CN204405506U - 一种蒸发器金属腐蚀测量系统 - Google Patents

Abstract

一种蒸发器金属腐蚀测量系统，包括蒸发器、取样泵、测量池、参比池以及与双电极测量探头和若干三电极测量探头相连的电化学工作站；蒸发器、取样泵、测量池和参比池依次相连，测量池的料液出口与蒸发器的料液入口相连；测量池内设有用于测定物化特性的在线监测仪表以及若干套用于挂设金属试片的安装支架；三电极测量探头的工作电极和辅助电极以及双电极测量探头设在测量池中，若干三电极测量探头的参比电极设在参比池中；电化学工作站和在线监测仪表均与用于数据处理、向蒸发器运行控制系统发出在线监测结果和腐蚀警报的数据采集控制装置相连。本实用新型能够测量动态条件下的各种金属腐蚀数据，掌握动态腐蚀状况。

Description

一种蒸发器金属腐蚀测量系统

技术领域

本实用新型属于水处理蒸发器防腐蚀领域，具体涉及一种蒸发器金属腐蚀测量系统。

背景技术

蒸发器广泛应用于水处理脱盐领域中，通过循环料液的不断换热蒸发，料液的含盐量不断上升，腐蚀倾向逐渐增大。蒸发器本体及附属设备管道使用大量的金属材料，特别是蒸发器换热管为薄壁金属管，腐蚀造成的穿孔、断裂等问题将严重影响蒸发器的性能和出水水质。目前工业用蒸发器基本不配备在线腐蚀监测装置，无法及时预测、判断金属腐蚀情况。离线腐蚀测量装置仅能测量特定条件下的金属腐蚀情况，不能实时监测工况变化条件下的金属腐蚀特性。此外，采用离线挂片腐蚀试验可以检测固定工况条件下金属的均匀腐蚀及点蚀、应力腐蚀和晶间腐蚀，但却无法反映蒸发器运行动态工况条件下各种腐蚀情况，难以及时指导蒸发器调整运行工况。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种蒸发器金属腐蚀测量系统，能够测量动态条件下的各种金属腐蚀数据，掌握动态腐蚀状况。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：包括蒸发器、取样泵、测量池、参比池以及与若干双电极测量探头和若干三电极测量探头相连的电化学工作站；蒸发器、取样泵、测量池和参比池依次相连，测量池的料液出口与蒸发器的料液入口相连；测量池内设有用于测定物化特性的在线监测仪表以及若干套用于挂设金属试片的安装支架；若干三电极测量探头的工作电极和辅助电极以及若干双电极测量探头设在测量池中，若干三电极测量探头的参比电极设在参比池中；电化学工作站和在线监测仪表均与用于数据处理、向蒸发器运行控制系统发出在线监测结果和腐蚀警报的数据采集控制装置相连。

所述的取样泵和测量池之间设有过滤池。

所述的过滤池采用带自清洗的网式过滤器，过滤精度100μm。

所述的测量池采用不锈钢材料制成的测量池，测量池内部设有聚四氟乙烯制成的内衬，测量池通过连通管与参比池连接。

所述的测量池内的流道与蒸发器内部结构相同。

所述的测量池上设有用于连接在线监测仪表的仪表检测接口。

所述的测量池连接有测量池温控装置，参比池连接有参比池温控装置，参比池温控装置和测量池温控装置均与数据采集控制装置相连。

所述的三电极测量探头的参比电极为甘汞电极、氯化银电极或硫酸亚汞电极。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型将蒸发器、取样泵、测量池形成了一个料浆循环体系；同时，通过在测量池中架设安装支架以挂设金属试片，需要判断腐蚀情况时，直接将金属试片取出，称重计算得到的金属试片的均匀腐蚀速率，并通过电镜观察是否发生点蚀、应力腐蚀，通过拉伸试验判断是否发生晶间腐蚀，实现动态条件下测量各种金属腐蚀数据，掌握动态腐蚀状况；另外，在测量池内还设置了双电极测量探头、三电极测量探头以及在线监测仪表，且电化学工作站分别连接双电极测量探头和三电极测量探头，当电化学工作站连接双电极测量探头时，通过电化学工作站可在线监测蒸发器中不同金属材料在实际料液中的线性极化曲线，进而通过数据采集控制装置计算得到线性极化电阻、腐蚀电流和腐蚀速率；当电化学工作站连接三电极测量探头时，通过电化学工作站可在线测定蒸发器中不同金属材料在实际料液中的极化曲线，进而通过数据采集控制装置计算得到点蚀电位；在线监测仪表可以测定测量池中料液的物化特性，数据采集控制装置采集并记录料液物化特性以及电化学工作站的测量结果，得到金属试片的电化学腐蚀数据；当金属试片的电化学腐蚀数据超过预设报警值时，数据采集控制装置向蒸发器运行控制系统发出腐蚀警报；同时数据采集控制装置采集的料液的物化特性通过光纤传送至蒸发器运行控制系统，为蒸发器运行工况调整提供依据。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

其中，1、蒸发器，2、取样泵，3、过滤池，4、测量池，5、双电极测量探头，6、三电极测量探头，7、参比池，8、测量池温控装置，9、参比池温控装置，10、电化学工作站，11、数据采集控制装置。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

参见图1，本实用新型蒸发器金属腐蚀测量系统包括蒸发器1、取样泵2、过滤池3、测量池4、参比池7以及与若干双电极测量探头5和若干三电极测量探头6相连的电化学工作站10，电化学工作站10可在线测量工作电极的极化曲线；过滤池3用以滤除料浆中的大颗粒杂质，蒸发器1、取样泵2、过滤池3、测量池4、参比池7依次相连，且测量池4通过连通管与参比池7连接，测量池4的料液出口与蒸发器1的料液入口相连；测量池4内设有若干套用于挂设金属试片的安装支架，，且金属试片的材料与蒸发器的材料相同；测量池4内设有用于测定物化特性的在线监测仪表，测量池4上还开设有仪表检测接口，若干三电极测量探头6的工作电极和辅助电极以及若干双电极测量探头5设在测量池4中，测量池上还连接有同时还连接有测量池温控装置8；若干三电极测量探头6的参比电极设在参比池7中；参比池7上还连接有参比池温控装置9，电化学工作站10、在线监测仪表、测量池温控装置8、参比池温控装置9均连接在用于进行数据处理、向蒸发器运行控制系统发出在线监测结果和腐蚀警报的数据采集控制装置11上。

其中，过滤器3采用带自清洗的网式过滤器，过滤精度100μm。

测量池4采用不锈钢材料制成，耐压等级0.5MPa，可满足常用蒸发器运行温度(60℃-150℃)、压力(0.02MPa-0.5MPa)范围内的腐蚀测量；测量池4内部设有聚四氟乙烯制成的内衬，防止自身发生腐蚀；测量池4内的流道设计与蒸发器内部结构相同，通过调整取样泵2运行频率调整取样流量，使测量池4内料液流动状态及腐蚀测量环境符合蒸发器1实际运行工况；测量池4连接的测量池温控装置，可将测量池内料液温度稳定在蒸发器的工作温度。

若干套安装支架可分别安装各种金属材料的均匀腐蚀及点蚀试片、应力腐蚀试片(预先加载应力的C型环)和晶间腐蚀试片，可定期取出称量、计算得到均匀腐蚀速率，通过电镜观察是否发生点蚀、应力腐蚀，通过拉伸试验判断是否发生晶间腐蚀。

在线监测仪表能够监测测量池4内设置温度、压力、电导率、pH、溶解氧等数据，测量值由数据采集控制装置11记录，可监测料液的物理、化学特性。

双电极测量探头5的工作电极和辅助电极都用待测金属试片的材料制作，通过电化学工作站10可在线监测蒸发器1中不同金属材料在实际料液中的线性极化曲线，进而通过数据采集控制装置计算得到线性极化电阻、腐蚀电流和腐蚀速率。

三电极测量探头的工作电极和辅助电极都用待测金属材料制作，参比电极安装在参比池7中，参比池7连接的参比池温控装置9，可将参比池中料液温度稳定在常温设定值，避免参比电极电位的漂移；根据料液主要离子成分的不同，参比电极可选用：甘汞电极、氯化银电极或硫酸亚汞电极等；通过电化学工作站10可在线测定蒸发器中不同金属材料在实际料液中的极化曲线，进而通过数据采集控制装置计算得到点蚀电位；电化学工作站10具备恒电位、恒电流测量功能，可连接多套测量探头并实现独立测量及输出。

数据采集控制装置11带PLC控制系统及触摸屏，可采集、记录测量池各监测仪表数据和电化学工作站测试所得电化学腐蚀数据，计算得到各金属材料的腐蚀电流、腐蚀速率和点蚀电位，与各预设值对比，当超过预设值时向蒸发器运行控制系统发出腐蚀警报；数据采集控制装置记录的各种数据可通过光纤传送至蒸发器运行控制系统；在数据采集控制装置触摸屏上可设定测量池温控装置、参比池温控装置的温度控制点，可设定取样泵运行频率；

另外，测量池温控装置、参比池温控装置采用高、低温油浴恒温槽，可加热、冷却料液，使其温度稳定在设定值。

本实用新型通过连续取样和在线测试，结合电化学方法和腐蚀挂片方法得到蒸发器金属材料在实际运行环境条件下的腐蚀数据，可以实现金属材料腐蚀风险动态评估和预警，提高蒸发器运行可靠性；本实用新型同时采用双电极体系、三电极体系进行电化学测量，在同样环境条件下同时进行腐蚀挂片测试，所得结果从不同侧面反映蒸发器金属材料在实际运行工况下的腐蚀特性，结果的可靠性和准确性更高。

下面给出某油田稠油废水在蒸发器内浓缩后料液特性见表1。

表1某油田稠油废水蒸发浓缩料液特性

基于本实用新型的系统，其该油田稠油废水所用蒸发器腐蚀测量方法为：首先在测量池4内安装支架上分别挂316L和2507材料的均匀腐蚀及点蚀试片、应力腐蚀试片和晶间腐蚀试片，蒸发器1内的循环料液含盐量72000mg/L，主要是氯化钠、硫酸钠的水溶液，然后由取样泵2送至100μm过滤器3，滤除大颗粒杂质后进入测量池4进行检测接着返回蒸发器1；在检测开始前，通过调整取样泵2的运行频率以调整取样流量，使测量池4内料液流动状态及腐蚀测量环境符合蒸发器1的实际运行工况；进行检测时，一方面控制金属试片在测量池中的浸泡时间为360h，当到达浸泡时间后，称量并计算得到金属试片的均匀腐蚀速率，并通过电镜观察是否发生点蚀和/或应力腐蚀，通过拉伸试验判断是否发生晶间腐蚀；另一方面，测量池4内的在线监测仪表测定料液的温度、压力、电导率、pH、溶解氧，并将测量数据送至数据采集控制装置11保存。测量池4上连接的两套双电极测量探头5，其工作电极和辅助电极由蒸发器使用的两种主要不锈钢材料：316L和2507制成，双电极测量探头5分别与电化学工作站10连接以在线测量工作电极的线性极化曲线(即蒸发器中不同金属材料在实际料液的线性极化曲线)；在测量池4上连接的两套三电极测量探头6，其工作电极和辅助电极由蒸发器使用的两种主要不锈钢材料：316L和2507制成，三电极测量探头6的参比电极选用饱和甘汞电极，三电极测量探头6与电化学工作站10连接以在线测量工作电极的极化曲线(即蒸发器中不同金属材料在实际料液的极化曲线)；在测量过程中通过测量池温控装置8将测量池中料液温度稳定在蒸发器工作温度70℃，通过参比池温控装置9将参比池中料液温度稳定在25℃；从测量池4内排出的料液返回至蒸发器1。数据采集控制装置11采集并记录电化学工作站10的测量结果，计算得到316L和2507的电化学腐蚀数据：线性极化电阻、腐蚀电流、腐蚀速率和点蚀电位。数据采集控制装置11采集并记录测量池4的温度、压力、电导率、pH、溶解氧等测量数据以对测量池温控装置8、参比池温控装置9进行控制，当金属材料电化学腐蚀数据超过预设报警值时，向蒸发器运行控制系统发出腐蚀警报，数据采集控制装置记录的各种数据也通过光纤传送至蒸发器运行控制系统。蒸发器运行操作人员结合在线电化学腐蚀数据和腐蚀挂片测试结果，可综合判断蒸发器金属材料在当前运行工况下的腐蚀倾向和风险，为调整运行工况提供依据。

实施效果：采用本实用新型的腐蚀测量系统在线测试蒸发器金属材料的腐蚀特性，通过连续取样和在线测试，同时采用双电极体系、三电极体系进行电化学测量，结合电化学方法和腐蚀挂片方法得到蒸发器金属材料在实际运行环境条件下的腐蚀数据，从不同侧面反映蒸发器金属材料316L和2507在实际运行工况下的腐蚀特性，实现了金属材料腐蚀风险动态评估和预警，提高了蒸发器运行可靠性。

本实用新型用取样泵从蒸发器本体中抽取运行中的循环料液，送至特制的腐蚀测量池，测量池由恒温器控制稳定的温度，在测量池中采用三电极体系测量金属的点蚀电位、采用双电极体系测量金属的线性极化电阻、腐蚀电流、腐蚀速率，在测量池内还分别设置均匀腐蚀及点蚀、应力腐蚀和晶间腐蚀金属挂片，可测量动态条件下的各种金属腐蚀数据，掌握动态腐蚀状况。测量池排液返回蒸发器。腐蚀试验结果由数据采集控制装置汇总，并实时上传至蒸发器运行控制系统，为蒸发器运行工况调整提供依据。

Claims (8)

1.一种蒸发器金属腐蚀测量系统，其特征在于：包括蒸发器(1)、取样泵(2)、测量池(4)、参比池(7)以及与若干双电极测量探头(5)和若干三电极测量探头(6)相连的电化学工作站(10)；蒸发器(1)、取样泵(2)、测量池(4)和参比池(7)依次相连，测量池(4)的料液出口与蒸发器(1)的料液入口相连；测量池(4)内设有用于测定物化特性的在线监测仪表以及若干套用于挂设金属试片的安装支架；若干三电极测量探头(6)的工作电极和辅助电极以及若干双电极测量探头(5)设在测量池(4)中，若干三电极测量探头(6)的参比电极设在参比池(7)中；电化学工作站(10)和在线监测仪表均与用于数据处理、向蒸发器运行控制系统发出在线监测结果和腐蚀警报的数据采集控制装置(11)相连。

2.根据权利要求1所述的蒸发器金属腐蚀测量系统，其特征在于：所述的取样泵(2)和测量池(4)之间设有过滤池(3)。

3.根据权利要求2所述的蒸发器金属腐蚀测量系统，其特征在于：所述的过滤池(3)采用带自清洗的网式过滤器，过滤精度100μm。

4.根据权利要求1所述的蒸发器金属腐蚀测量系统，其特征在于：所述的测量池(4)采用不锈钢材料制成，测量池(4)内部设有聚四氟乙烯制成的内衬，测量池(4)通过连通管与参比池(7)连接。

5.根据权利要求1所述的蒸发器金属腐蚀测量系统，其特征在于：所述的测量池(4)内的流道与蒸发器内部结构相同。

6.根据权利要求1所述的蒸发器金属腐蚀测量系统，其特征在于：所述的测量池(4)上设有用于连接在线监测仪表的仪表检测接口。

7.根据权利要求1所述的蒸发器金属腐蚀测量系统，其特征在于：所述的测量池(4)连接有测量池温控装置(8)，参比池(7)连接有参比池温控装置(9)，参比池温控装置(9)和测量池温控装置(8)均与数据采集控制装置(11)相连。

8.根据权利要求1所述的蒸发器金属腐蚀测量系统，其特征在于：所述的三电极测量探头(6)的参比电极为甘汞电极、氯化银电极或硫酸亚汞电极。