PL243969B1 - Instalacja do badania procesu korozji - Google Patents

Abstract

Instalacja do badania procesu korozji zawierająca zbiornik, układ sterujący, wymiennik ciepła, pompę, zawory oraz śrubunek do mocowania kuponów charakteryzuje się tym, że wylot (1) ze zbiornika (2) umieszczony na jego dnie (3) połączony jest poprzez pierwszy trójnik (4) oraz zawór z filtrem (5) z pompą obiegową (6), która połączona jest poprzez zawór trójdrożny (7), rotametr (8), drugi trójnik (9), systemem rurowym typu ”zig-zag” ze zbiornikiem (2), natomiast system rurowy typu ”zig-zag” ma co najmniej cztery odcinki rurowe (11), gdzie każdy odcinek z obu stron zakończony jest trójnikiem odcinka rurowego (12), zaś każdy trójnik odcinka rurowego (12) wyposażony jest w śrubunek do zamocowania pręta (14) z kuponem (15), natomiast w zbiorniku (2) znajduje się pierwsza (16) i druga rura (17) wlotowa, które wystają ponad górną pokrywę (18) zbiornika (2), wyposażoną we wlot (19) i umiejscowione są wzdłuż jego przeciwległych stron, przy czym druga rura wlotowa (17) zbiornika (2) połączona jest z system rurowym typu ”zig-zag”, natomiast pierwsza rura wlotowa (16) połączona jest poprzez trójnik z odpowietrzeniem (10), wymiennik ciepła (20) z zaworem trójdrożnym (7), przy czym końce pierwszej (16) i drugiej (17) rury wlotowej, umiejscowione od strony dna (3) zbiornika (2), mają zaślepienie z centralnym otworem, znajdujący się w ich osi, a na ich bocznej powierzchni znajdują się promieniowe otwory, zaś instalacja wyposażona jest w układ sterujący (21), który połączony jest z pompą obiegową (6) oraz umieszczonymi w zbiorniku (2) czujnikiem poziomu cieczy (22), czujnikiem maksymalnej temperatury cieczy (23), czujnikiem zadanej temperatury (24) i grzałką (25), przy czym grzałka (25) umieszczona jest nad dnem zbiornika (2), pod pierwszą (16) i drugą rurą (17) wlotową.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest instalacja do badania procesu korozji, zwłaszcza w warunkach związanych z podwyższeniem temperatury środowiska korozyjnego.

Proces korozji jest procesem stopniowego niszczenia materiału, którego szybkość zależy między innymi od rodzaju kontaktujących się materiałów oraz sposobu ich łączenia. W zależności od rodzaju materiałów i ich sposobu kontaktu proces korozji może dominująco przebiegać w wyniku: reakcji chemicznych, elektrochemicznych, fizycznych oraz mikrobiologicznych. W przypadku urządzeń przeznaczonych do przeponowej wymiany ciepła np. wymienniki ciepła, proces korozji oprócz zmniejszenia wytrzymałości mechanicznej związany jest zwykle z ograniczeniem wydajności aparatu wywołanej powstaniem dodatkowej warstwy pogarszającej wymianę ciepła. W praktyce w układach grzewczych oprócz eliminacji kontaktu i połączeń pomiędzy materiałami tworzącymi korozję elektrochemiczną, stosuje się np. dodatki oparte na redukcji tlenu, regulatory pH oraz biocydy, które zapobiegają rozwojowi mikroorganizmów. Zadaniem preparatów do uzdatniania wody kotłowej jest zapobieganie lub spowalnianie zjawiska korozji oraz tworzenia się kamienia, szlamu i osadu wewnątrz instalacji.

W instalacjach przemysłowych podatności materiałów na korozję ocenia się przez wprowadzenie próbek materiału do wnętrza instalacji i podaniu ich okresowej kontroli. Kontrola stanu próbek umieszczonych w instalacji ułatwia podjęcie decyzji dotyczącej doboru środków antykorozyjnych i ochrony chemicznej przed skutkami korozji.

Znana jest instalacja do badania korozji wewnętrznej ze stałym lub zmiennym ciśnieniem (https://www.bosmal.com.pl/140-badanie korozji erozji wewnętrznej i zewnętrznej wymienników ciepła z dn. 20.05.2021 r.) składająca się z: podgrzewacza z czujnikiem temperatury, wymiennika ciepła, pompy gorącej cieczy, czujnika ciśnienia, zbiornika wyrównawczego oraz testowanego rozpraszacza ciepła połączonego z przepływomierzem. W instalacji testuje się korozję wymienników ciepła pod określonymi warunkami ciśnienia, temperatury i objętości przepływu cieczy chłodzącej.

W zgłoszeniu wzoru użytkowego W. 127759 opisano urządzenie do monitorowania on-line korozji metali i fizykochemicznych parametrów medium korozyjnego, zwłaszcza w instalacjach geotermalnych. Urządzenie posiada w zaworach odcinających na króćcach rurociągu przepływowego przyłączony by-pass z segmentowych rur z zamocowanymi miernikami, kuponami paskowymi i gniazdami pomiarowymi. W gniazdach zamocowane są czujniki elektrochemiczne z trzema elektrodami (badaną, polaryzującą i odniesienia), przewody elektryczne transmitujące sygnały z mierników i czujników elektrochemicznych do modułu komputerowego. Miernikami parametrów są mierniki natężenia przepływu, ciśnienia, temperatury, pH, i/lub potencjału redoks.

W zgłoszeniu wynalazku JP2001141642A przedstawiono aparat do badania korozji, w warunkach, w których przepływa ciecz testowa. Urządzenie do badania korozji jest wyposażone w zbiornik, wewnątrz którego można kontrolować temperaturę atmosfery. Próbkę zanurza się w cieczy testowej wewnątrz naczynia testowego znajdującego się w zbiorniku i przeprowadza test korozyjny.

Znany jest z opisu wynalazku US4179920, system przeznaczony do testowania podatności próbek materiału (kuponów) na korozję w rurociągach o dużej średnicy bez konieczności przerywania pracy. Kupony montowane i demontowane są na pręcie wewnątrz szczelnej dodatkowej komory połączonej z rurociągiem przez zawór, następnie otwierany jest zawór łączący i wsuwany pręt z kuponami do wnętrza rurociągu. Demontaż kuponów przebiega w odwrotnej kolejności.

Znane ze zgłoszenia wynalazku CA981484A urządzenie pozwala na wprowadzenie próbki badanego materiału (kuponu) do przewodu rurowego bez zatrzymania przepływu płynu. Kupon montowany jest na pręcie i wprowadzany do wewnętrza szczelnej obudowy kuponu, która jest wkręcona do zaworu połączonego prostopadle z przewodem rurowym. Następnie otwierany jest zawór, odpowietrzana obudowa i wsuwany pręt z kuponem do wnętrza przewodu rurowego. Demontaż kuponu przebiega w odwrotnej kolejności. Znany jest z opisu patentowego US7096721B2 system przeznaczony do badania korozji, który ma jedno lub więcej urządzeń do mocowania kuponów zamontowanych wewnątrz jednej odnogi trójnika znajdującego się w meandrze rurociągu. Urządzenie do mocowania kuponów zbudowane jest z głowicy wyposażonej w gniazdo na korek, do którego przymocowano pręt z kuponem. Korek, pręt i kupon wprowadzany jest do gniazda głowicy, gdzie zostaje uszczelniony i zablokowany mimośrodowymi krzywkami. Koniec pręta ma wgłębienie, którego zadaniem jest mocowanie kuponu w osi pręta. Rozwiązanie pozwala na szybką i wygodną wymianę kuponów Jednak konieczne jest wcześniejsze usunięcie płynu z rurociągu.

Znane z opisu patentowego US 10914161 urządzenie do kontroli korozji w przemyśle naftowym ma co najmniej jeden odcinek do pomiaru korozji (kupon) unieruchomiony wzdłuż pręta montażowego. Urządzenie ma systemem cylindrycznych stożkowych tulei pozwalających na przesuw kuponu w korpusie. Ruch elementu montażowego kuponu w jednym kierunku powoduje blokadę tulei w stożkowej części, natomiast ruch elementu w przeciwnym kierunku zwalnia tuleję i umożliwia oddzielenie łącznika z prętem od rury. Znana z opisu patentowego US8646487B2 wkładka montowana w przewodzie rurowym wykonana jest w formie kryzy z zamontowanym występem (w kierunku osi przewodu), do którego jest przymocowany kupon korozyjny. Powierzchnia występu przeznaczona do przykręcenia kuponu posiada dielektryczną warstwę izolującą kupon od kryzy i przewodu.

Problemem technicznym do rozwiązania jest dobranie odpowiedniego miejsca i sposobu montażu kuponu w aparaturze do badania procesu korozji, z uwzględnieniem warunków hydraulicznych przepływającego medium wokół kuponu, co ma istotne znaczenie w przebiegu postępu korozji i znacząco wpływa na uzyskane pomiary oraz ocenę stanu korozji w oparciu o kupony.

Instalacja do badania procesu korozji, według wynalazku, zawierająca zbiornik, układ sterujący, wymiennik ciepła, pompę, zawory oraz śrubunek do mocowania kuponów, charakteryzuje się tym, że wylot ze zbiornika umieszczony na jego dnie, połączony jest poprzez pierwszy trójnik oraz zawór z filtrem z pompą obiegową. Filtr chroni pompę obiegową przed zanieczyszczeniami, w tym fragmentami oderwanych kuponów. Pompa obiegowa połączona jest, z drugiej strony, ze zbiornikiem poprzez zawór trójdrożny, rotametr, drugi trójnik systemem rurowym typu „zig-zag”, trójnik z odpowietrzeniem. Drugi trójnik stanowi punkt kontrolno-pomiarowy. System rurowy typu „zig-zag” ma co najmniej cztery odcinki rurowe, gdzie każdy odcinek z obu stron zakończony jest trójnikiem odcinka rurowego. Każdy trójnik odcinka rurowego wyposażony jest w śrubunek do zamocowania pręta z kuponem. Kupon do pręta przymocowany jest za pomocą śruby. Śrubunek pozwala na regulację głębokości wprowadzenia kuponu, kąta pochylenia kuponu. W zbiorniku znajdują się pierwsza i druga rura wlotowa, które wystają ponad górną pokrywę zbiornika, wyposażoną we wlot. Pierwsza i druga rura wlotowa umiejscowione są po przeciwległych stronach pokrywy zbiornika. Druga rura wlotowa zbiornika połączona jest z systemem rurowym typu „zig-zag”, poprzez trójnik z odpowietrzeniem. Natomiast pierwsza rura wlotowa połączona jest z systemem rurowym typu „zig-zag” poprzez trójnik z odpowietrzeniem, wymiennik ciepła z zaworem trójdrożnym. Zadaniem wymiennika ciepła jest wychłodzenie cieczy w zbiorniku w przypadku awarii lub planowanych okresowych zmianach temperatury podczas prowadzenia procesu. Końce pierwszej i drugiej rury wlotowej od strony dna zbiornika mają zaślepienie z centralnym otworem, znajdującym się w ich osi. Na bocznej powierzchni końców pierwszej i drugiej rury wlotowej, umiejscowionych od strony dna zbiornika wykonane są promieniowe otwory, umożliwiające rozproszenie strumienia wpływającej cieczy w celu uspokojenia powierzchni swobodnej cieczy w zbiorniku. Instalacja wyposażona jest w układ sterujący, który połączony jest z pompą obiegową oraz umieszczonymi w zbiorniku czujnikiem poziomu cieczy, czujnikiem maksymalnej temperatury cieczy, czujnikiem zadanej temperatury i grzałką. Grzałka umieszczona jest nad dnem zbiornika, pod pierwszą i drugą rurą wlotową. Zadaniem czujnika poziomu cieczy jest ochrona grzałki przed jej przepaleniem oraz zabezpieczenie pompy przez suchobiegiem. Zadaniem czujnika maksymalnej temperatury cieczy jest ochrona przegrzania części systemu rurowego typu „zig-zag”, natomiast czujnik zadanej temperatury steruje pracą grzałki.

Korzystnie odcinki rurowe umiejscowione są nad zbiornikiem i mają spadek w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu, co pozwala na grawitacyjne opróżnianie przewodu rurowego typu „zig-zag”.

Korzystnie otwory w końcach pierwszej i drugiej rury wlotowej umiejscowione są co najmniej w dwóch rzędach, przy czym otwory w każdym kolejnym rzędzie przesunięte są względem wcześniejszego o kąt 60°.

Korzystnie zbiornik ma eliptyczne dno. Korzystnie pręt mocujący kupon wykonany jest z włókna szklanego. Korzystnie system rurowy typu „zig-zag” wykonany jest z przeźroczystego PCV. Korzystnie reszta instalacji wykonana jest ze stali nierdzewnej typu 316.

Zaletą wynalazku jest odpowiednie dobranie miejsca i sposobu montażu kuponów w przewodzie rurowym, uwzględniające warunki hydrauliczne przepływającego medium wokół kuponu, co ma istotne znaczenie w przebiegu postępu korozji. Eliptyczne dno zbiornika umożliwia całkowite opróżnienie z cieczy oraz jego łatwe mycie. Otwory umiejscowione na końcach bocznej powierzchni pierwszej i drugiej rury wlotowej do zbiornika ograniczają i zapobiegają zaciąganiu gazu od powierzchni swobodnej cieczy w zbiorniku.

Rozwiązanie według wynalazku zostało przedstawione w przykładach wykonania i na rysunku, gdzie Fig. 1 przedstawia schemat instalacji do testowania zjawiska korozji, Fig. 2 przedstawia odcinek rurowy z kuponem z rozłożonymi elementami w przekroju osiowym, Fig. 3 przedstawia odcinek rurowy z zamontowanym kuponem w przekrój osiowym, Fig. 4 przedstawia pierwszą lub drugą rurę wlotową do zbiornika w przekroju cząstkowym, Fig. 5 przedstawia pierwszą lub drugą rurę wlotową w przekroju poprzecznym.

Przykład 1

Instalacja do badania procesu korozji zawiera zbiornik 2, wyposażony w wylot 1 znajdujący się na eliptycznym dnie 3 oraz wlot 19 znajdujący się w pokrywie 18 zbiornika 2. Instalacja wyposażona jest w układ sterujący 21, który połączony jest z pompą obiegową 6 oraz umieszczonym w zbiorniku 2, czujnikiem poziomu cieczy 22, czujnikiem maksymalnej temperatury cieczy 23, czujnikiem zadanej temperatury 24 i grzałką 25. Grzałka 25 umieszczona jest nad dnem 3 zbiornika 2. Wzdłuż wewnętrznej ściany zbiornika 2, nad grzałką 25, umiejscowione są przeciwległe względem siebie pierwsza 16 i druga rura 17 wlotowa, które wprowadzone są przez pokrywę 18 zbiornika 2. Wylot 1 zbiornika 2 połączony jest poprzez pierwszy trójnik 4 oraz zawór z filtrem 5 z pompą obiegową 6, która połączona jest poprzez zawór trójdrożny 7, rotametr 8 i drugi trójnik 9, stanowiący punkt kontrolno-pomiarowy z systemem rurowym typu „zig-zag”, połączonym poprzez trójnik z odpowietrzeniem 10 z drugą rurą wlotową 17 zbiornika 2. System rurowy typu „zig-zag” ma co najmniej cztery odcinki rurowe 11 (zamontowane ze spadkiem umożliwiającym na grawitacyjne opróżnianie przewodu rurowego), gdzie każdy odcinek z obu stron zakończony jest trójnikiem odcinka rurowego 12, zaś każdy trójnik odcinka rurowego 12 wyposażony jest w śrubunek 13, który ma kryzę 26, uszczelnienie 27, prowadnicę 28 i nakrętkę 29. Śrubunek umożliwia zamocowanie pręta 14 z zamontowanym kuponem 15 w systemie rurowym typu „zig-zag”. Kupon 15 przymocowany jest do pręta 14 za pomocą śruby 30. Pręt 14 wykonany jest z włókna szklanego. System rurowy typu „zig-zag” wykonany jest z przeźroczystego PCV. Natomiast pierwsza rura wlotowa 16 połączona jest poprzez trójnik z odpowietrzeniem 10, wymiennik ciepła 20 z zaworem trójdrożnym 7. Końce pierwszej 16 i drugiej 17 rury wlotowej, od strony dna 3 zbiornika 2 mają zaślepienie z centralnym otworem, znajdującym się w ich osi, a na ich bocznych powierzchniach znajdują się promieniowe otwory. Otwory w końcach pierwszej 16 i drugiej 17 rury wlotowej umiejscowione są dwurzędowo, gdzie otwory w każdym kolejnym rzędzie przesunięte są względem wcześniejszego o kąt 60°. Instalacja do testowania zjawiska korozji wykonana jest ze stali 316 oprócz systemu rurowego „zig-zag”.

W systemie rurowym typu „zig-zag” montuje się cztery pręty z kuponami zgodnie z kierunkiem przepływu cieczy.

Następnie do zbiornika 2 poprzez wlot 19 wlewa się badaną ciecz, po czym za pomocą układu sterującego włącza się grzałkę 25, która podgrzewa badaną cieczy do zadanej temperatury. Badana ciecz opuszcza zbiornik 2, przez wylot 1 połączony poprzez pierwszy trójnik 4 i zawór z filtrem 5. Pompa obiegowa 6 pompuje ciecz do zaworu trójdrożnego 7, gdzie następuje przekierowanie przepływu strumienia cieczy na trzy sposoby: pierwszy całość cieczy przepływa w obiegu zewnętrznym (cyrkulacja w zbiorniku), drugi całość cieczy przepływa przez system rurowy typu „zig-zag” lub ciecz częściowo przepływa przez pierwszy i drugi obieg.

Przykład 2

Instalacja do badania korozji jak w przykładzie 1, różniąca się tym, że w systemie rurowym typu „zig-zag” montuje się cztery pręty z kuponami skierowanymi przeciwnie do kierunku przepływu cieczy. Przykład 3 ‘ ‘

Instalacja do badania korozji jak w przykładzie 1, różniąca się tym, że w systemie rurowym typu „zig-zag” montuje się osiem prętów z kuponami, cztery zgodnie i cztery przeciwnie względem kierunku przepływu cieczy.

Claims (7)

1. Instalacja do badania procesu korozji zawierająca zbiornik, układ sterujący, wymiennik ciepła, pompę, zawory oraz śrubunek do mocowania kuponów znamienna tym, że wylot (1) ze zbiornika (2) umieszczony na jego dnie (3) połączony jest poprzez pierwszy trójnik (4) oraz zawór z filtrem (5) z pompą obiegową (6), która z drugiej strony połączona jest ze zbiornikiem (2) poprzez zawór trójdrożny (7), rotametr (8), drugi trójnik (9), systemem rurowym typu „zig-zag”, trójnik z odpowietrzeniem (10), natomiast system rurowy typu „zig-zag” ma co najmniej cztery odcinki rurowe (11), gdzie każdy odcinek z obu stron zakończony jest trójnikiem odcinka rurowego (12), zaś każdy trójnik odcinka rurowego (12) wyposażony jest w śrubunek (13) do zamocowania pręta (14) z kuponem (15), natomiast w zbiorniku (2) znajdują się pierwsza (16) i druga rura (17) wlotowa, które wystają ponad górną pokrywę (18) zbiornika (2), wyposażoną we wlot (19) i umiejscowione są wzdłuż jego przeciwległych stron, przy czym druga rura wlotowa (17) zbiornika (2) połączona jest z systemem rurowym typu „zig-zag” poprzez trójnik z odpowietrzeniem (10), natomiast pierwsza rura wlotowa (16) połączona jest poprzez trójnik z odpowietrzeniem (10), wymiennik ciepła (20) z zaworem trójdrożnym (7), przy czym końce pierwszej (16) i drugiej (17) rury wlotowej, umiejscowione od strony dna (3) zbiornika (2), mają zaślepienie z centralnym otworem, znajdującym się w ich osi, a na ich bocznej powierzchni znajdują się promieniowe otwory, zaś instalacja wyposażona jest w układ sterujący (21), który połączony jest z pompą obiegową (6) oraz umieszczonymi w zbiorniku (2) czujnikiem poziomu cieczy (22), czujnikiem maksymalnej temperatury cieczy (23), czujnikiem zadanej temperatury (24) i grzałką (25), przy czym grzałka (25) umieszczona jest nad dnem zbiornika (2), pod pierwszą (16) i drugą rurą (17) wlotową.

2. Instalacja według zastrz. 1 znamienna tym, że odcinki rurowe (11) są umiejscowione nad zbiornikiem (2) i mają spadek w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu.

3. Instalacja według zastrz. 1 znamienna tym, że otwory w końcach pierwszej (16) i drugiej (17) rury wlotowej umiejscowione są co najmniej w dwóch rzędach, przy czym otwory w każdym kolejnym rzędzie przesunięte są względem wcześniejszego o kąt 60°.

4. Instalacja według zastrz. 1 znamienna tym, że zbiornik (2) ma eliptyczne dno (3).

5. Instalacja według zastrz. 1 znamienna tym, że pręt (14) wykonany jest z włókna szklanego.

6. Instalacja według zastrz. 1 znamienna tym, że system rurowy typu „zig-zag” wykonany jest z przeźroczystego PCV.

7. Instalacja według zastrz. 1 znamienna tym, że wykonana jest ze stali nierdzewnej typu 316.