CN203929592U - 一种甲板用钢耐蚀性快速试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种甲板用钢耐蚀性快速试验装置，该快速试验装置包括反应容器；设置在反应容器上端的控温盖板和设置在控温盖板内的循环水管，贯穿控温盖板的进气管在反应容器内延伸至蒸馏水的上方，贯穿控温盖板的出气管且与反应容器相连通，反应容器设置在其中的恒温水浴槽。本实用新型的快速试验装置能够真实地模拟货油舱上甲板的实际腐蚀环境，实现了在短周期内对甲板用钢耐蚀性的评价，具有试验周期短，试验成本低等优点，对加快甲板用钢材料的研发进度有重大意义。
Description
技术领域
本实用新型涉及材料腐蚀试验技术领域，更具体地涉及一种快速评价货油舱上甲板用钢耐蚀性能的试验装置。
背景技术
一直以来，大型油轮货油舱上甲板的腐蚀现象严重威胁油船的运输安全，也成为近几年国际海事组织即IMO关注的焦点。在实际的大型油船货油舱中，为了防止爆炸，常常需要在货油舱中填充惰性气体，惰性气体按体积百分比计包括5％的O2、13％的CO2、0.01％的SO2以及余量的N2。该惰性气体中的O2、CO2、SO2以及从原油中挥发出来的H2S等腐蚀气体，会在油轮货油舱的上甲板的内表面或在上甲板的内侧表面上富集。
由于上甲板的温度会在白天和夜晚交替变化，使得上甲板的内表面总是处于干湿交替状态。在湿气条件下，H2S、O2以及SO2发生反应，会在上甲板的内表面上析出单质硫，即4H2S+SO2+O2＝4H2O+5S。从而对上甲板的内表面或内侧表面造成严重的均匀腐蚀，其腐蚀速率在0.3mm/年以上，并且该腐蚀产物极易发生剥离和脱落现象。
目前IMO发布了《原油货油舱用耐蚀钢性能标准》与《油轮货油舱耐腐蚀钢认可试验程序》，明确规定了上甲板用耐蚀钢的腐蚀评价方法。该方法通过模拟货油舱上甲板的实际腐蚀环境，分别进行21天、49天、77天、98天的腐蚀试验，并对试验结果进行拟合，推算出25年后的腐蚀量。但是，该方法试验周期较长，试验成本较高，并且对试验设备的稳定性要求较严格。因此，采用该方法来进行甲板用耐蚀钢的耐蚀性试验和评价在实践中具有一定的局限性。
此外，中国专利文献CN102928331A、中国专利文献CN202916173U以及中国专利文献CN202486030U均提供了一种货油舱上甲板模拟腐蚀试验装置，其共同特征为：将标准腐蚀气体通入到反应容器内的蒸馏水中，而实际腐蚀气体是经过蒸馏水吸收后的逸出气体。但腐蚀气体中的CO2、SO2和H2S都易溶于水，其中SO2的溶解度最大，通过蒸馏水吸收后，使得腐蚀气体的成分发生变化，从而严重减弱了湿气腐蚀效果。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于通过甲板用钢耐蚀性快速试验装置的改进，以解决上述现有技术中存在的问题。
本实用新型的目的在于提供一种试验周期短、试验成本低的甲板用钢耐蚀性快速试验装置。该装置能够真实地模拟货油舱上甲板的实际腐蚀环境，促进腐蚀反应更快地进行，快速评价货油舱上甲板用钢的耐腐蚀性能。
根据本实用新型的甲板用钢耐蚀性快速试验装置，所述快速试验装置包括：反应容器；设置在反应容器上端的控温盖板和设置在控温盖板内的循环水管；进气管，贯穿控温盖板并向反应容器内延伸至蒸馏水上方；出气管，贯穿控温盖板且与反应容器相连通；恒温水浴槽，反应容器设置在恒温水浴槽中。
根据本实用新型的实施例，所述快速试验装置还包括位于反应容器内并固定在进气管端部的气体分流器，以使进入到反应容器内的腐蚀气体分布均匀。
根据本实用新型的实施例，在控温盖板的位于反应容器内的下表面上形成有安装槽，安装槽内设置有温度传感器和金属试样。
根据本实用新型的实施例，所述快速试验装置还包括与进气管相连的腐蚀气体流量控制系统，以控制进入到反应容器内的腐蚀气体的流量。
根据本实用新型的实施例，所述快速试验装置还包括与循环水管相连的冷热循环水系统，以使循环水管内的水循环。
根据本实用新型的实施例，所述快速试验装置还包括与温度传感器相连的温度实时监控系统，以记录温度传感器输出的信号，从而对金属试样的温度进行实时监测、记录以及超高温和超低温报警。
根据本实用新型的实施例，所述金属试样至反应容器中液面的距离为100mm～200mm。
根据本实用新型的实施例，所述金属试样至反应容器中液面的距离为140mm～160mm。
根据本实用新型的实施例，所述快速试验装置还包括与出气管相连的气体回收系统，以回收从反应容器内流出的气体。
根据本实用新型的甲板用钢耐蚀性快速试验装置，与现有技术相比，能够真实地模拟货油舱上甲板的实际腐蚀环境，快速评价货油舱上甲板用钢的耐腐蚀性能；并且由于本实用新型的快速试验装置避免将腐蚀气体通入到蒸馏水中，因此，不会导致腐蚀气体成分发生变化，能够更有效地提高湿气的腐蚀效果，从而能够缩短试验周期、降低试验成本。
附图说明
图1示出了本实用新型的甲板用钢耐蚀性快速试验装置的结构示意图。
附图标记说明如下：
1-控温盖板 2-金属试样 3-进气管 4-气体分流器 5-出气管 6-反应容器 7-蒸馏水 8-恒温水浴槽。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细描述，本实用新型的上述目的和优点将会变得更加清楚。然而，本实用新型可以以多种不同的形式来实施，不应该被理解为局限于在此提出的示例性实施例。提供这些实施例使本实用新型的公开将是彻底和完全的，并将本实用新型的范围充分地传达给本领域的技术人员。
图1示出了本实用新型的甲板用钢耐蚀性快速试验装置的结构示意图。参照图1，本实用新型所述的甲板用钢耐蚀性快速试验装置包括：所述反应容器6，用于存储蒸馏水7；所述控温盖板1设置有温度传感器(未示出)和金属试样2，温度传感器用于监测金属试样2的温度；所述进气管3，用于将腐蚀气体通入到反应容器6内，在进气管3的延伸至蒸馏水7上方的一端上设置气体分流器4，使得通过气体分流器4流出的腐蚀气体在反应容器6内分布均匀；所述出气管5，用于将反应容器6内的气体排出；所述反应容器6设置在恒温水浴槽8中，通过恒温水浴来保证蒸馏水7温度的恒定。所述控温盖板1固定在反应容器6的上端，并且在控温盖板1内设置有循环水管(未示出)；所述进气管3贯穿恒温盖板1并向反应容器6内延伸至蒸馏水7的上方；所述出气管5贯穿恒温盖板1并与反应容器6相连通。
控温盖板1位于反应容器6内的下表面上设置有安装槽(未示出)，例如，可以设置为卡槽等形式。温度传感器和金属试样2可按照从上到下的顺序依次安装到安装槽内，通过将温度传感器和金属试样2安装在安装槽内，可以实现对金属试样2的温度进行实时监测的目的。
本实用新型的甲板用钢耐蚀性快速试验装置，由于可以避免将腐蚀气体通入到蒸馏水中，因此，可以避免因腐蚀气体中含有易溶于水的CO2、SO2以及H2S而导致的腐蚀气体成分发生变化，更有效地提高了湿气腐蚀效果，从而显著的缩短了试验周期、减低了试验成本。
在本实用新型的一个实施例中，所述快速试验装置还可包括与温度传感器相连的温度实时监控系统(未示出)，将温度传感器采集到的金属试样2的温度反馈到温度实时监控系统，以记录温度传感器输出的信号，从而对金属试样2的温度进行实时监测、记录以及超高温和超低温报警；同时，还通过温度实时监控系统进一步对循环水管中水的温度进行控制，从而可以准确地控制金属试样2温度高低的周期性变化。
本实用新型的快速试验装置还可包括与循环水管相连的冷热循环水系统(未示出)，并且通过管道与反应容器相连。例如，可以通过外部水泵实现水管内外的动态循环等，以使循环水管内的水处于循环状态。
通过向反应容器6中的蒸馏水7的上方通入腐蚀气体可以防止腐蚀气体的成分发生变化。并且在本实用新型中，还可以通过在进气管3的延伸至蒸馏水7上方的一端上设置气体分流器4。在试验过程中，气体分流器4置于反应容器6液面的上方，防止溶液对腐蚀气体的直接吸收，有利于腐蚀气体与金属试样2充分接触，使得通过气体分流器4流出的腐蚀气体在反应容器6内分布均匀，从而避免了腐蚀气体因在反应容器6中发生局部富集而造成的腐蚀气体分布不均匀的现象。
在本实用新型的一个实施例中，所述快速试验装置还可包括通过管道与反应容器6上的进气管3相连的腐蚀气体流量控制系统(未示出)，通过腐蚀气体流量控制系统可控制进入到反应容器6内的腐蚀气体的流量。
本实用新型的快速试验装置还可包括与出气管5相连的气体回收系统(未示出)，以回收从反应容器6内流出的腐蚀气体，从而避免从反应容器6内流出的腐蚀气体对环境造成污染。
下面将详细描述本实用新型的评价货油舱上甲板用钢耐蚀性快速试验装置的使用过程。
将温度传感器和被评价试样即金属试样2按照从上到下的顺序依次安装于控温盖板1的安装槽内后，将该控温盖板1固定在反应容器6的上端，根据金属试样2的形状及大小将金属试样2至蒸馏水7液面的距离设置为100mm～200mm。本实用新型优选地将金属试样2到蒸馏水7液面的距离设置为140mm～160mm。在实际操作过程中，采用金属试样2至蒸馏水7液面的距离高于100mm、低于200mm，尤其采用金属试样2到蒸馏水7液面的距离为140mm、150mm和160mm，使得金属试样2处于实际腐蚀环境。打开冷热循环水系统，向嵌入在控温盖板1内的循环水管通入水；通过进气管3向反应容器6内通入N2，以排出反应容器6内的空气，之后，通过进气管3向反应容器6内通入腐蚀气体。例如，可以是等量的SO2+CO2+O2+N2和H2S+N2的混合气体；经气体分流器4排出的腐蚀气体可以均匀地分布在反应容器6内。通过循环水管中的水的温度来控制金属试样2的温度高低的周期变化；当金属试样2的温度低于反应容器6内的温度时，反应容器6内的水蒸气会在金属试样2的表面上进行凝结；当金属试样2的温度高于反应容器6内的温度时，金属试样2的表面上的冷凝水蒸发，从而使得金属试样2的表面处于干湿交替的腐蚀状态。
将本实用新型的试验装置与IMO(国际海事组织)标准装置分别对同一种普通低合金钢的耐蚀性进行评价，其中，本实用新型的试验装置和IMO标准装置的试验参数如表1所示。所得到的试验结果如表2所示。
表1本实用新型的试验装置和IMO标准装置的试验参数
| 本实用新型的试验装置 | IMO标准装置 | |
| 水浴温度/℃ | 36 | 27 |
| 高温50℃保温时间/h | 8 | 18 |
| 低温25℃保温时间/h | 2 | 3 |
| 循环周期/h | 12 | 24 |
| 腐蚀气体流量cc/min | 40 | 20 |
| 试验周期/d | 21 | 98 |
表2本实用新型的试验装置和IMO标准装置的试验结果
从表2的腐蚀损失量可以看出，采用本实用新型的快速试验装置进行21天试验后的腐蚀损失量高于IMO标准装置进行98天试验后的腐蚀损失量，也就是说，本实用新型的快速试验装置的加速效果明显优于IMO标准装置的加速效果。另外，从表2的腐蚀产物成分和含量可以看出，两种试验装置试验后的腐蚀产物成分均为FeOOH、FeS、Fe4O3以及单质S，并且各成分的含量的定量分析结果也十分接近。因此，表明本实用新型的快速试验装置同样能够较好地模拟货油舱上甲板的腐蚀环境。本实用新型的快速试验装置通过21天的腐蚀试验超过了IMO标准装置进行的98天的试验水平，也就是说，本实用新型的快速试验装置在保证试验水平的前提下，能够将试验周期缩短到IMO标准装置试验周期的1/4以内。
综上所述，由于本实用新型的快速试验装置避免将腐蚀气体通入到蒸馏水中，因此不会因腐蚀气体中含有易溶于水的CO2、SO2以及H2S而导致腐蚀气体成分发生变化，因此，本实用新型具有以下显著优势：
1)采用本实用新型的快速试验装置，所导入的腐蚀气体直接与被评价试样接触，显著减少了蒸馏水对腐蚀气体的吸收量和腐蚀气体成分的变化，促进腐蚀反应更快进行，可更为真实地模拟货油舱上甲板的实际腐蚀环境。
2)通过调节腐蚀气体的流量、水浴温度、试样高低温保温时间、升降温速率等参数，可以大幅度加速腐蚀效果，操作便捷，不仅大大降低了试验成本，而且实现了在短周期内对钢耐蚀性的评价，对加快材料的研发进度有重大意义。
以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型和组合，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种甲板用钢耐蚀性快速试验装置，包括反应容器，其特征在于，所述快速试验装置还包括：
控温盖板，设置在反应容器的上端，在控温盖板内设置有循环水管；
进气管，贯穿控温盖板且向反应容器内延伸至蒸馏水上方；
出气管，贯穿控温盖板且与反应容器相连通；
恒温水浴槽，在恒温水浴槽中设置有反应容器。
2.根据权利要求1所述的快速试验装置，其特征在于，所述快速试验装置还包括位于反应容器内并设置在进气管端部的气体分流器。
3.根据权利要求1所述的快速试验装置，其特征在于，在控温盖板位于反应容器内的下表面上形成有安装槽。
4.根据权利要求3所述的快速试验装置，其特征在于，所述控温盖板的安装槽中设置有温度传感器和金属试样。
5.根据权利要求1所述的快速试验装置，其特征在于，所述快速试验装置还包括与进气管相连的腐蚀气体流量控制系统。
6.根据权利要求1所述的快速试验装置，其特征在于，所述快速试验装置还包括与循环水管相连的冷热循环水系统。
7.根据权利要求4所述的快速试验装置，其特征在于，所述快速试验装置还包括与温度传感器相连的温度实时监控系统。
8.根据权利要求4所述的快速试验装置，其特征在于，所述金属试样至反应容器中液面的距离为100mm～200mm。
9.根据权利要求8所述的快速试验装置，其特征在于，所述金属试样至反应容器中液面的距离为140mm～160mm。
10.根据权利要求1所述的快速试验装置，其特征在于，所述快速试验装置还包括与出气管相连的气体回收系统。
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