一種可模擬復(fù)雜環(huán)境的腐蝕試驗裝置及其試驗方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種可模擬復(fù)雜環(huán)境的腐蝕試驗裝置及其試驗方法，該裝置包括對試樣進(jìn)行腐蝕試驗的動態(tài)高溫高壓釜系統(tǒng)、介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)和氣體混合系統(tǒng)；介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)配合動態(tài)高溫高壓釜系統(tǒng)使試驗環(huán)境內(nèi)的介質(zhì)更換或循環(huán)，以模擬實際工況下的溶液介質(zhì)或流速；氣體混合系統(tǒng)與動態(tài)高溫高壓釜系統(tǒng)連通配合模擬試驗所需的氣體組分和壓力環(huán)境；所述動態(tài)高溫高壓釜系統(tǒng)中設(shè)有介質(zhì)溫度控制器模擬實際工況下的溫度。本試驗裝置綜合考慮了多種試驗參數(shù)，并配有擴(kuò)展接口，可以有效的模擬多種實際工況，完成復(fù)雜環(huán)境下應(yīng)力腐蝕、均勻腐蝕、沖刷腐蝕、點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕、電化學(xué)腐蝕、涂鍍層耐蝕性評定、緩蝕劑效率評定等等多種材料腐蝕性能評價和研究，確保試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。
【專利說明】
一種可模擬復(fù)雜環(huán)境的腐蝕試驗裝置及其試驗方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于材料腐蝕性能檢測領(lǐng)域，具體涉及一種可模擬復(fù)雜環(huán)境的腐蝕試驗裝置及其試驗方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著能源工業(yè)的高速發(fā)展，核電、石油、化工、煤化工等行業(yè)裝置的使用條件越來越苛刻，在復(fù)雜腐蝕環(huán)境下服役的設(shè)備也越來越常見。但隨之而來的設(shè)備腐蝕破壞在造成巨大經(jīng)濟(jì)損失的同時，也造成了環(huán)境的破壞和人員的傷亡。
[0003]目前商用核電站主要采用輕水堆(LWR)，分為沸水堆(BWR)和壓水堆(PWR)，其中90%以上的核反應(yīng)堆的冷卻劑為高溫高壓水。全世界許多電站已經(jīng)達(dá)到或接近30?40年的設(shè)計壽命，為了節(jié)約資源和降低成本，核電的發(fā)展還要求不斷延長核電站的壽命，急需使其延長到60年甚至80年。延壽就需要掌握核電高溫高壓水中長期服役過程中的金屬材料腐蝕行為規(guī)律與性能退化機(jī)制。研究材料腐蝕行為和機(jī)理，對評價核電站用設(shè)備的安全裕度和剩余壽命，保障現(xiàn)役核電站安全運(yùn)行，有重要的理論和實際意義。
[0004]隨著油氣田的開采條件愈加苛刻，未來石油工業(yè)將面臨油氣井開采后期含水量提高，深井、超深井開發(fā)導(dǎo)致設(shè)備的工作溫度和壓力進(jìn)一步提高，油氣田中C02、H2S等多相酸性腐蝕介質(zhì)共存的復(fù)雜開采環(huán)境，給含C02、H2S油氣田的高效、安全開發(fā)和油氣的儲運(yùn)提出了很大的挑戰(zhàn)。一方面，C02、H2S等多相酸性腐蝕介質(zhì)共存的復(fù)雜開采環(huán)境共存的腐蝕體系中，多種腐蝕介質(zhì)相互影響，使其腐蝕規(guī)律變得極其復(fù)雜和難于把握;另一方面，co2、H2s的存在往往會引發(fā)設(shè)備和管道的嚴(yán)重腐蝕，從而會引發(fā)重大安全事故，帶來很嚴(yán)重的人員傷亡和重大的經(jīng)濟(jì)損失。油氣裝置迫切希望對這種復(fù)雜環(huán)境下材料的腐蝕機(jī)理進(jìn)行深入的研究以便建立機(jī)制性的預(yù)測模型和控制方法。
[0005]石油化工行業(yè)的壓力容器和壓力管道等承壓設(shè)備，在高溫、高壓、酸性、堿性、腐蝕性氣體等復(fù)雜環(huán)境下服役，因應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)腐蝕、堿脆等腐蝕破壞導(dǎo)致其發(fā)生泄漏或爆炸，化工介質(zhì)可能會直接污染大氣、水、土壤，造成人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染。
[0006]綜上，為在實際工況條件下保證設(shè)備選材的安全性，且符合經(jīng)濟(jì)性原則，試驗介質(zhì)環(huán)境應(yīng)盡量選用與實際工況條件相同的環(huán)境，以獲得材料的真實服役性能。因此，可模擬復(fù)雜環(huán)境的腐蝕試驗裝置的建立，是研究金屬材料在模擬工況下腐蝕機(jī)理和行為的首要條件，具有極為重要的的研究價值和社會價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述工程試驗需求的不足，本發(fā)明提供了一種可模擬復(fù)雜環(huán)境的腐蝕試驗裝置及其試驗方法，可以模擬溫度、壓力、流速、沖刷、介質(zhì)、氣體含量等試驗條件，接近實際的服役環(huán)境，保證試驗數(shù)據(jù)的可靠性，為試驗材料的應(yīng)用提供有效的指導(dǎo)。
[0008]本試驗裝置綜合考慮了多種試驗參數(shù)，并配有擴(kuò)展接口，可以有效的模擬實際工況，完成復(fù)雜環(huán)境下應(yīng)力腐蝕、均勻腐蝕、沖刷腐蝕、點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕、電化學(xué)腐蝕、涂鍍層耐蝕性評定、緩蝕劑效率評定等等多種材料腐蝕性能評價和研究，確保試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。
[0009]為實現(xiàn)上述目的之一提供一種可模擬復(fù)雜環(huán)境的腐蝕試驗裝置，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0010]—種可模擬復(fù)雜環(huán)境的腐蝕試驗裝置，該裝置包括對試樣進(jìn)行腐蝕試驗的動態(tài)高溫高壓釜系統(tǒng)、介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)和氣體混合系統(tǒng);介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)配合動態(tài)高溫高壓釜系統(tǒng)使試驗環(huán)境內(nèi)的介質(zhì)更換或循環(huán)，以模擬實際工況下的溶液介質(zhì)或流速;氣體混合系統(tǒng)與動態(tài)高溫高壓釜系統(tǒng)連通配合模擬試驗所需的壓力環(huán)境和試驗氣體組分;所述動態(tài)高溫高壓釜系統(tǒng)中設(shè)有介質(zhì)溫度控制器模擬實際工況下的環(huán)境溫度。
[0011]優(yōu)選的，所述動態(tài)高溫高壓釜系統(tǒng)還包括模擬實際工況環(huán)境的高溫高壓釜、確保溶液介質(zhì)成分均勻并且模擬沖刷工況的攪拌器，介質(zhì)溫度控制器設(shè)置在高溫高壓釜上對釜內(nèi)試樣進(jìn)行溫控；
[0012]所述高溫高壓釜上設(shè)有控制溶液介質(zhì)進(jìn)入的進(jìn)液口控制閥、控制溶液介質(zhì)流出的出液口控制閥；出液口下側(cè)設(shè)有用于試驗過程中提取或更換釜中試驗溶液的取液口，高溫高壓釜上還有控制取液的取液口控制閥；
[0013]在高溫高壓釜上還設(shè)置有防止釜內(nèi)壓力超過試驗設(shè)定數(shù)值的安全閥、與氣體混合系統(tǒng)連通控制進(jìn)氣的進(jìn)氣口控制閥、控制出氣的出氣口控制閥、觀察釜內(nèi)溶液介質(zhì)液位高度的液位計，其中，安全閥的管道上設(shè)有監(jiān)控釜內(nèi)壓力的壓力表。
[0014]進(jìn)一步的，所述高溫高壓釜上還設(shè)有用于擴(kuò)展外接的多個擴(kuò)展接口，其中包括外接電化學(xué)工作站的擴(kuò)展接口 1、外接動態(tài)應(yīng)變儀的擴(kuò)展接口 Π。
[0015]進(jìn)一步的，所述介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)包括儲存溶液介質(zhì)用以在不開釜或試驗過程中更換或循環(huán)釜中試驗溶液的溶液罐、連通高溫高壓釜與溶液罐形成循環(huán)回路的第一高壓循環(huán)栗和第二高壓循環(huán)栗，其中，溶液罐上還設(shè)有介質(zhì)循環(huán)溫控器；
[0016]所述溶液罐上設(shè)有防止內(nèi)壓力超過試驗設(shè)定數(shù)值的安全閥、控制向罐中加液的加液口控制閥、控制出氣的出氣口控制閥、控制向釜中輸液的出液口控制閥、用于向罐中循環(huán)試驗溶液的回流控制閥；其中，安全閥的管道上設(shè)有監(jiān)控溶液罐內(nèi)壓力的壓力表。
[0017]進(jìn)一步的，所述出液口控制閥的輸出端通過第一高壓循環(huán)栗與進(jìn)液口控制閥相連；回流控制閥在第二高壓循環(huán)栗左右兩側(cè)分別設(shè)置，其中一個閥的輸入端與出液口控制閥相連、另一個閥的輸出端直接連通溶液罐。
[0018]進(jìn)一步的，所述氣體混合系統(tǒng)包括氣體混合罐、以并聯(lián)方式連通氣體混合罐的多個試驗氣體瓶，其中，氣體混合罐通過出氣口控制閥與進(jìn)氣口控制閥連通，任一試驗氣體瓶均通過氣體質(zhì)量流量計及充氣控制閥與氣體混合罐連通；
[0019]所述氣體混合罐上還連接有防止罐內(nèi)壓力超過試驗設(shè)定數(shù)值的安全閥，安全閥的管道上設(shè)有監(jiān)控罐內(nèi)壓力的壓力表，氣體混合罐內(nèi)還設(shè)有混合氣體的攪拌器。
[0020]進(jìn)一步的，所述氣體混合罐還設(shè)有多個擴(kuò)展接口以實現(xiàn)向罐內(nèi)通入不同組分的氣體;所述出氣口控制閥與進(jìn)氣口控制閥之間設(shè)有增壓栗;所述氣體混合罐上還設(shè)有確保罐中所有組分的氣體始終保持氣態(tài)的氣體溫度控制器。
[0021 ]本發(fā)明的目的之二是提供上述試驗裝置的試驗方法，采用了以下技術(shù)方案，具體步驟如下:
[0022]I)根據(jù)試驗技術(shù)要求，將制備好的試樣放置或懸掛在高溫高壓釜中，關(guān)閉高溫高壓釜；
[0023]2)根據(jù)試驗技術(shù)要求，配制試驗溶液，倒入溶液罐，關(guān)閉溶液罐，并將溶液通過溶液罐導(dǎo)入高溫高壓釜中，根據(jù)試驗需要，選擇是否需要向溶液罐中倒入溶液；
[0024]3)將氣體混合系統(tǒng)中的一個試驗氣體瓶作為氮?dú)馄?，打開該氣瓶、與該氣瓶相連的氣體質(zhì)量流量計和進(jìn)氣口控制閥，再打開出氣口控制閥、進(jìn)氣口控制閥和出氣口控制閥，將他通入釜內(nèi)的試驗溶液中除氧；
[0025]4)除氧結(jié)束后，關(guān)閉所有閥門；根據(jù)試驗技術(shù)要求，精確計算氣體組分，通過氣體質(zhì)量流量計分別計量，打開相應(yīng)充氣控制閥，將試驗氣體分別通入氣體混合罐中，啟動攪拌器，確?；旌蠚怏w組分均勻；如果混合氣體中一種或幾種氣體在常溫下的飽和蒸汽壓低于氣體混合罐中的總壓，啟動氣體溫度控制器，加熱罐中的混合氣體，確保罐中所有組分的氣體始終保持氣態(tài)；
[0026]5)打開出氣口控制閥、增壓栗和進(jìn)氣口控制閥，將混合好的氣體通入高溫高壓釜內(nèi)的試驗溶液中，觀察壓力表，直至達(dá)到試驗要求壓力，并維持壓力穩(wěn)定；
[0027]6)通氣的同時，啟動介質(zhì)溫度控制器，設(shè)定好試驗溫度，開始加熱溶液介質(zhì)，整個試驗過程中，溶液保持在設(shè)定溫度；
[0028]7)根據(jù)需要啟動攪拌器，保持溶液成分混和均勻并模擬沖刷腐蝕。
[0029]8)根據(jù)需要啟動冷凝器，保持高溫高壓釜內(nèi)的溶液量，溶液量不足時，通過溶液灌補(bǔ)充，補(bǔ)充的溶液必須先除氧。
[0030]優(yōu)選的，若試驗期間需要更換試驗溶液，更換試驗溶液的步驟為:
[0031 ] S1、關(guān)閉出氣口控制閥、增壓栗和進(jìn)氣口控制閥，打開出氣口控制閥，將釜內(nèi)的壓力恢復(fù)常壓；
[0032]S2、開啟出液口控制閥和取液口控制閥，將釜中原試驗介質(zhì)排盡后，關(guān)閉出液口控制閥和取液口控制閥；
[0033 ] S3、通過加液口控制閥將試驗溶液加入溶液罐，打開出液口控制閥、第一高壓循環(huán)栗和進(jìn)液口控制閥，將試驗溶液加到釜中，觀察液位計，加到合適溶液量確保試樣全浸或部分浸入溶液中后，關(guān)閉進(jìn)液口控制閥、第一高壓循環(huán)栗和出液口控制閥，即完成對試驗溶液的更換。
[0034]優(yōu)選的，若試驗期間需要溶液循環(huán)，循環(huán)試驗溶液的步驟為:關(guān)閉取液口控制閥，開啟出液口控制閥、第二高壓循環(huán)栗、回流控制閥、液口控制閥、第一高壓循環(huán)栗和進(jìn)液口控制閥，保持循環(huán)。
[0035]本發(fā)明的有益效果在于:
[0036]I)、本發(fā)明高溫高壓釜能夠提供恒定的溫度，保持恒定的壓力，提供流動的介質(zhì)，可以模擬溫度、壓力、流速、沖刷、介質(zhì)、氣體含量等試驗條件，接近實際的服役環(huán)境，保證試驗數(shù)據(jù)的可靠性，為試驗材料的應(yīng)用提供有效的指導(dǎo)。
[0037]當(dāng)釜內(nèi)壓力升高超過規(guī)定值時，安全閥a能夠通過向系統(tǒng)外排放氣體來防止釜內(nèi)壓力超過規(guī)定數(shù)值，排出的氣體經(jīng)導(dǎo)流管導(dǎo)向?qū)ｉT的吸收裝置，進(jìn)行廢氣吸收，確保設(shè)備和試驗人員的安全;介質(zhì)攪拌器可以使溶液介質(zhì)流動，模擬沖刷的腐蝕工況;冷凝器可以在連續(xù)鼓泡狀態(tài)下減少溶液損失;液位計可以實時觀察釜內(nèi)溶液液位高度，溶液量不夠時可以通過BI補(bǔ)充。擴(kuò)展接口可以外接電化學(xué)工作站或動態(tài)應(yīng)變儀等，采集更多的數(shù)據(jù)，更全面的研究材料的腐蝕行為和機(jī)理。
[0038]2)、本發(fā)明介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)不開釜更換試驗介質(zhì)、在試驗周期內(nèi)保持溶液循環(huán)，溶液罐用來盛裝配置好的溶液介質(zhì)，通過兩個高壓循環(huán)栗可以保持溶液在高溫高壓釜和溶液罐之間循環(huán)，配合閥門使用，實現(xiàn)不開釜更換溶液。
[0039]其中，安全閥能夠通過向系統(tǒng)外排放介質(zhì)來防止罐內(nèi)壓力超過設(shè)定數(shù)值，確保設(shè)備和試驗人員的安全;取液口可以在任何時間任何階段提取出釜內(nèi)溶液，便于試驗人員了解試驗過程中的參數(shù)。
[0040]3)、本發(fā)明中氣體質(zhì)量流量計能夠?qū)崿F(xiàn)將不同組分的氣體精確的混合在氣體混合罐中，從而氣體混合系統(tǒng)可以通過增壓栗將氣體混合罐中精確配比的混合氣體通入高溫高壓釜中。
[0041 ]其中，氣體溫度控制器可以加熱混合罐，避免在較低壓力下某一氣體液化，確?；旌瞎拗械臍怏w始終為氣態(tài);氣體攪拌器用于保證不同組分的氣體充分混合;安全閥c能夠通過向系統(tǒng)外排放氣體來防止罐內(nèi)壓力超過設(shè)定數(shù)值，確保設(shè)備和試驗人員的安全;增壓栗將精確配比的混合氣通入到高溫高壓釜中，并提供試驗所需的壓力環(huán)境;擴(kuò)展接口可以增加氣體的種類，模擬更加復(fù)雜的氣體環(huán)境。
[0042]4)、綜上所述，本發(fā)明裝置采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有多個擴(kuò)展接口，操作方便，試驗參數(shù)控制精確，能模擬高溫、高壓、含不同組分氣體、不同含量溶液介質(zhì)、流動、沖刷等復(fù)雜環(huán)境，為金屬材料在復(fù)雜環(huán)境下的抗腐蝕性能研究和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，具有較大的推廣應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0043]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡示圖。
[0044]圖中標(biāo)注符號的含義如下:
[0045]A-動態(tài)高溫高壓釜系統(tǒng)
[0046]Al-高溫高壓釜A2-介質(zhì)溫度控制器A3-攪拌器a A4_壓力表a
[0047]A5-安全閥a A6_進(jìn)氣口控制閥A7_出氣口控制閥a A70-冷凝器
[0048]A8-液位計A9-擴(kuò)展接口 I AlO-擴(kuò)展接口 Π
[0049]AU-進(jìn)液口控制閥A12-出液口控制閥A13-取液口控制閥
[0050]B-介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)
[0051 ]B1-溶液罐B2-第二高壓循環(huán)栗B3-第一高壓循環(huán)栗
[0052]B4-壓力表b B5-安全閥b B6-加液口控制閥B7-出液口控制閥b
[0053]B8-回流控制閥B9-介質(zhì)循環(huán)溫控器BlO-出氣口控制閥b
[0054]C-氣體混合系統(tǒng)
[0055]Cl-氣體混合罐C2-氣體溫度控制器C3-增壓栗
[0056]C4-氣體質(zhì)量流量計I C5-氣體質(zhì)量流量計Π C6-氣體質(zhì)量流量計ΙΠ
[0057]C7-壓力表c C8-安全閥c C9-攪拌器c ClO-充氣控制閥I
[0058]Cll-充氣控制閥Π C12-充氣控制閥ΙΠ C13-出氣口控制閥
[0059]C14-擴(kuò)展接口 I C15-擴(kuò)展接口 Π C16-擴(kuò)展接口 ΙΠ
【具體實施方式】
[0060]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0061]一種可模擬復(fù)雜環(huán)境的腐蝕試驗裝置，如圖1所示，該裝置包括對試樣進(jìn)行腐蝕試驗的動態(tài)高溫高壓釜系統(tǒng)A、介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)B和氣體混合系統(tǒng)C;介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)B配合動態(tài)高溫高壓釜系統(tǒng)A使試驗環(huán)境內(nèi)的介質(zhì)更換或循環(huán)，以模擬實際工況下的溶液介質(zhì)或流速;氣體混合系統(tǒng)C與動態(tài)高溫高壓釜系統(tǒng)A連通配合模擬試驗所需的氣體組分和壓力環(huán)境。
[0062]動態(tài)高溫高壓釜系統(tǒng)A
[0063]動態(tài)高溫高壓釜系統(tǒng)A包括:高溫高壓釜Al—一模擬實際工況下的溶液介質(zhì)、溫度、壓力等試驗環(huán)境;設(shè)置在高溫高壓釜Al上的介質(zhì)溫度控制器A2—一依靠測溫儀溫度檢測數(shù)據(jù)線和測溫儀溫度反饋數(shù)據(jù)線實現(xiàn)對釜內(nèi)試樣的溫控目的，通過測量溶液介質(zhì)的溫度，以達(dá)成控制試樣溫度的效果，控制精度為±0.5°C，測溫范圍為室溫至300°C;攪拌器aA3一一確保溶液介質(zhì)成分均勻并且模擬沖刷工況。
[0064]在高溫高壓釜Al上設(shè)置有防止釜內(nèi)壓力超過試驗設(shè)定數(shù)值的安全閥aA5、與氣體混合系統(tǒng)C連通控制進(jìn)氣的進(jìn)氣口控制閥A6、控制出氣的出氣口控制閥A7、用于觀察釜內(nèi)溶液介質(zhì)液位高度的液位計A8，其中，安全閥aA5的管道上設(shè)有監(jiān)控釜內(nèi)壓力的壓力表aA4;出氣口控制閥A7處設(shè)有冷凝器A70，用于排氣時對氣體冷凝，減少試驗溶液的損失。
[0065]所述高溫高壓釜Al上還設(shè)有控制溶液介質(zhì)進(jìn)入的進(jìn)液口控制閥All、控制溶液介質(zhì)流出的出液口控制閥aA12;出液口下側(cè)設(shè)有用于試驗過程中提取或更換釜中試驗溶液的取液口，高溫高壓釜Al上還控制取液的取液口控制閥Al3。
[0066]并且，所述高溫高壓釜Al上還設(shè)有用于擴(kuò)展外接的多個擴(kuò)展接口，其中包括外接電化學(xué)工作站的擴(kuò)展接口 IA9、外接動態(tài)應(yīng)變儀的擴(kuò)展接口 Π A10。
[0067]介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)B
[0068]所述介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)B包括:溶液罐BI—一儲存溶液介質(zhì)用以在不開釜或試驗過程中更換或循環(huán)釜中試驗溶液，溶液罐BI上還設(shè)有介質(zhì)循環(huán)溫控器B9(為了保證試驗的真實可靠性，有的試驗溶液需要到測試溫度后才能與試樣接觸，不能直接導(dǎo)入高溫高壓釜Al然后再去利用介質(zhì)溫度控制器A2進(jìn)行加熱)；
[0069]第一高壓循環(huán)栗B3和第二高壓循環(huán)栗B2—一連通高溫高壓釜Al與溶液罐BI形成循環(huán)回路；
[0070]所述溶液罐BI上設(shè)有防止內(nèi)壓力超過試驗設(shè)定數(shù)值的安全閥bB5、控制向罐中加液的加液口控制閥B6、控制向釜中輸液的出液口控制閥bB7、用于向罐中循環(huán)試驗溶液的回流控制閥B8、控制出氣的出氣口控制閥bB10;其中，安全閥bB5的管道上設(shè)有監(jiān)控溶液罐BI內(nèi)壓力的壓力表bB4。
[0071]具體的，所述出液口控制閥bB7的輸出端通過第一高壓循環(huán)栗B3與進(jìn)液口控制閥All相連；回流控制閥B8在第二高壓循環(huán)栗B2左右兩側(cè)分別設(shè)置，其中一個閥的輸入端與出液口控制閥A12相連、另一個閥的輸出端直接連通溶液罐BI。
[0072]氣體混合系統(tǒng)C
[0073]所述氣體混合系統(tǒng)C包括:氣體混合罐Cl;氣體溫度控制器C2—一依靠測溫儀溫度檢測數(shù)據(jù)線和測溫儀溫度反饋數(shù)據(jù)線實現(xiàn)對罐內(nèi)混合氣體的加熱和溫控目的，保證試驗氣體以氣態(tài)的形式存在，控制精度為±0.5°C，測溫范圍為室溫至300°C;以并聯(lián)方式連通氣體混合罐Cl的多個試驗氣體瓶(如圖中的氣瓶1、氣瓶π、氣瓶m)，其中，氣體混合罐Cl通過出氣口控制閥C13與進(jìn)氣口控制閥A6連通，任一試驗氣體瓶均通過氣體質(zhì)量流量計及充氣控制閥與氣體混合罐Cl連通(氣瓶I通過氣體質(zhì)量流量計IC4及充氣控制閥IClO、氣瓶Π通過氣體質(zhì)量流量計π C5及充氣控制閥π Cl 1、氣瓶m通過氣體質(zhì)量流量計mc6及充氣控制閥mci2與氣體混合罐Cl連通)。
[0074]所述氣體混合罐Cl上還連接有防止罐內(nèi)壓力超過試驗設(shè)定數(shù)值的安全閥cC8，安全閥CC8的管道上設(shè)有監(jiān)控罐內(nèi)壓力的壓力表CC7，氣體混合罐Cl內(nèi)還設(shè)有混合氣體的攪拌器 CC9。
[0075]所述氣體混合罐Cl還設(shè)有多個擴(kuò)展接口以實現(xiàn)向罐內(nèi)通入不同組分的氣體(如圖1中的擴(kuò)展接口 IC14、擴(kuò)展接口 Π C15和擴(kuò)展接口 IIIC16);所述出氣口控制閥C13與進(jìn)氣口控制閥A6之間設(shè)有增壓栗C3。
[0076]下面結(jié)合附圖對本裝置的正常工作流程(以2種混合氣體為例)作出如下的詳細(xì)說明。
[0077]I)根據(jù)試驗技術(shù)要求，將制備好的試樣放置或懸掛在高溫高壓釜Al中，關(guān)閉高溫高壓爸Al。
[0078]2)根據(jù)試驗技術(shù)要求，配制試驗溶液，倒入溶液罐BI，關(guān)閉溶液罐BI，并將溶液通過溶液罐BI導(dǎo)入高溫高壓釜Al中。
[0079]3)打開氣瓶1、質(zhì)量流量計IC4、進(jìn)氣口控制閥IClO、出氣口控制閥C13、進(jìn)氣口控制閥A6和出氣口控制閥A7，將他通入釜內(nèi)的試驗溶液中除氧。
[0080]4)除氧結(jié)束后，關(guān)閉所有閥門。根據(jù)試驗技術(shù)要求，精確計算氣體組分，通過氣體質(zhì)量流量計π C5、氣體質(zhì)量流量計mc6計量，打開充氣控制閥π Cl 1、充氣控制閥mci2，將試驗氣體π和試驗氣體m分別通入混合罐中，啟動攪拌器cC9，確?；旌蠚怏w組分均勻。如果混合氣體中一種或幾種氣體在常溫下的飽和蒸汽壓低于氣體混合罐Cl中的總壓，啟動氣體溫度控制器C2，加熱罐中的混合氣體，確保罐中所有組分的氣體始終保持氣態(tài)。
[0081 ] 5)打開出氣口控制閥C13、增壓栗C3和進(jìn)氣口控制閥A6，將混合好的氣體通入高溫高壓釜Al內(nèi)的試驗溶液中，觀察壓力表aA4，直至達(dá)到試驗要求壓力，并維持壓力穩(wěn)定。
[0082]6)通氣的同時，啟動介質(zhì)溫度控制器A2，設(shè)定好試驗溫度，開始加熱溶液介質(zhì)，整個試驗過程中，溶液保持在設(shè)定溫度。
[0083]7)根據(jù)需要啟動攪拌器aA3，可以保持溶液成分混和均勻并模擬沖刷腐蝕。
[0084]8)如試驗期間需要更換試驗溶液，采取如下步驟:
[0085]S1、關(guān)閉出氣口控制閥C13、增壓栗C3和進(jìn)氣口控制閥A6，打開出氣口控制閥A7，將釜內(nèi)的壓力恢復(fù)常壓；
[0086]S2、開啟出液口控制閥aA12和取液口控制閥A13，將釜中原試驗介質(zhì)排盡后，關(guān)閉出液口控制閥aAl 2和取液口控制閥Al 3;
[0087]S3、通過加液口控制閥B6將試驗溶液加入溶液罐BI，打開出液口控制閥bB7、第一高壓循環(huán)栗B3和進(jìn)液口控制閥Al I，將試驗溶液加到釜中，觀察液位計AS，加到合適溶液量確保試樣全浸或部分浸入溶液中后，關(guān)閉進(jìn)液口控制閥Al 1、第一高壓循環(huán)栗B3和出液口控制閥bB7，即完成對試驗溶液的更換。
[0088]再重復(fù)步驟3)?6)，繼續(xù)試驗;如需模擬沖刷腐蝕重復(fù)步驟3)?7)。
[0089]9)如試驗期間需要溶液循環(huán)模擬一定的流速工況，采用如下步驟:
[0090]關(guān)閉取液口控制閥A13，開啟出液口控制閥aA12、第二高壓循環(huán)栗B2、回流控制閥B8、液口控制閥bB7、第一高壓循環(huán)栗B3和進(jìn)液口控制閥Al I，保持循環(huán)。
[0091]應(yīng)當(dāng)說明的是，對于本發(fā)明的腐蝕試驗裝置，針對不同的試驗工況對應(yīng)有不同的試驗方法，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種可模擬復(fù)雜環(huán)境的腐蝕試驗裝置，其特征在于:該裝置包括對試樣進(jìn)行腐蝕試驗的動態(tài)高溫高壓釜系統(tǒng)(A)、介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)(B)和氣體混合系統(tǒng)(C);介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)(B)配合動態(tài)高溫高壓釜系統(tǒng)(A)使試驗環(huán)境內(nèi)的介質(zhì)更換或循環(huán)，以模擬實際工況下的溶液介質(zhì)或流速;氣體混合系統(tǒng)(C)與動態(tài)高溫高壓釜系統(tǒng)(A)連通配合模擬試驗所需的壓力環(huán)境和試驗氣體組分;所述動態(tài)高溫高壓釜系統(tǒng)(A)中設(shè)有介質(zhì)溫度控制器(A2)模擬實際工況下的環(huán)境溫度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可模擬復(fù)雜環(huán)境的腐蝕試驗裝置，其特征在于:所述動態(tài)高溫高壓釜系統(tǒng)(A)還包括模擬實際工況環(huán)境的高溫高壓釜(Al)、確保溶液介質(zhì)成分均勻并且模擬沖刷工況的攪拌器a(A3)，介質(zhì)溫度控制器(A2)設(shè)置在高溫高壓釜(Al)上對釜內(nèi)環(huán)境進(jìn)行溫控； 所述高溫高壓釜(Al)上設(shè)有控制溶液介質(zhì)進(jìn)入的進(jìn)液口控制閥(All)、控制溶液介質(zhì)流出的出液口控制閥a(A12);出液口下側(cè)設(shè)有用于試驗過程中提取或更換釜中試驗溶液的取液口，高溫高壓釜(Al)上還有控制取液的取液口控制閥(A13)； 在高溫高壓釜(Al)上還設(shè)置有防止釜內(nèi)壓力超過試驗設(shè)定數(shù)值的安全閥a(A5)、與氣體混合系統(tǒng)(C)連通控制進(jìn)氣的進(jìn)氣口控制閥(A6)、控制出氣的出氣口控制閥(A7)、觀察釜內(nèi)溶液介質(zhì)液位高度的液位計(A8)，其中，安全閥a(A5)的管道上設(shè)有監(jiān)控釜內(nèi)壓力的壓力表(A4)03.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可模擬復(fù)雜環(huán)境的腐蝕試驗裝置，其特征在于:所述高溫高壓釜(A1)上還設(shè)有用于擴(kuò)展外接的多個擴(kuò)展接口，其中包括外接電化學(xué)工作站的擴(kuò)展接口 I (A9)、外接動態(tài)應(yīng)變儀的擴(kuò)展接口 Π (AlO)。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種可模擬復(fù)雜環(huán)境的腐蝕試驗裝置，其特征在于:所述介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)(B)包括儲存溶液介質(zhì)用以在不開釜或試驗過程中更換或循環(huán)釜中試驗溶液的溶液罐(BI)、連通高溫高壓釜(Al)與溶液罐(BI)形成循環(huán)回路的第一高壓循環(huán)栗(B3)和第二高壓循環(huán)栗(B2)，其中，溶液罐(BI)上還設(shè)有介質(zhì)循環(huán)溫控器(B9); 所述溶液罐(BI)上設(shè)有防止內(nèi)壓力超過試驗設(shè)定數(shù)值的安全閥b(B5)、控制向罐中加液的加液口控制閥(B6)、控制向釜中輸液的出液口控制閥b(B7)、用于向罐中循環(huán)試驗溶液的回流控制閥(B8)、控制出氣的出氣口控制閥b (B1);其中，安全閥b (B5)的管道上設(shè)有監(jiān)控溶液罐(BI)內(nèi)壓力的壓力表(B4)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可模擬復(fù)雜環(huán)境的腐蝕試驗裝置，其特征在于:所述出液口控制閥b(B7)的輸出端通過第一高壓循環(huán)栗(B3)與進(jìn)液口控制閥(All)相連；回流控制閥(B8)在第二高壓循環(huán)栗(B2)左右兩側(cè)分別設(shè)置，其中一個閥的輸入端與出液口控制閥(A12)相連、另一個閥的輸出端直接連通溶液罐(BI)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可模擬復(fù)雜環(huán)境的腐蝕試驗裝置，其特征在于:所述氣體混合系統(tǒng)(C)包括氣體混合罐(Cl)、以并聯(lián)方式連通氣體混合罐(Cl)的多個試驗氣體瓶，其中，氣體混合罐(Cl)通過出氣口控制閥(Cl3)與進(jìn)氣口控制閥(A6)連通，任一試驗氣體瓶均通過氣體質(zhì)量流量計及充氣控制閥與氣體混合罐(Cl)連通； 所述氣體混合罐(Cl)上還連接有防止罐內(nèi)壓力超過試驗設(shè)定數(shù)值的安全閥C(C8)，安全閥c (C8)的管道上設(shè)有監(jiān)控罐內(nèi)壓力的壓力表(C7)，氣體混合罐(Cl)內(nèi)還設(shè)有混合氣體的攪拌器(C9)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種可模擬復(fù)雜環(huán)境的腐蝕試驗裝置，其特征在于:所述氣體混合罐(Cl)還設(shè)有多個擴(kuò)展接口以實現(xiàn)向罐內(nèi)通入不同組分的氣體;所述出氣口控制閥(Cl3)與進(jìn)氣口控制閥(A6)之間設(shè)有增壓栗(C3);所述氣體混合罐(Cl)上還設(shè)有確保罐中所有組分的氣體始終保持氣態(tài)的氣體溫度控制器(C2)。8.—種如權(quán)利要求7所述的腐蝕試驗裝置的試驗方法，其特征在于包括如下步驟: 1)根據(jù)試驗技術(shù)要求，將制備好的試樣放置或懸掛在高溫高壓釜(Al)中，關(guān)閉高溫高壓釜(Al); 2)根據(jù)試驗技術(shù)要求，配制試驗溶液，并將溶液導(dǎo)入高溫高壓釜(Al)中，根據(jù)試驗需要選擇是否需要向溶液罐(BI)中倒入溶液； 3)將氣體混合系統(tǒng)(C)中的一個試驗氣體瓶作為氮?dú)馄浚蜷_該氣瓶、與該氣瓶相連的氣體質(zhì)量流量計和進(jìn)氣口控制閥，再打開出氣口控制閥(C13)、進(jìn)氣口控制閥(A6)和出氣口控制閥a(A7)，將犯通入釜內(nèi)的試驗溶液中除氧;若溶液罐(BI)中也含有溶液，則需要打開加液口控制閥(B6)和出氣口控制閥b (BI O)，從加液口控制閥(B6)端通入N2除氧； 4)除氧結(jié)束后，關(guān)閉所有閥門；根據(jù)試驗技術(shù)要求，精確計算氣體組分，通過氣體質(zhì)量流量計分別計量，相應(yīng)打開充氣控制閥，將試驗氣體分別通入氣體混合罐(Cl)中，啟動攪拌器c(C9)，確保混合氣體組分均勻；如果混合氣體中一種或幾種氣體在常溫下的飽和蒸汽壓低于氣體混合罐(Cl)中的總壓，啟動氣體溫度控制器(C2)，加熱罐中的混合氣體，確保罐中所有組分的氣體始終保持氣態(tài)； 5)打開出氣口控制閥(C13)、增壓栗(C3)和進(jìn)氣口控制閥(A6)，將混合好的氣體通入高溫高壓釜(Al)內(nèi)的試驗溶液中，觀察壓力表a(A4)，直至達(dá)到試驗要求壓力，并維持壓力穩(wěn)定； 6)通氣的同時，啟動介質(zhì)溫度控制器(A2)，設(shè)定好試驗溫度，開始加熱溶液介質(zhì)，整個試驗過程中，溶液保持在設(shè)定溫度； 7)根據(jù)需要啟動攪拌器a(A3)，保持溶液成分混和均勻并模擬沖刷腐蝕。 8)根據(jù)需要啟動冷凝器(A70)，保持高溫高壓釜內(nèi)的溶液量，溶液量不足時，通過溶液灌(BI)補(bǔ)充，補(bǔ)充的溶液必須先除氧。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種腐蝕試驗裝置的試驗方法，其特征在于若試驗期間需要更換試驗溶液，更換試驗溶液的步驟為: 51、關(guān)閉出氣口控制閥(Cl3)、增壓栗(C3)和進(jìn)氣口控制閥(A6)，打開出氣口控制閥(A7)，將釜內(nèi)的壓力恢復(fù)常壓； 52、開啟出液口控制閥a(Al 2)和取液口控制閥(A13)，將釜中原試驗介質(zhì)排盡后，關(guān)閉出液口控制閥a (Al 2)和取液口控制閥(Al 3); 53、通過加液口控制閥(B6)將試驗溶液加入溶液罐(BI)，打開出液口控制閥b(B7)、第一高壓循環(huán)栗(B3)和進(jìn)液口控制閥(All)，將試驗溶液加到釜中，觀察液位計(AS)，加到合適溶液量確保試樣全浸或部分浸入溶液中后，關(guān)閉進(jìn)液口控制閥(All)、第一高壓循環(huán)栗(B3)和出液口控制閥b (B7)，即完成對試驗溶液的更換。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種腐蝕試驗裝置的試驗方法，其特征在于若試驗期間需要溶液循環(huán)，循環(huán)試驗溶液的步驟為:關(guān)閉取液口控制閥(A13)，開啟出液口控制閥a(A12)、第二高壓循環(huán)栗(B2)、回流控制閥(B8)、液口控制閥b(B7)、第一高壓循環(huán)栗(B3)和進(jìn)液口控 制閥(All)，保持循環(huán)。
【文檔編號】G01N17/00GK105891094SQ201610211592
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月5日
【發(fā)明人】孔韋海, 陳學(xué)東, 范志超, 艾志斌, 張強(qiáng)
【申請人】合肥通用機(jī)械研究院, 合肥通用機(jī)械研究院特種設(shè)備檢驗站