一種濕硫化氫環(huán)境中的環(huán)境腐蝕開(kāi)裂試驗(yàn)用裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及濕硫化氫等有毒腐蝕氣氛中環(huán)境腐蝕開(kāi)裂領(lǐng)域，具體為一種濕硫化氫環(huán)境中的環(huán)境腐蝕開(kāi)裂簡(jiǎn)易裝置，它可實(shí)現(xiàn)密閉不同濃度的硫化氫及其混合氣體循環(huán)溶液環(huán)境下低于75°c的環(huán)境腐蝕開(kāi)裂試驗(yàn)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]石化資源依然是全球工業(yè)的能源供給主體，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需求，含有不同濃度的硫化氫、二氧化碳等腐蝕氣氛的油田被開(kāi)采，大量含有硫化氫等腐蝕性原油被煉解，由于各種原因使得在此條件下服役的材料等需要承載一定的載荷，在腐蝕環(huán)境下，油氣管道，壓力容器等設(shè)備中的局部構(gòu)件容易出現(xiàn)環(huán)境腐蝕開(kāi)裂，且環(huán)境腐蝕開(kāi)裂具有很大的隱蔽性，使之存在極大的安全隱患。因此研究在相關(guān)腐蝕介質(zhì)中的環(huán)境腐蝕開(kāi)裂(包括腐蝕疲勞和應(yīng)力腐蝕)機(jī)制和規(guī)律，積累相關(guān)的數(shù)據(jù)，為石油化工裝置的材料選用建構(gòu)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)具有重大的實(shí)際意義。
[0003]環(huán)境腐蝕開(kāi)裂為腐蝕失效中的最主要方式，而濕硫化氫介質(zhì)中的環(huán)境腐蝕開(kāi)裂因?yàn)榱蚧瘹涞拇嬖诙葹閲?yán)重和敏感，低合金鋼的硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂在常溫下是最敏感的，工業(yè)界中以恒載荷儀和應(yīng)力環(huán)使用較多，在NACE TM0177-2005和GB/T4157-2006金屬在硫化氫環(huán)境中抗特殊形式環(huán)境開(kāi)裂實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)中均規(guī)定了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法和裝置，裝置采用O型圈與試樣密閉，長(zhǎng)時(shí)間實(shí)驗(yàn)中間容易出現(xiàn)硫化氫泄露，實(shí)驗(yàn)溶液更換時(shí)亦容易出現(xiàn)硫化氫泄露。當(dāng)前恒載荷或應(yīng)力環(huán)實(shí)驗(yàn)中多個(gè)硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂試驗(yàn)采用氣體串聯(lián)或并聯(lián)的方式，因氣路阻力不同或串聯(lián)時(shí)氣路前后使得進(jìn)行多個(gè)硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂試驗(yàn)時(shí)，其腐蝕溶液中的硫化氫濃度存在差異而影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度。因應(yīng)力環(huán)裝置價(jià)格昂貴，恒載荷儀設(shè)備難以購(gòu)買，故多采用拉伸儀或萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)替代。除了硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂試驗(yàn)，當(dāng)前的石油化工材料還存在腐蝕疲勞，上述標(biāo)準(zhǔn)給出的試件在相應(yīng)的裝置中試樣相對(duì)裝置進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，軸向密封容易失效，出現(xiàn)泄露。研制或改進(jìn)在常壓，不太高溫度的濕硫化氫等環(huán)境中的環(huán)境腐蝕開(kāi)裂裝置是十分必要，目前國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)相關(guān)裝置的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種濕硫化氫環(huán)境中的環(huán)境腐蝕開(kāi)裂試驗(yàn)用裝置，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)常壓、不太高溫度下(25-75°C)濕硫化氫等腐蝕性氣氛環(huán)境腐蝕開(kāi)裂實(shí)驗(yàn)的低成本簡(jiǎn)易裝置，該裝置能夠較精確的控制實(shí)驗(yàn)溫度，控制腐蝕介質(zhì)中腐蝕性氣體以及電化學(xué)測(cè)試，為研究石油化工材料在濕硫化氫等腐蝕性氣氛中的環(huán)境腐蝕開(kāi)裂試驗(yàn)提供條件。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]一種濕硫化氫環(huán)境中的環(huán)境腐蝕開(kāi)裂試驗(yàn)用裝置，包括腐蝕溶液儲(chǔ)循容器和樣品室，腐蝕溶液儲(chǔ)循容器和樣品室通過(guò)硅膠管相連接，硅膠管的一端伸入儲(chǔ)循容器內(nèi)，硅膠管的另一端從樣品室底端伸入樣品室內(nèi)；所述硅膠管上依次設(shè)有球閥、三通和磁力泵，三通連接橡膠皮球；所述腐蝕溶液儲(chǔ)循容器通過(guò)水浴鍋控制其內(nèi)溶液溫度，腐蝕溶液儲(chǔ)循容器的瓶口處由橡膠塞I進(jìn)行密封，進(jìn)氣管、出氣管、回水管和溫度計(jì)穿過(guò)橡膠塞I伸入腐蝕溶液儲(chǔ)循容器內(nèi)；所述樣品室為長(zhǎng)方體中空結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)樣品穿過(guò)樣品室的上下表面且其兩端在樣品室外。
[0007]所述腐蝕溶液儲(chǔ)循容器為廣口玻璃瓶，儲(chǔ)循容器內(nèi)為常壓、溫度25-75°C條件下濕硫化氫環(huán)境及其混合氣體的腐蝕溶液；所述樣品室其材質(zhì)為有機(jī)玻璃。
[0008]所述硅膠管伸入儲(chǔ)循容器的底部，而回水管的一端則處于儲(chǔ)循容器內(nèi)溶液上部，回水管的另一端從樣品室的上表面伸入樣品室內(nèi)。
[0009]進(jìn)氣管伸入儲(chǔ)循容器的底部，出氣管則伸入儲(chǔ)循容器內(nèi)但其末端在溶液上方；所述溫度計(jì)伸入溶液內(nèi)。所述出氣管接廢氣處理瓶，進(jìn)氣管接氣瓶。
[0010]所述磁力泵采用四氟或工程塑料磁力泵，磁力泵的出口液位至少低于溶液液面5cm,磁力泵的流速控制在15L/min左右。
[0011]所述試驗(yàn)樣品與樣品室之間通過(guò)在樣品室的上下表面上設(shè)置的橡膠塞II進(jìn)行密封，樣品室上設(shè)置的橡膠塞II的外表面設(shè)有不銹鋼板。通過(guò)緊固螺栓實(shí)現(xiàn)樣品室上方和下方不銹鋼板之間的固定。試驗(yàn)樣品上端的螺栓固定在上拉伸軸上。
[0012]如進(jìn)行電化學(xué)的測(cè)試，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要在樣品室內(nèi)置入Pt電極和鹽橋。
[0013]本發(fā)明設(shè)計(jì)原理如下:
[0014]本發(fā)明濕硫化氫環(huán)境中的環(huán)境腐蝕開(kāi)裂簡(jiǎn)易裝置設(shè)有腐蝕溶液容器、溶液循環(huán)系統(tǒng)，環(huán)境腐蝕開(kāi)裂試驗(yàn)樣品室以及電化學(xué)輔助裝置和溫度控制裝置。該裝置的環(huán)境腐蝕開(kāi)裂試驗(yàn)樣品室為有機(jī)玻璃制成，濕硫化氫環(huán)境及其混合氣體的腐蝕溶液為常壓、溫度25-750C。腐蝕溶液容器為玻璃容器可儲(chǔ)存大量飽和硫化氫或混合氣體溶液，實(shí)現(xiàn)溫度和溶液的穩(wěn)定，水浴鍋加熱溶液實(shí)現(xiàn)溶液的溫度控制，溶液瓶中的溫度計(jì)實(shí)現(xiàn)溶液實(shí)際溫度的測(cè)量。
[0015]溶液循環(huán)系統(tǒng)采用四氟或工程塑料磁力泵循環(huán)，通往環(huán)境腐蝕開(kāi)裂試驗(yàn)樣品室時(shí)采用球閥控制。由于采用的溶液容器及其循環(huán)系統(tǒng)和環(huán)境腐蝕開(kāi)裂試驗(yàn)樣品室均為絕緣材料構(gòu)成，因此在樣品室上端面增加電化學(xué)測(cè)試端口，以實(shí)現(xiàn)電化學(xué)測(cè)試。磁力泵沒(méi)有自吸功能，在滿足密閉的條件下，在球閥和磁力泵之間增加三通連接一個(gè)橡膠球，以實(shí)現(xiàn)溶液虹吸。
[0016]在加載樣品的兩端橡膠塞上增加一對(duì)不銹鋼板，兩端采用緊固螺栓夾緊固定，可實(shí)現(xiàn)樣品與橡膠塞相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的有效密封。其氣體進(jìn)口可與氣體流量計(jì)相連，亦可與混合氣瓶連接實(shí)現(xiàn)不同濃度之要求。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0018]1、本發(fā)明以有機(jī)玻璃，硅膠管，廣口玻璃瓶為材料以及其他耐蝕輔助裝置，制作簡(jiǎn)單方便，成本低廉，外形美觀，可簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程和節(jié)省成本。
[0019]2、本發(fā)明的溶液容器可盛大量溶液，在多個(gè)樣品室串聯(lián)可同時(shí)實(shí)施多個(gè)試驗(yàn)，采用溶液串聯(lián)可有效減少溶液濃度對(duì)試驗(yàn)的影響，降低試驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差，且在封閉循環(huán)有利于實(shí)現(xiàn)腐蝕溶液的溫度穩(wěn)定，為研究環(huán)境腐蝕開(kāi)裂試驗(yàn)創(chuàng)造了條件。
[0020]3、本發(fā)明的溶液室通過(guò)流量計(jì)測(cè)定氣體流量，可以方便控制腐蝕溶液中的濕硫化氫等腐蝕氣氛中的含量，為不同條件的腐蝕研究創(chuàng)造了條件，且節(jié)約成本，制作簡(jiǎn)單。
[0021]4、本發(fā)明的體積較小，結(jié)合恒溫水浴可較為精確的控制模擬溶液的實(shí)驗(yàn)溫度，可實(shí)現(xiàn)低于75°C，在樣品室中增加電化學(xué)輔助裝置，可以容易實(shí)現(xiàn)電化學(xué)快速評(píng)價(jià)和相應(yīng)電化學(xué)數(shù)據(jù)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)過(guò)程非常便捷。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為濕硫化氫環(huán)境中的環(huán)境腐蝕開(kāi)裂簡(jiǎn)易裝置整體視圖；
[0023]圖2為圖1中的膠塞布局圖；
[0024]圖3為濕硫化氫環(huán)境中的環(huán)境腐蝕開(kāi)裂簡(jiǎn)易裝置之樣品室的A-A剖面圖；
[0025]圖中:1_水浴鍋；2_腐蝕溶液儲(chǔ)循容器；3_回水管；4_出氣管；5_溫度計(jì)；6-進(jìn)氣管；7_出水口 ；8_橡膠塞I ;9_硅膠管；10-磁力泵；11-橡膠皮球；12_三通；13_球閥；14-出氣口 ； 15-樣品室；16-不銹鋼板；17-鉬片電極；18-鹽橋；19-橡膠塞II ;20_試驗(yàn)樣品；21_橡膠塞III ;22_緊固螺栓；23-溫度計(jì)插口 ；31_儲(chǔ)循室回水口 ；61_進(jìn)氣口。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1-3所示，本發(fā)明濕硫化氫環(huán)境中的環(huán)境腐蝕開(kāi)裂試驗(yàn)用裝置包括腐蝕溶液儲(chǔ)循容器2和樣品室15，腐蝕溶液儲(chǔ)循容器2和樣品室15通過(guò)硅膠管15