一种高温高压多介质腐蚀试验装置的制作方法

1.本实用新型属于高温腐蚀技术领域，具体涉及一种高温高压多介质腐蚀试验装置。


背景技术：

2.电厂锅炉高温段换热器管、核岛反应堆热交换管以及石油、化工裂解管等长期处于固、液、气多种相态介质下的高温高压腐蚀环境中，其中温度、压力、腐蚀环境最为恶劣的电厂锅炉过/再热器的腐蚀问题尤为突出，长期困扰火电机组的安全运行，导致严重的堵管、爆管、爆漏事故发生。为研究清楚造成这类事故的原因，相关研究者在实验室模拟实际服役环境下的各类腐蚀试验，以期从不同实验条件下获得试验性能数据，揭示其共性规律而加以防治。然而，由于目前腐蚀试验设备的局限和限制，尤其是高压、腐蚀协同试验条件的难以满足，使得多数研究仅从单一腐蚀介质或双相腐蚀介质的角度开展其高温腐蚀性能研究，所得到的结果往往与实际服役环境中的数据误差较大，无法满足真实环境中多因素耦合作用下样品的真实性能数据，为后期腐蚀问题的改善及防治方向误导极大。
3.为获得更加接近实际服役环境下的准确试验数据，需充分考虑多因素协同耦合作用下试验样品的腐蚀状态，尤其是多相态高压条件的满足是获得更接近真实服役环境下实验数据的关键。而现有的各类高温腐蚀试验装置无法同时满足高温、高压，固、液、气相腐蚀介质协同作用下的腐蚀性能测试，因此，急需开发一种适用于多相态腐蚀介质下高温高压协同耦合作用的腐蚀试验装置。


技术实现要素：

4.本实用新型针对当前各类高温腐蚀试验装置试验条件的不足，目的是提供一种高温高压多介质腐蚀试验装置，该装置可同时对试验部件开展固、液、气多种相态介质下的高温高压腐蚀性能试验，更加精准地研究试验样品在高温高压以及多种腐蚀介质共同作用下的高温腐蚀机理，为进一步开展金属部件在满足实际服役条件下的性能要求提供准确试验数据。
5.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
6.一种高温高压多介质腐蚀试验装置，包括试验系统、控制系统和多介质供应系统；
7.其中，所述试验系统包括井式反应装置、加热体、保温体以及防爆层，井式反应装置周围由内向外依次布置加热体、保温体以及防爆层；控制系统和多介质供应系统均与井式反应装置相连。
8.本实用新型进一步的改进在于，所述加热体嵌入在保温体内表面；
9.所述井式反应装置包括顶部开口的承压内胆，承压内胆顶部设置有承压密封盖，承压内胆与承压密封盖通过密封螺栓连接。
10.本实用新型进一步的改进在于，承压内胆顶部开设有压力监测孔，压力监测孔内设置有压力监测装置。
11.本实用新型进一步的改进在于，承压密封盖上开设有介质入口与介质出口，承压密封盖上设置有防爆阀。
12.本实用新型进一步的改进在于，防爆阀位于承压密封盖正中心，介质入口和介质出口位于防爆阀两侧。
13.本实用新型进一步的改进在于，加热体均匀分布于井式反应装置周围，且井式反应装置周围均匀分布有温控反馈装置；所述保温体上均匀开设有用于温控反馈装置通过的线孔。
14.本实用新型进一步的改进在于，所述控制系统包括与井式反应装置相连的电流监控装置、电压监控装置、温控装置以及压力监测装置。
15.本实用新型进一步的改进在于，所述多介质供应系统包括介质源、介质输送管道、流量控制计、流体增压泵以及压力控制计，介质输送管道与流体增压泵相连，流体增压泵与压力控制计相连，压力控制计与流量控制计相连，流量控制计与井式反应装置相连。
16.本实用新型进一步的改进在于，介质输送管道上设有若干阀门。
17.一种如上所述的高温高压多介质腐蚀试验装置的使用方法，包括以下步骤：
18.1)将待试验样品及固态腐蚀介质放入井式反应装置中，将介质入口和介质出口关闭；
19.2)打开流体增压泵及介质源，通过流量控制计调整介质流量，介质经流体增压泵增压后通过压力控制计调至合适压力，打开介质入口，介质沿介质输送管道进入井式反应装置中，待压力监测装置所测值达到目标压力时关闭介质入口，完成流体介质注入；
20.3)通过温控装置设置试验所需的温度、时间、升温速率以及加热功率，同时设置报警信息参数，开始高温高压腐蚀试验。
21.本实用新型进一步的改进在于，待试验样品为镍基合金、镍-铁基合金、奥氏体不锈钢、碳钢或有色金属；
22.固态腐蚀介质为碳、石墨粉、锅炉煤灰、尿素颗粒、金属盐或玻璃粉；
23.介质为二氧化硫、二氧化碳、氧气、二氧化氮、硫化氢、氨气与甲烷中的一种或几种；或者介质为盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸、高锰酸、醋酸与碱金属溶液中的一种或几种。
24.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
25.本实用新型通过设置多介质供应系统，可以将固态和流体态腐蚀介质采用分开注入的方式，完成试验样品在多种相态介质环境中的高温高压腐蚀性能测试，克服了现有高温腐蚀类试验装置腐蚀条件不足的缺点，保证了多相态介质对试验样品的协同耦合腐蚀作用；通过本实用新型所获得的试验数据更接近于实际服役环境下的真实值，且试验过程操作灵活，各腐蚀介质含量、试验温度和压力等条件实时可控，使用方便、省时高效。
26.本实用新型可对试验样品开展多相态腐蚀介质协同耦合作用下的高温高压腐蚀试验，试验数据准确，过程操作灵活，通过控制系统实时控制各腐蚀介质含量、试验温度和压力等条件，使用方便、省时高效。
附图说明
27.图1为本实用新型的结构装置示意图。
28.图2为本实用新型核心部件承压密封盖的结构示意图。
29.图中，4为阀门，11为井式反应装置，12为加热体，13为保温体，14为防爆层，15为屏显装置，21为电流监控装置，22为电压监控装置，23为压力检测装置，24为温控装置，31为介质源，32为介质输送管道，33为流量控制计，34为压力控制计，35为流体增压泵，111为承压内胆，112为压力监测孔，113为承压密封盖，114为介质入口，115为介质出口，116为防爆阀，117为密封螺栓，121为温控反馈装置，131为线孔。
具体实施方式
30.下面结合图1和图2本实用新型做进一步详细描述。
31.参考图1和图2，一种高温高压多介质腐蚀试验装置，包括试验系统、控制系统和多介质供应系统；
32.其中，所述试验系统包括井式反应装置11、加热体12、保温体13、防爆层14以及屏显装置15，井式反应装置11位于试验系统正中心，周围由内向外依次布置加热体12、保温体13以及防爆层14，加热体12嵌入在保温体13内表面。
33.具体地，所述井式反应装置11由开口向上的承压内胆111和承压密封盖113组成，承压密封盖113设置在承压内胆111顶部，并且通过密封螺栓117连接，承压内胆111上端口处开设有压力监测孔112，压力监测装置23设置在压力监测孔112内，压力监测装置23用于实时监控承压内胆111的内部压力，参见图2，承压密封盖113上开设有介质入口114与介质出口115，承压密封盖113上设置有用于防止压力过大的防爆阀116以及密封螺栓117，其中防爆阀116位于承压密封盖113正中心，介质入口114和介质出口115位于防爆阀116两侧。为确保井式反应装置11中温度场的均匀，加热体12均匀分布于井式反应装置11周围，且井式反应装置11周围均匀分布有可检测、调节温度的温控反馈装置121。所述保温体13上均匀设有可供温控反馈装置121通过的线孔131。
34.所述控制系统包括用于检测电信号的电流监控装置21和电压监控装置22、用于检测井式反应装置11内部压力的压力监测装置23以及用于调节控温的温控装置24，所有用于检测电信号的电流监控装置21、电压监控装置22、用于检测井式反应装置11内部压力的压力监测装置23以及用于调节控温的温控装置24均集成于同一面板上。
35.具体地，所述控制系统的电流监控装置21、电压监控装置22和压力监测装置23均固定于集成面板中上部位，且压力监测装置23靠近试验系统一侧，提高压力监测的时效性及灵敏度；温控装置24布置于集成面板中下部，便于随时对温度参数的调控。
36.电流监控装置21、电压监控装置22、温控装置24以及压力监测装置23均与井式反应装置11相连。
37.所述多介质供应系统包括介质源31、介质输送管道32、流量控制计33、流体增压泵35以及压力控制计34，介质源通过介质输送管道32与流体增压泵35相连，介质源经流体增压泵35加压后流经压力控制计34和流量控制计33，最后经介质输送管道32进入井式反应装置11。
38.其中，所述试验系统、控制系统和多介质供应系统均为模块化设计，控制系统和多介质供应系统相互独立，试验系统通过介质输送管道32及相关线路分别与控制系统和多介质供应系统相连，介质输送管道32上不同位置处设有数个控制流体流量的阀门4。
39.具体的，介质入口114和介质出口115处设置有阀门4，
40.具体地，所述多介质供应系统、控制系统以及加热体12中的所有流量、压力、温度的监测和控制系统均集成于屏显装置15上，便于集中操作和参数设置。
41.一种高温高压多介质腐蚀试验装置的使用方法，包括试验样品及固相腐蚀介质放置，流体介质注入以及试验程序的设置与启动。
42.具体地，待试验样品主要为镍基合金、镍-铁基合金、奥氏体不锈钢、碳钢、有色金属及其合金等金属部件，固态腐蚀介质可以是碳/石墨粉、锅炉煤灰、尿素颗粒、金属盐类/混合盐类以及玻璃粉等。
43.包括以下步骤：
44.1)试验样品及固相腐蚀介质放置：将待试验样品及固态腐蚀介质放入井式反应装置11中，确保待试验样品及固态腐蚀介质充分接触且均匀分布，待试验样品及固态腐蚀介质最大体积不大于承压内胆111体积的2/3，盖上承压密封盖113后，将介质入口114和介质出口115的阀门4关闭。
45.所述流体介质可以是气态，如so2(二氧化硫)、co2(二氧化碳)、o2(氧气)、no2(二氧化氮)、h2s(硫化氢)、nh3(氨气)、ch4(甲烷)及其任意混合气体等，也可以是液态，如hcl(盐酸)、h2so4硫酸、hno3硝酸、hf氢氟酸、hclo4高氯酸、hmno4高锰酸、ch3cooh醋酸、碱金属溶液(naoh、koh)及其任意混合液体等。针对不同的部件腐蚀性能要求选择对应的腐蚀性流体介质，然后打开流体增压泵35及介质源31阀门，利用流量控制计33调整介质流量，经流体增压泵35增压后通过压力控制计34调至合适压力，打开介质入口114的阀门4开关，介质沿介质输送管道32进入井式反应装置11中，待压力监测装置23所测值达到目标压力时关闭介质入口114的阀门4，完成流体介质注入。其中，介质源31为液体或气体等流体介质，在注入井式反应装置11前需经流体增压泵35增压后方可；而固相腐蚀介质随试验样品一起放入井式反应装置11中。
46.3)设置试验程序：最后接通电源，通过温控装置24设置试验所需的温度、时间、升温速率以及加热功率等参数，同时在屏显装置15上设置超温、超压、超时、泄漏等报警信息参数，完成后点击启动按钮，开始高温高压腐蚀试验。
47.通过本实用新型实施方式，可同时对试验样品开展固、液、气多相态介质下的高温高压腐蚀试验，也可独立开展单一介质的高温或高压腐蚀试验。