專(zhuān)利名稱：高溫高流速?zèng)_蝕實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)設(shè)備高溫沖刷腐蝕測(cè)試，具體地說(shuō)是一種用于工業(yè)生產(chǎn)工藝裝置的高溫高流速?zèng)_蝕實(shí)驗(yàn)裝置。
運(yùn)行于石油化工、醫(yī)藥、電力、食品工業(yè)等領(lǐng)域的設(shè)備經(jīng)常會(huì)遇到高溫沖蝕問(wèn)題。例如，在煉油工業(yè)中，就存在著環(huán)烷酸及硫化物的高溫沖蝕問(wèn)題，這一問(wèn)題已困擾了全世界煉油界近一個(gè)世紀(jì)，至今仍未得到徹底解決。在我國(guó)，隨著石油加工工業(yè)所用進(jìn)口中東原油所占比例的增大，以及國(guó)內(nèi)油田的進(jìn)一步深度開(kāi)采，原油中硫含量和酸值會(huì)逐漸升高，如不采取相應(yīng)的技術(shù)措施和對(duì)策，就會(huì)使我國(guó)煉油行業(yè)面臨越來(lái)越嚴(yán)峻的設(shè)備腐蝕問(wèn)題。
煉油工業(yè)中的設(shè)備腐蝕問(wèn)題與企業(yè)的開(kāi)工周期和成本密切相關(guān)。由于原油中的腐蝕介質(zhì)種類(lèi)復(fù)雜，影響因素眾多，同時(shí)，在煉油裝置中，高溫腐蝕發(fā)生的地方，往往也伴隨著高流速因素。要弄清各腐蝕介質(zhì)及影響因素在材料腐蝕中的作用，工作量及難度都是很大的。由原油中的環(huán)烷酸和硫化物引起的高溫高流速?zèng)_刷腐蝕在國(guó)際上歷來(lái)是煉油行業(yè)研究的重點(diǎn)。目前，美國(guó)的INTERCORR.INTERNATIONAL，INC。從1993年就開(kāi)始研究尋找原油腐蝕性評(píng)價(jià)的綜合方法，現(xiàn)已獲得了全世界21個(gè)能源公司65萬(wàn)美元的資助，其研究?jī)?nèi)容包括環(huán)烷酸的類(lèi)型、含量；H2S濃度；溫度；流速(0～70m/s)以及合金含量(0～24％Cr，0～6％Mo)等因素，其中環(huán)烷酸和硫化物的高溫沖蝕是其研究?jī)?nèi)容之一。國(guó)內(nèi)外一些科研院所及生產(chǎn)企業(yè)的研究機(jī)構(gòu)曾經(jīng)對(duì)煉油環(huán)境中的各類(lèi)腐蝕及防護(hù)問(wèn)題進(jìn)行了大量調(diào)查研究，雖然取得了一些數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)，但大部分是根據(jù)生產(chǎn)裝置在檢修周期中的腐蝕或在現(xiàn)場(chǎng)掛片試驗(yàn)得來(lái)的數(shù)據(jù)，由于任何煉廠都不可能長(zhǎng)期煉制相同或相似的原油，所以掛片試驗(yàn)的數(shù)據(jù)無(wú)法反映原油中各種腐蝕介質(zhì)中不同因素對(duì)材料耐蝕性的影響。而實(shí)驗(yàn)室中則可以將影響材料耐蝕性的各個(gè)因素分開(kāi)或合并在一起進(jìn)行研究，以便更加科學(xué)地考察原油及其餾分中各種腐蝕介質(zhì)在溫度、流速、濃度以及材料冶金因素等方面與材料耐蝕性的相互關(guān)系?，F(xiàn)在，除這些掛片數(shù)據(jù)外，已有的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)也多是在靜止條件下或在高壓釜中旋轉(zhuǎn)得來(lái)的。而靜止和高壓釜中旋轉(zhuǎn)的條件也不可能真正反映出材料在高溫高流速條件下的沖刷腐蝕行為。因此設(shè)計(jì)一套能夠模擬高溫高流速介質(zhì)環(huán)境的實(shí)驗(yàn)裝置，不僅是研究煉油裝置中高溫環(huán)烷酸和硫化物沖刷腐蝕的需求，也是研究其他工業(yè)環(huán)境中高溫高流速條件下的沖刷腐蝕的需求。
由于目前沒(méi)有能夠進(jìn)行高溫沖蝕實(shí)驗(yàn)的相應(yīng)設(shè)備，因此人們?cè)谶x擇這些高溫高流速環(huán)境下使用的設(shè)備材料時(shí)，只能使用常規(guī)實(shí)驗(yàn)裝置(靜態(tài)或低流速)來(lái)選材，或依靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)選材。這樣勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生選材不當(dāng)?shù)暮蠊瑫?huì)給社會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的還會(huì)造成人身傷亡事故。要在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)高溫沖蝕環(huán)境的模擬非常困難。而且由于在某些生產(chǎn)工藝過(guò)程中的高溫沖蝕環(huán)境中，存在易燃易爆的介質(zhì)，因此要進(jìn)行這些環(huán)境下的高溫沖蝕尤為困難。
針對(duì)我國(guó)目前還沒(méi)有可進(jìn)行高溫高流速?zèng)_蝕實(shí)驗(yàn)的裝置的狀況，本發(fā)明的目的是提供一種能模擬工業(yè)環(huán)境中高溫高流速條件、用于工業(yè)生產(chǎn)工藝裝置中設(shè)備材料高溫介質(zhì)沖蝕測(cè)試的高溫高流速?zèng)_蝕實(shí)驗(yàn)裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案是由儲(chǔ)液罐、緩沖罐、過(guò)濾器、計(jì)量泵、加熱爐、換熱器、樣品室、氮?dú)馄拷M成，其中與緩沖罐相連的儲(chǔ)液罐底部經(jīng)放液閥、過(guò)濾器、計(jì)量泵及多級(jí)加熱爐至樣品室，在加熱爐之間設(shè)有2組換熱器，最后一級(jí)加熱爐一方面與樣品室之間設(shè)有進(jìn)出口閥，另一方面與換熱器之間設(shè)有旁路閥，與旁路閥連接的換熱器與另一換熱器串聯(lián)后至儲(chǔ)液罐，氮?dú)馄拷?jīng)氣體置換閥至加熱爐；本發(fā)明的基本原理是將調(diào)好腐蝕介質(zhì)含量的實(shí)驗(yàn)液體加熱到一定的溫度，并使之循環(huán)流動(dòng)，以產(chǎn)生所需要的溫度及流速，將試樣放置到具有一定溫度和流速條件的測(cè)試段，以試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)液體對(duì)材料的沖刷腐蝕。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)由于本發(fā)明采用多級(jí)加熱爐結(jié)構(gòu)，使其實(shí)驗(yàn)溫度可達(dá)到350℃，流速達(dá)49m/s，測(cè)試效果好；本發(fā)明可以模擬煉油環(huán)境中的高溫環(huán)烷酸及硫化物腐蝕，還能為相關(guān)研究提供測(cè)試；另外，本發(fā)明成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于推廣。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明在測(cè)試A3鋼在含環(huán)烷酸的油液中，在220℃-320℃之間的沖蝕和靜態(tài)腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1所示，本發(fā)明由儲(chǔ)液罐1、緩沖罐2、過(guò)濾器3、計(jì)量泵4、加熱爐5、換熱器6、樣品室7、氮?dú)馄?組成，其中與緩沖罐2相連的儲(chǔ)液罐1底部經(jīng)放液閥9、過(guò)濾器3、計(jì)量泵4及5級(jí)加熱爐5至樣品室7，在加熱爐5之間設(shè)有2組換熱器6，最后一級(jí)加熱爐5一方面與樣品室7之間設(shè)有進(jìn)出口閥14，另一方面與換熱器6之間設(shè)有旁路閥15，與旁路閥15連接的換熱器6與另一換熱器串聯(lián)后至儲(chǔ)液罐1，氮?dú)馄?經(jīng)氣體置換閥12至加熱爐5；所述儲(chǔ)液罐1外側(cè)加設(shè)有瓦式加熱器16；所述加熱爐5為管式加熱爐與換熱器6之間串聯(lián)連接；本發(fā)明采用高溫計(jì)量泵4，管路通過(guò)法蘭連接，安裝5級(jí)加熱爐5，通過(guò)熱電偶10選四控溫點(diǎn)，另選四點(diǎn)裝壓力表11用于檢測(cè)不同位置壓力變化。
本發(fā)明工作過(guò)程如下在樣品室7放置好受沖刷試樣，并在樣品室7出口管路上放置好靜浸試樣，關(guān)閉好樣品室7；依次關(guān)閉儲(chǔ)液罐1底放液閥門(mén)、管路上氣體置換閥門(mén)12、緩沖罐放空閥13及緩沖罐2底閥；在儲(chǔ)液罐1內(nèi)加入20L試驗(yàn)液體，啟動(dòng)計(jì)量泵4，使管路充滿實(shí)驗(yàn)液體，然后再向儲(chǔ)液罐1內(nèi)加入10L試驗(yàn)液體，然后蓋上儲(chǔ)液罐1法蘭；從氣體置換閥門(mén)12處向管路內(nèi)注入N2，并保證全部管路暢通，待壓力達(dá)到0.2MPa時(shí)，關(guān)閉N2，打開(kāi)緩沖罐2放空閥13，待系統(tǒng)壓力降至零時(shí)，關(guān)閉緩沖罐2放空閥13；然后向管路內(nèi)再次注入N2，置換裝置內(nèi)空氣，如此置換5次后，關(guān)閉置換氣體閥門(mén)12，關(guān)閉緩沖罐2放空閥13；然后將貯液罐1中的液體預(yù)熱到一定溫度(此溫度低于計(jì)量泵4的許用溫度)，使液體經(jīng)過(guò)濾器3進(jìn)入計(jì)量泵4然后到達(dá)加熱爐5、兩組換熱器6，液體出換熱器6后再進(jìn)入加熱爐5，繼續(xù)加熱，出最后一級(jí)加熱爐5后，如果液體溫度未達(dá)到試驗(yàn)所要求的溫度，則關(guān)閉進(jìn)入試品室7的進(jìn)出口閥14，開(kāi)啟直接進(jìn)入換熱器6的旁路閥15，使液體經(jīng)換熱器6回到貯液罐1，形成循環(huán)回路，液體如此循環(huán)并被加熱；待液體出加熱爐5時(shí)溫度達(dá)到試驗(yàn)所需要的溫度時(shí)，在液體出加熱爐6處開(kāi)啟進(jìn)入試樣室3的進(jìn)出口閥14，而關(guān)閉直接進(jìn)入換熱器6的旁路閥15；液體經(jīng)過(guò)樣品室7時(shí)，以噴射狀態(tài)沖擊試樣，形成高溫高流速?zèng)_刷環(huán)境；這種進(jìn)入樣品室7的液體，經(jīng)樣品室7進(jìn)出口閥14后再經(jīng)過(guò)換熱器6回到貯液罐1，如此讓液體在出加熱爐5后進(jìn)入樣品室7時(shí)達(dá)到一定溫度的條件下循環(huán)，就可以測(cè)試出液體在高溫高流速條件下對(duì)試樣的沖刷腐蝕作用；同時(shí)，在樣品室7內(nèi)液體沖刷不到的區(qū)域(可以近似地認(rèn)為是靜浸條件)放置一試樣，可測(cè)試液體在與沖刷條件相同溫度的靜浸條件下對(duì)材料的腐蝕作用；試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，先開(kāi)啟加熱爐5出口直接進(jìn)入換熱器6的旁路閥15，然后關(guān)閉樣品室7進(jìn)出口閥14，同時(shí)停止加熱工作，待液體降溫后，停止循環(huán)，取出試樣，進(jìn)行分析。
如圖2所示，為采用本發(fā)明在測(cè)試A3鋼在含環(huán)烷酸的油液中，在220℃-320℃之間的沖蝕和靜態(tài)腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果。其中總酸值為6.0毫克氫氧化鉀/克，□表示49米/秒、時(shí)間為10小時(shí)；■表示0米/秒、時(shí)間為10小時(shí)。
本發(fā)明所述加熱爐亦可為內(nèi)置棒式加熱器的加熱裝置。
權(quán)利要求
1.一種高溫高流速?zèng)_蝕實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于由儲(chǔ)液罐(1)、緩沖罐(2)、過(guò)濾器(3)、計(jì)量泵(4)、加熱爐(5)、換熱器(6)、樣品室(7)、氮?dú)馄?8)組成，其中與緩沖罐(2)相連的儲(chǔ)液罐(1)底部經(jīng)放液閥(9)、過(guò)濾器(3)、計(jì)量泵(4)及多級(jí)加熱爐(5)至樣品室(7)，在加熱爐(5)之間設(shè)有2組換熱器(6)，最后一級(jí)加熱爐(5)一方面與樣品室(7)之間設(shè)有進(jìn)出口閥(14)，另一方面與換熱器(6)之間設(shè)有旁路閥(15)，與旁路閥(15)連接的換熱器(6)與另一換熱器串聯(lián)后至儲(chǔ)液罐(1)，氮?dú)馄?8)經(jīng)氣體置換閥(12)至加熱爐(5)。
2.按照權(quán)利要求1所述高溫高流速?zèng)_蝕實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述儲(chǔ)液罐(1)外側(cè)加設(shè)有瓦式加熱器(16)。
3.按照權(quán)利要求1所述高溫高流速?zèng)_蝕實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述加熱爐(5)為管式加熱爐或內(nèi)置棒式加熱器的加熱裝置，所述加熱爐與換熱器(6)之間串聯(lián)連接。
4.按照權(quán)利要求1所述高溫高流速?zèng)_蝕實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述加熱爐(5)安裝級(jí)數(shù)為4-6范圍內(nèi)。
全文摘要
一種高溫高流速?zèng)_蝕實(shí)驗(yàn)裝置,由儲(chǔ)液罐、緩沖罐、過(guò)濾器、計(jì)量泵、加熱爐、換熱器、樣品室、氮?dú)馄拷M成,與緩沖罐相連的儲(chǔ)液罐底部經(jīng)放液閥、過(guò)濾器、計(jì)量泵及多級(jí)加熱爐至樣品室,在加熱爐之間設(shè)有2組換熱器,最后一級(jí)加熱爐一方面與樣品室間設(shè)進(jìn)出口閥,另一方面與換熱器間設(shè)旁路閥,與旁路閥連接的換熱器與另一換熱器串聯(lián)后至儲(chǔ)液罐,氮?dú)馄拷?jīng)氣體置換閥至加熱爐。它能模擬工業(yè)環(huán)境中高溫高流速條件,用于設(shè)備材料高溫介質(zhì)沖蝕測(cè)試。
文檔編號(hào)G01N17/00GK1363835SQ01106059
公開(kāi)日2002年8月14日 申請(qǐng)日期2001年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月10日
發(fā)明者敬和民, 吳欣強(qiáng), 鄭玉貴, 龍康, 姚治銘, 柯偉, 崔學(xué)順 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所