0.1mL/min，避免酸性溶液进入测试仓太慢，使得试验周期太长。
S3：对待测试样进行清洗并烘干，然后对待测试样进行称重，计算待测试样露点腐蚀试验前后的失重率，完成所述锅炉材料的露点腐蚀评估过程。此处，跟更优选的，露点腐蚀试验结束，根据GB/T 16545-2015《金属和合金的腐蚀：腐蚀试样上腐蚀产物的清除》，对待测试样进行处理，然后对待测试样进行称重，具体为将试样放置于超纯水中，采用超声法进行机械清洗，去除不牢固或疏松的腐蚀产物。
实施例2
如图2所示，本发明还提供一种低温露点腐蚀实验装置，可用于进行本发明中的锅炉材料露点腐蚀评估方法，具体包括依次连接的腐蚀液存储瓶1、输液泵2、加热装置3以及尾气处理装置4；所述加热装置3的进液口位于其顶部，在加热装置3的顶部还加工有排气孔，将该排气孔与尾气处理装置4连接。
优选的一个实施例中，腐蚀液存储瓶1、输液泵2、加热装置3以及尾气处理装置4之间通过耐腐蚀材料管道连接，该耐腐蚀材料管道为BPT管道。
加热装置3包括壳体以及内膛，为了提高装置的耐腐蚀性能，壳体的材料为冷轧板，所述内膛的材料为莫来石陶瓷。另外，为了提高加热装置的保温效果，所述壳体以及内膛之间填充有保温材料，保温材料为石棉。该加热装置3可以是加热炉，炉子壳体采用优质冷轧板构造、中间填充保温陶瓷石棉，顶部加装管道进样口和出气口，炉膛材料为氧化铝莫来石，保温效果好，质轻耐高温，耐急冷急热，不结晶，不掉渣；采用国产智能温控仪：可PID(比例积分微分控制)自整定、可设置温度、时间。
优选的一个实施例中，尾气处理装置4包括依次连接设置的若干个气体吸收瓶，气体吸收瓶内部设有碱性吸收液，用于对酸性的尾气进行吸收处理，有效对尾气进行吸收，成本可控且环保无污染。
输液泵2可以采用流量控制泵，实现对进液流量的精准控制。
实施例3
本发明还公开了一种锅炉材料的磷露点腐蚀评估方法，通过本发明中的一种低温露点腐蚀实验装置进行，并包括以下步骤：
S1：设定加热装置3的保温温度、保温时间以及输液泵2的泵送流量，对待测试样进行表面抛光除锈、清洗、干燥，然后称量待测试样的重量；
S2：将待测试样置于加热装置3中，开启加热装置3，使其达到所述保温温度；
S3：开启输液泵2，使得腐蚀液存储瓶1中的腐蚀液通过加热装置3顶部的进液口进入加热装置3；
S4：达到所述保温时间后，关闭加热装置3，取出待测试样，对待测试样进行清洗并烘干，然后对待测试样再次进行称重，计算待测试样进行腐蚀前后的失重率，完成所述锅炉材料的磷露点腐蚀评估。
上述洗涤过程中采用乙醇和超纯水清洗若干次，充分去除待测试样表面的污渍，有效提高了试验结果的准确性。
实施例4
为了进一步对本发明实验装置的使用进行解释，通过以下实施例进行说明。
一种锅炉材料的露点腐蚀评估方法，包括以下步骤：
S1：实验前，将所有待测锅炉材料参照国家标准加工成标准试样，对表面进行抛光除锈处理，经过乙醇和超纯水清洗后，放入烘箱干燥。将试样称重、测量尺寸、编号。配制不同浓度的磷酸溶液，取适量置于腐蚀液存储瓶1中。其中，标准号为GB/T 13303-1991《钢的抗氧化性能测定方法》。
S2：接通装置电源，在加热装置3的仪表盘上设定所需保温温度及保温时间，开始升温；在输液泵2仪表盘上设置所需流量。到达设置温度后，打开炉门进行送样，关上炉门，开启输送泵2，开始实验。
S3：到达称重时间，迅速开启炉门，用炉勾将试样取出，在室温下进行冷却，在高精度的电子天平上称重记录。重复以上步骤直至实验结束，关闭电源，取出试样。
S4：一段短时间后及时更换尾气处理装置4中溶液，具体的尾气处理装置4中可以放置NaOH溶液。
本发明公开了一种低温露点腐蚀的实验装置，包括腐蚀液存储瓶1、输液泵2、加热装置3以及尾气处理装置4。输液泵2实现高精度的持续传输、定量传输；采用耐腐蚀材料作为输送管，耐腐蚀性能优良；加热装置3可以为加热炉组成，长时间稳定保温；尾气处理装置4可以由三个碱液吸收瓶组成，安全无污染。
本实验装置采用先加热再进样的方式，使材料在蒸气环境下进行实验。改善了传统直接加热溶液的问题，避免了低浓度酸溶液无法加热到目标温度的问题，拓宽了实验研究的温度范围，而且结构简单，制造成本低，应用广泛，可应用于各种酸露点腐蚀实验研究。
本发明中的实验装置腐蚀性能与稳定性好。采用智能输送泵，可实现高精度的持续传输、定量传输；采用耐腐蚀材料作为输送管，耐腐蚀性能优良。本实验装置能够精确模拟实验环境。采用先加热再进样的方式，使材料在蒸气环境下进行实验。改善了传统直接加热溶液的问题，避免了低浓度酸溶液无法加热到目标温度的问题，拓宽了实验研究的温度范围。另外。本实验装置结构简单，制造成本低，应用广泛，可应用于各种酸露点腐蚀实验研究。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种锅炉材料的露点腐蚀评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将待测锅炉材料置于测试仓中，并使测试仓中的温度达到试验温度；
S2：对完成步骤S1的测试仓中通入酸性溶液，并使其在测试仓中蒸发，持续通入酸性溶液，直至露点腐蚀试验结束；
S3：计算待测试样露点腐蚀试验前后的失重率，完成所述锅炉材料的露点腐蚀评估。
2.根据权利要求1所述的一种锅炉材料的露点腐蚀评估方法，其特征在于，在将待测试样置于测试仓中之前，对待测试样进行表面抛光除锈、清洗、干燥以及称重处理。
3.根据权利要求1所述的一种锅炉材料的露点腐蚀评估方法，其特征在于，所述试验温度为200℃～400℃。
4.根据权利要求1所述的一种锅炉材料的露点腐蚀评估方法，其特征在于，所述酸性溶液为质量分数不大于10％的磷酸溶液。
5.根据权利要求1所述的一种锅炉材料的露点腐蚀评估方法，其特征在于，所述酸性溶液进入测试仓中的速率小于0.5mL/min。
6.根据权利要求1所述的一种锅炉材料的露点腐蚀评估方法，其特征在于，步骤S2中，露点腐蚀试验结束，对待测试样进行清洗并烘干，然后对待测试样进行称重。
7.一种用于进行权利要求1～6任意一项所述锅炉材料露点腐蚀评估方法的实验装置，其特征在于，包括依次连接的腐蚀液存储瓶(1)、输液泵(2)、加热装置(3)以及尾气处理装置(4)；所述加热装置(3)的进液口位于其顶部。
8.根据权利要求7所述的一种实验装置，其特征在于，所述加热装置(3)包括壳体以及内膛，所述壳体以及内膛之间填充有保温材料。
9.根据权利要求8所述的一种实验装置，其特征在于，所述壳体的材料为冷轧板，所述内膛的材料为莫来石陶瓷。
10.根据权利要求8所述的一种实验装置，其特征在于，所述保温材料为石棉。
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2023
- 2023-09-15 CN CN202311195852.6A patent/CN117191684A/zh active Pending
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