CN2458620Y - 一种高温高流速冲蚀实验装置 - Google Patents
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Abstract
一种高温高流速冲蚀实验装置,由储液罐、缓冲罐、过滤器、计量泵、加热炉、换热器、样品室、氮气瓶组成,与缓冲罐相连的储液罐底部经放液阀、过滤器、计量泵及多级加热炉至样品室,在加热炉之间设有2组换热器,最后一级加热炉一方面与样品室间设进出口阀,另一方面与换热器间设旁路阀,与旁路阀连接的换热器与另一换热器串联后至储液罐,氮气瓶经气体置换阀至加热炉。它能模拟工业环境中高温高流速条件,用于设备材料高温介质冲蚀测试。
Description
本实用新型涉及工业设备高温冲刷腐蚀测试，具体地说是一种用于工业生产工艺装置的高温高流速冲蚀实验装置。
运行于石油化工、医药、电力、食品工业等领域的设备经常会遇到高温冲蚀问题。例如，在炼油工业中，就存在着环烷酸及硫化物的高温冲蚀问题，这一问题已困扰了全世界炼油界近一个世纪，至今仍未得到彻底解决。在我国，随着石油加工工业所用进口中东原油所占比例的增大，以及国内油田的进一步深度开采，原油中硫含量和酸值会逐渐升高，如不采取相应的技术措施和对策，就会使我国炼油行业面临越来越严峻的设备腐蚀问题。
炼油工业中的设备腐蚀问题与企业的开工周期和成本密切相关。由于原油中的腐蚀介质种类复杂，影响因素众多，同时，在炼油装置中，高温腐蚀发生的地方，往往也伴随着高流速因素。要弄清各腐蚀介质及影响因素在材料腐蚀中的作用，工作量及难度都是很大的。由原油中的环烷酸和硫化物引起的高温高流速冲刷腐蚀在国际上历来是炼油行业研究的重点。目前，美国的INTERCORR.INTERNATIONAL,INC。从1993年就开始研究寻找原油腐蚀性评价的综合方法，现已获得了全世界21个能源公司65万美元的资助，其研究内容包括：环烷酸的类型、含量；H2S浓度；温度；流速(0～70m/s)以及合金含量(0～24％Cr,0～6％Mo)等因素，其中环烷酸和硫化物的高温冲蚀是其研究内容之一。国内外一些科研院所及生产企业的研究机构曾经对炼油环境中的各类腐蚀及防护问题进行了大量调查研究，虽然取得了一些数据、经验，但大部分是根据生产装置在检修周期中的腐蚀或在现场挂片试验得来的数据，由于任何炼厂都不可能长期炼制相同或相似的原油，所以挂片试验的数据无法反映原油中各种腐蚀介质中不同因素对材料耐蚀性的影响。而实验室中则可以将影响材料耐蚀性的各个因素分开或合并在一起进行研究，以便更加科学地考察原油及其馏分中各种腐蚀介质在温度、流速、浓度以及材料冶金因素等方面与材料耐蚀性的相互关系。现在，除这些挂片数据外，已有的实验室数据也多是在静止条件下或在高压釜中旋转得来的。而静止和高压釜中旋转的条件也不可能真正反映出材料在高温高流速条件下的冲刷腐蚀行为。因此设计一套能够模拟高温高流速介质环境的实验装置，不仅是研究炼油装置中高温环烷酸和硫化物冲刷腐蚀的需求，也是研究其他工业环境中高温高流速条件下的冲刷腐蚀的需求。
由于目前没有能够进行高温冲蚀实验的相应设备，因此人们在选择这些高温高流速环境下使用的设备材料时，只能使用常规实验装置(静态或低流速)来选材，或依靠经验来选材。这样势必会产生选材不当的后果，会给社会造成一定的经济损失，严重的还会造成人身伤亡事故。要在实验室实现高温冲蚀环境的模拟非常困难。而且由于在某些生产工艺过程中的高温冲蚀环境中，存在易燃易爆的介质，因此要进行这些环境下的高温冲蚀尤为困难。
针对我国目前还没有可进行高温高流速冲蚀实验的装置的状况，本实用新型的目的是提供一种能模拟工业环境中高温高流速条件、用于工业生产工艺装置中设备材料高温介质冲蚀测试的高温高流速冲蚀实验装置。
本实用新型的技术方案是：由储液罐、缓冲罐、过滤器、计量泵、加热炉、换热器、样品室、氮气瓶组成，其中与缓冲罐相连的储液罐底部经放液阀、过滤器、计量泵及多级加热炉至样品室，在加热炉之间设有2组换热器，最后一级加热炉一方面与样品室之间设有进出口阀，另一方面与换热器之间设有旁路阀，与旁路阀连接的换热器与另一换热器串联后至储液罐，氮气瓶经气体置换阀至加热炉；
本实用新型的基本原理是：将调好腐蚀介质含量的实验液体加热到一定的温度，并使之循环流动，以产生所需要的温度及流速，将试样放置到具有一定温度和流速条件的测试段，以试验实验液体对材料的冲刷腐蚀。
本实用新型具有如下优点：
由于本实用新型采用多级加热炉结构，使其实验温度可达到350℃，流速达49m/s，测试效果好；本实用新型可以模拟炼油环境中的高温环烷酸及硫化物腐蚀，还能为相关研究提供测试；另外，本实用新型成本低，结构简单，易于推广。
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型在测试A3钢在含环烷酸的油液中，在220℃-320℃之间的冲蚀和静态腐蚀实验结果图。
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型由储液罐1、缓冲罐2、过滤器3、计量泵4、加热炉5、换热器6、样品室7、氮气瓶8组成，其中与缓冲罐2相连的储液罐1底部经放液阀9、过滤器3、计量泵4及5级加热炉5至样品室7，在加热炉5之间设有2组换热器6，最后一级加热炉5一方面与样品室7之间设有进出口阀14，另一方面与换热器6之间设有旁路阀15，与旁路阀15连接的换热器6与另一换热器串联后至储液罐1，氮气瓶8经气体置换阀12至加热炉5；
所述储液罐1外侧加设有瓦式加热器16；所述加热炉5为管式加热炉与换热器6之间串联连接；本实用新型采用高温计量泵4，管路通过法兰连接，安装5级加热炉5，通过热电偶10选四控温点，另选四点装压力表11用于检测不同位置压力变化。
本实用新型工作过程如下：
在样品室7放置好受冲刷试样，并在样品室7出口管路上放置好静浸试样，关闭好样品室7；依次关闭储液罐1底放液阀门、管路上气体置换阀门12、缓冲罐放空阀13及缓冲罐2底阀；在储液罐1内加入20L试验液体，启动计量泵4，使管路充满实验液体，然后再向储液罐1内加入10L试验液体，然后盖上储液罐1法兰；从气体置换阀门12处向管路内注入N2，并保证全部管路畅通，待压力达到0.2MPa时，关闭N2，打开缓冲罐2放空阀13，待系统压力降至零时，关闭缓冲罐2放空阀13；然后向管路内再次注入N2，置换装置内空气，如此置换5次后，关闭置换气体阀门12，关闭缓冲罐2放空阀13；然后将贮液罐1中的液体预热到一定温度(此温度低于计量泵4的许用温度)，使液体经过滤器3进入计量泵4然后到达加热炉5、两组换热器6，液体出换热器6后再进入加热炉5，继续加热，出最后一级加热炉5后，如果液体温度未达到试验所要求的温度，则关闭进入试品室7的进出口阀14，开启直接进入换热器6的旁路阀15，使液体经换热器6回到贮液罐1，形成循环回路，液体如此循环并被加热；待液体出加热炉5时温度达到试验所需要的温度时，在液体出加热炉6处开启进入试样室3的进出口阀14，而关闭直接进入换热器6的旁路阀15；液体经过样品室7时，以喷射状态冲击试样，形成高温高流速冲刷环境；这种进入样品室7的液体，经样品室7进出口阀14后再经过换热器6回到贮液罐1，如此让液体在出加热炉5后进入样品室7时达到一定温度的条件下循环，就可以测试出液体在高温高流速条件下对试样的冲刷腐蚀作用；同时，在样品室7内液体冲刷不到的区域(可以近似地认为是静浸条件)放置一试样，可测试液体在与冲刷条件相同温度的静浸条件下对材料的腐蚀作用；试验结束时，先开启加热炉5出口直接进入换热器6的旁路阀15，然后关闭样品室7进出口阀14，同时停止加热工作，待液体降温后，停止循环，取出试样，进行分析。
如图2所示，为采用本实用新型在测试A3钢在含环烷酸的油液中，在220℃-320℃之间的冲蚀和静态腐蚀实验结果。其中：总酸值为6.0毫克氢氧化钾/克，□表示49米/秒、时间为10小时；■表示0米/秒、时间为10小时。
本实用新型所述加热炉亦可为内置棒式加热器的加热装置。
Claims (4)
1．一种高温高流速冲蚀实验装置，其特征在于：由储液罐(1)、缓冲罐(2)、过滤器(3)、计量泵(4)、加热炉(5)、换热器(6)、样品室(7)、氮气瓶(8)组成，其中与缓冲罐(2)相连的储液罐(1)底部经放液阀(9)、过滤器(3)、计量泵(4)及多级加热炉(5)至样品室(7)，在加热炉(5)之间设有2组换热器(6)，最后一级加热炉(5)一方面与样品室(7)之间设有进出口阀(14)，另一方面与换热器(6)之间设有旁路阀(15)，与旁路阀(15)连接的换热器(6)与另一换热器串联后至储液罐(1)，氮气瓶(8)经气体置换阀(12)至加热炉(5)。
2．按照权利要求1所述高温高流速冲蚀实验装置，其特征在于：所述储液罐(1)外侧加设有瓦式加热器(16)。
3．按照权利要求1所述高温高流速冲蚀实验装置，其特征在于：所述加热炉(5)为管式加热炉或内置棒式加热器的加热装置，所述加热炉与换热器(6)之间串联连接。
4．按照权利要求1所述高温高流速冲蚀实验装置，其特征在于：所述加热炉(5)安装级数为4-6范围内。
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| CN104165835A (zh) * | 2013-05-15 | 2014-11-26 | 中石化洛阳工程有限公司 | 炼厂低温腐蚀评价方法 |
| CN106546503A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-03-29 | 北京科技大学 | 一种干/湿气氛可调的材料抗冲刷性能的检测方法 |
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