專利名稱：：評價材料抗露點腐蝕的測試裝置及測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種評價材料抗硫酸露點腐蝕性能優(yōu)劣的測試裝置及其測試方法。更具體地說，本發(fā)明通過模擬加熱爐對流段、省煤器、鍋爐的現(xiàn)場工況，定量評價不同材料抗硫酸露點腐蝕性能的優(yōu)劣。技術(shù)背景含硫燃料燃燒后的氣體用來加熱工藝介質(zhì)或提供一定的熱量。燃料中含有的硫化物燃燒后生成二氧化硫氣體(so2)，其中一部分二氧化硫氣體被煙氣中含有的氧氧化成三氧化硫(S03)，進而與氣體中的水蒸氣結(jié)合生成硫酸(H2S04)。由于所生成的硫酸會在廢氣預熱器、空氣預熱器、煙道等溫度低處凝聚而引起腐蝕，因此，這種現(xiàn)象被稱為硫酸露點腐蝕。在石化公司煉油廠和化工廠加熱爐對流段爐管及空氣預熱器中普遍存在著低溫露點腐蝕一S02、S03-H20型腐蝕，包括常減壓裝置、焦化裝置、制氫裝置、乙烯裝置、動力鍋爐省煤器、催化裝置廢熱鍋爐等，在引風機擋板、集塵器、煙道和煙閨等與含硫燃料燃燒廢氣接觸的低溫部位也存在低溫露點腐蝕。一旦存在露點腐蝕，其腐蝕速率很高，可達23mm/a。低溫露點腐蝕造成加熱爐對流段釘頭管、空氣預熱器、省煤器等腐蝕穿孔，運行時間短，非計劃停車多。如某石化公司重油催化裂化裝置余熱鍋爐加熱爐省煤器雖然排煙溫度達到17(TC，但使用僅20多天就穿孔了。隨著原油中硫含量增加，尤其煉制高硫原油比例大幅度提高，含硫煙氣的硫酸露點腐蝕問題日趨嚴重。因而，露點腐蝕引起的設(shè)備腐蝕失效己成為制約煉油生產(chǎn)裝置長周期平穩(wěn)運行的瓶頸。露點，從化學觀點解釋是水蒸汽開始凝結(jié)的溫度，從氣象學觀點解釋是空氣未經(jīng)額外的濕度增加或壓力改變而冷卻至飽和的溫度，溫度更低時將促成凝結(jié)。但從微觀上解釋是凝結(jié)物從液體表面蒸發(fā)的速率與其蒸汽凝結(jié)的速率相等時的溫度。露點腐蝕是飽和蒸汽因冷卻而凝結(jié)成液體對材料造成的腐蝕，在腐蝕八大形態(tài)中，它屬于均勻腐蝕，當然蒸汽并不一定是單指水蒸汽。露點腐蝕與一般液體腐蝕不同之處在于后者未經(jīng)飽和蒸汽冷卻而直接由液體對材料整體進行腐蝕，前者則是一層一層地結(jié)露后才進行腐蝕，因此腐蝕速率受凝結(jié)速率與凝結(jié)物擴散至材料表面之速率所限制，但液體腐蝕不受此種因素影響。冷凝硫酸有兩大危害一是腐蝕設(shè)備，二是吸附煙灰，從而構(gòu)成難以清除的粘性積灰。因此，最好的措施是降低煙氣露點和提高換熱面壁溫，使設(shè)備在露點以上運行。通常可以采用以下措施使用低硫燃料降低煙氣露點；提高冷介質(zhì)的進口溫度或提高換熱面金屬的表面溫度，避免酸的"露點"出現(xiàn)；注入添加劑；選用耐硫酸露點腐蝕材料；采用耐蝕防護涂層。在國家不斷倡導"節(jié)能減排"的號召下，企業(yè)為了提高熱效率，盡量降低排煙溫度，造成露點腐蝕問題的出現(xiàn)不可避免，在加熱爐對流段、省煤器的換熱管等低溫部位大量地采用抗露點腐蝕材料。在不同的腐蝕環(huán)境中，選擇相應(yīng)的耐蝕材料問題，歸根結(jié)底是一個技術(shù)經(jīng)濟問題。在實際應(yīng)用中，若選擇較可靠的材料，必定會加大工程建設(shè)投資；若選擇較低檔的材料，但事故率可能會增加并最終影響經(jīng)濟效益。因此，建立一套合理的材料露點腐蝕裝置如何評價不同材料抗硫酸腐蝕性能的優(yōu)劣成為正確選材的關(guān)鍵。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一套評價材料抗露點腐蝕性能的測試裝置，并提供評價測試方法。本發(fā)明所要解決的問題是在實驗室建立一套材料抗露點腐蝕評價裝置，克服現(xiàn)有實驗室無法正確評價材料抗露點腐蝕性能。本發(fā)明采取的露點腐蝕評價裝置，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，評價結(jié)果與實際考核相符。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種評^r材料抗露點腐蝕性能的測試裝置，主要包括壓縮空氣裝置、so2氣瓶、恒溫水浴裝置、管式加熱爐裝置和尾氣處理系統(tǒng)，其特征在于，S02氣瓶l連接干燥塔2后通過流量計3連接到氣體混合器9;空壓機4連接到干燥塔5，然后通過流量計6和置于恒溫水槽7內(nèi)的串連的鼓泡瓶8連接，再連接到氣體混合器9;混合器9的出口與加熱爐10的進口連接，加熱爐10內(nèi)放置裝有腐蝕介質(zhì)及試樣的陶瓷坩堝11，加熱爐10的排氣端連接尾氣吸收裝置12。本發(fā)明還提供一種評價材料抗露點腐蝕性能的測試方法，其特征在于，所述測試方法的步驟如下1、加熱爐中放置裝有被測試樣和腐蝕介質(zhì)陶瓷坩堝，腐蝕介質(zhì)為濃硫酸和活性碳；2、啟動空壓機，空壓機中的壓縮空氣經(jīng)干燥后進入恒溫水浴，調(diào)節(jié)空氣流量；3、S02氣瓶中的二氧化硫氣體進入到干燥塔，脫除氣體中攜帶的水分，調(diào)解氣體流量；4、步驟2和步驟3中的兩股氣體經(jīng)混合器混合后通入管式加熱爐；5、處理尾氣；其中，空氣流量為1000~2000ml/min，S02氣體流量為10~50ml/min，恒溫水浴溫度控制在6095'C，加熱爐溫度控制在6020(TC，腐蝕介質(zhì)為質(zhì)量濃度為8090%的濃硫酸，實驗時間為24小時。試樣耐硫酸露點腐蝕性能的優(yōu)劣是通過稱重法來實現(xiàn)定量評價。稱重法是評價材料耐蝕性能最直接、最簡便的方法，尤其是對于小試樣更適合。采用精度為0.1mg的電子分析天平測試試樣在實驗前后重量的變化，得到不同材料在實驗條件下的腐蝕速率。有益效果本發(fā)明露點腐蝕評價裝置，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛，適合于學校、企業(yè)和研究所等單位進行材料的耐蝕性能研究。其測試方法模擬石化企業(yè)加熱爐對流段煙氣露點腐蝕情況，能夠達到定量評價不同材料抗硫酸露點腐蝕的目的圖l為裝置示意圖。其中l(wèi)-S02氣瓶；2-干燥塔；3-流量計；4-空壓機；5-干燥塔;6-流量計；7-恒溫水槽；8-鼓泡瓶；9-氣體混合器；10-管式加熱爐；11-放腐蝕介質(zhì)及試樣的陶瓷坩堝；12-尾氣吸收裝置。具體實施方式下面結(jié)合實例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但實例并不限制在本發(fā)明的保護范圍。采用本發(fā)明中的評價裝置測試碳鋼20g、奧氏體不銹鋼304、317和雙相不銹鋼2205四種金屬材料抗硫酸露點腐蝕的性能?？諝饬髁繛?L/min，S02氣體流量為20ml/min，恒溫水浴溫度控制在75°C，加熱爐溫度控制在115°C，爐內(nèi)腐蝕介質(zhì)為質(zhì)量百分比為80X10ml濃硫酸+2g活性碳。每種材料制取4個平行試樣，試樣表面用砂紙打磨、丙酮清洗后進行稱重。試樣的形狀、尺寸見表l。表l露點腐蝕試樣材料、尺寸<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>試驗過程如下啟動空壓機，空氣通過裝有硅膠的干燥塔后進入恒溫水浴中的鼓泡瓶，使空氣中帶入一定量的水汽，調(diào)節(jié)空氣流量；鋼瓶中二氧化硫氣體通過減壓閥進入到裝有硅膠的干燥塔，脫除氣體中攜帶的水分，調(diào)解氣體流量；兩股氣體經(jīng)混合后通入管式加熱爐。加熱爐中并排放置四個坩堝，坩堝中為配制的硫酸和活性碳的混合溶液，試樣浸入硫酸溶液中，試驗時間24小時。二氧化硫氣體有毒，不允許直接排放到大氣中去，所以必須對尾氣加以處理，試驗中采用質(zhì)量百分比為30%氫氧化鈉水溶液來吸收未反應(yīng)完全的二氧化硫氣體，并觀察氫氧化鈉溶液的顏色變化不斷添加氫氧化鈉，來保證pH值為堿性。試驗過程中認真檢查氣體流量是否平穩(wěn)(主要觀測流量計的數(shù)值，以及鼓泡和尾氣冒泡的情況)，維持加熱爐、恒溫水浴的溫度恒定。實驗結(jié)果見下表。表2硫酸露點腐蝕試驗的試樣的腐蝕速率<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>317639.545.77534.67051.10487.19787.7726632.785.72194.45421.26778.34742205646.725.75585.75290.00290.01870.0163625.615.56865.56650,00210.014從試驗結(jié)果可以看出，在四種測試材料中，耐硫酸露點腐蝕性能最好的材料是雙相不銹鋼2205，其次是碳鋼20g，奧氏體不銹鋼304和317耐硫酸露點腐蝕性能均較差，這與現(xiàn)場的掛片實驗相吻合。權(quán)利要求1、一種評價材料抗露點腐蝕性能的測試裝置，主要包括壓縮空氣裝置、SO2氣瓶、恒溫水浴裝置、管式加熱爐裝置和尾氣處理系統(tǒng)，其特征在于，SO2氣瓶(1)連接干燥塔(2)后通過流量計(3)連接到氣體混合器(9)；空壓機(4)連接到干燥塔(5)，然后通過流量計(6)和置于恒溫水槽(7)內(nèi)串連的鼓泡瓶(8)連接，再連接到氣體混合器(9)；混合器(9)的出口與加熱爐(10)的進口連接，加熱爐(10)內(nèi)放置裝有腐蝕介質(zhì)及試樣的陶瓷坩堝(11)，加熱爐(10)的排氣端連接尾氣吸收裝置(12)。2、一種如權(quán)利要求1所述的評價材料抗露點腐蝕性能的測試裝置采用的測試方法，其特征在于，所述測試方法的步驟如下1)、加熱爐中放置裝有被測試樣和腐蝕介質(zhì)陶瓷坩堝，腐蝕介質(zhì)為濃硫酸+活性碳；2)、啟動空壓機，空壓機中的壓縮空氣經(jīng)干燥后進入恒溫水浴，調(diào)節(jié)空氣流量；3)、S02氣瓶中的二氧化硫氣體通過減壓閥進入到干燥塔，脫除氣體中攜帶的水分，調(diào)解氣體流量；4)、步驟2)和步驟3)中的兩股氣體經(jīng)混合后通入管式加熱爐；5)、處理尾氣；其中，空氣流量為1000~2000ml/min，S02氣體流量為10-50ml/min，恒溫水浴溫度控制在6095'C，加熱爐溫度控制在6020(TC，腐蝕介質(zhì)為質(zhì)量濃度為8090%的濃硫酸，實驗時間為24小時。全文摘要本發(fā)明涉及評價材料抗硫酸露點腐蝕性能優(yōu)劣的測試裝置及測試方法。該裝置結(jié)構(gòu)為SO₂氣瓶連接干燥塔后通過流量計連接到氣體混合器；空壓機經(jīng)干燥塔通過流量計和置于恒溫水槽內(nèi)的鼓泡瓶連接，再連接到氣體混合器；混合器與加熱爐及尾氣吸收裝置串連，加熱爐10內(nèi)放置裝有腐蝕介質(zhì)及試樣的陶瓷坩堝。該裝置是通過測定試樣實驗前后的重量變化來評價的，測試時技術(shù)參數(shù)如下空氣流量為1000～2000ml/min，SO₂氣體流量為10～50ml/min，恒溫水浴溫度控制在60～95℃，加熱爐溫度控制在60～200℃，腐蝕介質(zhì)為質(zhì)量濃度為80～90％的濃硫酸，實驗時間為24小時。文檔編號G01N17/00GK101251467SQ20081003480公開日2008年8月27日申請日期2008年3月19日優(yōu)先權(quán)日2008年3月19日發(fā)明者峰侯,關(guān)有良,莉張,宏徐申請人:華東理工大學