强化腐蚀试验（共6篇）
强化腐蚀试验 篇1
1前言
随着汽车产业的不断发展,人们对汽车品质的要求越来越高,汽车抗腐蚀性能成为主机厂和消费者考核汽车品质的重要项目[1]。汽车腐蚀不仅影响车辆外观品质,还会因制动系统、转向系统、动力系统等功能部件生锈而给车辆行驶带来极大的安全隐患。
整车强化腐蚀试验是验证汽车耐腐蚀性能最有效的措施之一,目前已被国内外众多汽车企业应用。但在进行整车强化腐蚀试验过程中,发现整车不同部位的腐蚀程度不同,并且对同一个零部件而言,很难在整车腐蚀试验结果与试验室腐蚀试验结果之间建立关联性。针对以上问题,开展了整车不同部位腐蚀挂片试验,旨在为汽车行业腐蚀研究提供基础数据,同时也为建立整车及零部件的腐蚀关联性提供数据支持及理论依据。
2试验部分
2.1整车强化腐蚀试验
整车强化腐蚀试验是指汽车在指定的试验场内进行循环的包含盐雾试验、高温高湿试验、强化腐蚀路行驶(盐水路、碎石路、泥浆路等)等试验内容的一种考核车辆耐腐蚀性能的综合性试验方法[2],整车强化腐蚀试验的主要试验工况及试验内容见表1。
整车强化腐蚀试验主要包括试验车预处理、 正式强化腐蚀试验、试后的全面检查及腐蚀结果评价等步骤,具体试验过程参照QC/T 732-2005 《乘用车强化腐蚀试验方法》,试验周期为100循环,每个试验循环为24 h,10个腐蚀循环等效为1个腐蚀年。图1为整车强化腐蚀试验循环示意图。
2.2试验样品及测试仪器
2.2.1试验样品
宝钢DC01冷轧板,试片规格为50 mm×35 mm× 0.8 mm。
2.2.2测试仪器
a.Keyence VHX-2000型三维显微镜;观察试片在整车试验过程中的微观形貌;
b.RIGAKU DMAX-RB型X射线衍射仪:分析腐蚀产物的组成。
2.3试验过程
选取一定数量的DC01冷轧板试片,将试片分别挂于机盖、顶盖、侧围和机舱内部,随整车进行整车强化腐蚀试验。试验过程中,每经过10个循环后,在不同部位各取下3块试片,其中1块试片进行腐蚀产物分析,另外2块试片进行腐蚀量的测定。
3结果分析与讨论
3.1腐蚀形貌分析
整车试验过程中,通过三维显微镜对前10个、 20个、30个循环(分别为240 h、480 h、720 h)的腐蚀形貌进行分析,图2为冷轧板试片在整车强化腐蚀试验过程中的微观腐蚀照片。从图中可以看出,随着试验时间的增加,试片的微观形貌发生了较大变化:10个循环时,试片表面出现小的颗粒状腐蚀产物;20个循环以后,试片表面颗粒物增多并变大,且试片表面出现明显裂纹,说明腐蚀由表面逐渐延伸到材料内部,并且腐蚀产物形态发生了一定变化。
3.2腐蚀产物分析
图3为冷轧板试片在整车试验过程中的X射线衍射(XRD)分析图。由XRD分析结果可知,冷轧板腐蚀产物主要为Fe OOH、Fe3O4、Fe2O3和Fe(OH)3。 10个循环时 的腐蚀产 物主要是Fe3O4,其次是Fe2O3及其水合 物 ;30个循环时 的腐蚀产 物为Fe OOH及少量Fe(OH)3。可见,随着试验时间的增加 ,腐蚀产物 由Fe3O4和Fe2O3逐步转变 为Fe OOH和Fe(OH)3,佐证了图2中微观形貌的变化。整车强化腐蚀试验过程中的水汽和氧气作用于试样表面,并随着裂纹进入基材内部,使阳极Fe发生溶解,生成Fe2+并在H2O和氧气作用下形成Fe OOH[3];另外,Fe3O4和Fe2O3在有氧条件下也会生成Fe OOH[2],少量Fe(OH)3可能是由Fe2O3在高温、 高湿环境中形成的。
3.3不同部位腐蚀情况分析
每经过10个循环(240 h)试验后取下试验试片,按照IS0 8407《金属和合金的腐蚀-腐蚀试样上腐蚀产物的清除》规定的化学清洗方法去除试片表面的腐蚀产物。采用失重法测试试样的腐蚀量,按照以下公式计算腐蚀量。
△M=M1-M2
式中,△M为腐蚀量,g;M1为试样初始质量,g;M2为除锈后的试样质量,g;。
进行整车强化腐蚀试验的不同区域冷轧板试片的腐蚀量随试验周期变化情况见图4,图中给出10个、20个和30个循环的不同部位的腐蚀量结果。从图中可以可以得出以下结论。
a.随着试验时间的延长,试片的腐蚀量增加, 且腐蚀量由大到小的区域分别为机盖、侧围、顶盖和机舱内部。
b.机盖区域和侧围区域属于整车强腐蚀区域, 机盖区域的腐蚀情况基本与侧围相当,但比侧围略为严重。可能原因为整车在进行盐雾试验和高温高湿试验时,处于水平方向的机盖与竖直方向的侧围相比,盐雾和水汽等腐蚀介质容易先接触部位较高的机盖区域,而且该区域腐蚀介质更易积存,腐蚀环境相对苛刻。
c.顶盖区域位置较高,属于一般腐蚀区域,其腐蚀程度及控制要求一般低于强腐蚀区域的机盖和侧围,本文的研究结果与先前文献报道一致[3]。
d.机舱内部腐蚀最弱,主要原因为该区域相对封闭,在整车试验或车辆行驶时,外界的盐雾和水汽等腐蚀介质很难与机舱内的部件直接接触,腐蚀环境优于车身外部;另外,机舱内试片所挂位置较高,且与发动机有一定距离,因此,受底盘泥水、 盐水等腐蚀介质及机舱高温、高湿环境的影响较小,试片腐蚀速率相对较为缓慢。
4结论
a.随着整车强化腐蚀试验时间的增加,试片表面腐蚀产物形态发生变化,颗粒状腐蚀产物增多并变大,并且锈层表面出现裂纹;
b.整车强化腐蚀试验过程中的腐蚀产物主要为Fe OOH、Fe3O4、Fe2O3、和Fe(OH)3,并且随着试验时间的增加,腐蚀产物由Fe3O4和少量Fe2O3逐步转变为Fe OOH和少量Fe(OH)3;
c.整车不同区域腐蚀程度不同,腐蚀严重性由高到低的区域分别为机盖、侧围、顶盖和机舱内部,其中机盖区域腐蚀略微大于侧围区域。
强化腐蚀试验 篇2
目前,国内各大汽车厂对整车进行的腐蚀测试评价基本上都参照QC/T 732—2005《乘用车强化腐蚀试验方法》进行。几种试验工况及试验目的见表1。
2 整车强化腐蚀试验步骤及评价方法
整车强化腐蚀试验的步骤为:试验前检查样车的腐蚀状况和机械性能,测量涂层厚度,做好划线扩蚀的划痕制备等准备工作,并对车辆进行拍照、存档。试验结束后,与整车的原始状态进行比较,依据相应的腐蚀标准进行分析和判定。
整车强化腐蚀试验评价依据是国际通用的标准。通过30个循环试验后,整车不能出现明显的外观腐蚀;通过60个循环试验后,整车上的功能件不能出现功能失效。
3 整车强化腐蚀试验中常见问题及分析
整车经过强化腐蚀试验后,车身、底盘、发动机、车身内/外饰部件和紧固标准件等一般都会发生不同程度的腐蚀,腐蚀形态因部位、环境和材料等差异而表现出不同的形貌特征,主要为斑状腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、点蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀。整车主要部件在强化腐蚀试验过程中经常出现的腐蚀问题介绍如下。
3.1 车身
车身的前/后翼子板、发动机罩盖和车门等因路面砂石冲击和盐水飞溅而导致漆膜和金属表面氧化膜被破坏,产生起泡、保护层脱落、生锈等现象,即发生斑状腐蚀;在车窗和装饰条附近,由于橡胶条、装饰条老化而导致密封不良,使腐蚀介质进入,引发缝隙腐蚀;若装饰条采用不锈钢材料,因与普通碳钢之间存在一定的电位差而产生电偶腐蚀(见图1)。
3.2 底盘
汽车底盘的腐蚀环境较为苛刻,副车架和车轮护罩板等极易受到砂石冲击和盐水侵蚀等影响。如果防护措施不当,轻者产生点蚀,重者造成全面腐蚀(见图2);若车身钢板搭接不良,使泥沙、盐水和灰尘等在此堆积,则易产生缝隙腐蚀。
排气系统的腐蚀最为严重,除受路面砂石冲击和盐水飞溅等影响外,较高的工作温度和汽车尾气(含Cl-、CO32-、SO42-和NH4+等多种强腐蚀性介质)加快了其腐蚀速度(见图3)。
紧固件和弹簧等由于工作环境和表面处理方式等因素的影响,极易产生腐蚀。因此,此类零部件应采取多重防腐措施。
减振弹簧和板簧等在工作过程中受到剪切应力,因而容易产生应力腐蚀。
3.3 发动机
如果发动机舱底部不采取防护措施,则外界的腐蚀介质很容易进入发动机系统使其产生腐蚀;另外,散热器、水泵、排气管、气缸体和气缸盖等零部件的材质均不相同,极易发生电偶腐蚀(见图4)。
3.4 车身内/外饰附件
车灯周围和雨刮臂等处由于存在缝隙,容易堆积泥沙、灰尘和盐水而发生缝隙腐蚀(见图5);标牌和格栅等装饰性电镀部件受外界酸雨等介质腐蚀后,表面易产生腐蚀麻点——点蚀;部分内饰件(如头枕支撑杆和座椅骨架等)的表面处理方式或材料选用不当,容易产生点蚀(见图6)。
4 预防和改进措施
4.1 整车结构设计
(1)有关设计人员应掌握必要的腐蚀与防护知识,了解腐蚀原理和各种腐蚀形态、汽车用材料及各种因素对材料的影响、腐蚀防护方法与效果、汽车各部位形状和腐蚀的关系等。
(2)避免存在尖角和锐边。因为涂层在这些部位难以取得良好的覆盖效果,受冲击后,漆膜容易脱落,使基体产生腐蚀。若实在无法避免尖角和锐边,应采取有效的防护措施,防止腐蚀的发生。
(3)设计中应尽量避免封闭区,或保持封闭区有良好的通风和排水性,以避免由于砂石、泥土和盐水的堆积而引起缝隙腐蚀。一般发生缝隙腐蚀的最敏感缝宽为0.025~0.1 mm,因此整车设计应尽量避免之。
(4)必须用橡胶或其他材料对电器和车窗等密封性要求较为严格的零部件进行良好的密封。
(5)应使底盘等工作环境较为恶劣的金属部件的表面防护层留有足够的腐蚀余量;注意结构平衡,避免在行驶过程中产生共振,减少应力集中;适当加大危险截面的尺寸,确保构件的安全性;在发动机舱内,避免电偶腐蚀的发生。
(6)在减振弹簧上、下两侧增加塑料垫板,并用橡胶材料对其进行包覆,可有效预防腐蚀的发生。
4.2 表面防护措施
(1)根据瑞典腐蚀研究所的研究结果,车身钢板要获得良好的防锈效果,最有效的方法是涂覆7~10μm厚的镀锌层。因此建议发动机罩盖、车门面板和左/右翼子板等部位采用7~10μm厚的镀锌钢板。
(2)发动机舱内的制动管和油管采用镀锌+PVF涂层进行表面处理可增强耐蚀性。有关资料显示,国内部分车型的油管已采用特殊的工程塑料代替金属材料。
(3)汽车的排气/消声系统应选用耐腐蚀性强的不锈钢材料。
(4)非金属材料受紫外线等因素的影响,容易产生变形、开裂或老化等现象而失去密封功能,因此必须选用耐候性好的材料。
(5)螺栓、螺钉和卡箍等紧固件表面应进行特殊防护处理,根据使用部位及受力情况选用合适的处理方式。
4.3 与涂装工艺有关问题
(1)严格选择涂装前处理材料和涂料,加强涂装施工的管理,确保得到优质涂层;在底盘涂覆优质抗石击PVC涂料,可在一定程度上防止因石子冲击而导致的腐蚀;在白车身底部适当开一些工艺孔,以提高涂装前处理质量和电泳漆对内腔部位的泳透力。
(2)用密封胶密封左/右翼子板、前/后轮罩、前/后立柱和内/外板等处的焊缝,能有效防止缝隙腐蚀;在车门内板、发动机罩盖和行李箱盖的锐边处使用折边胶,在增加翻边强度的同时,还能防止因腐蚀介质渗入引起的缝隙腐蚀。
(3)在底围缝隙表面、无法封闭的空腔内部、发动机舱内部和车门铰链处喷涂防腐蜡,能大大提高这些部位的防腐能力。
4.4 建立完善的腐蚀评价体系
(1)加强车身涂装质量的监控,定期在涂装车间现场挂样板进行腐蚀试验;最好每年度对车身内腔进行一次解剖分析。
(2)在零部件开发阶段通过试验室静态盐雾试验进行充分的腐蚀性能验证;在批量供货阶段,加强零部件批量产品的质量监控。
(3)新整车产品上市前进行整车道路强化腐蚀试验,对整车拆解进行详细的分析和评价,制订问题整改方案并予以实施。
5 结束语
余热锅炉低温腐蚀试验平台的建立 篇3
一、实验原理分析
1. 实验气体选择
经过大量的文献检索发现影响低温腐蚀的气体主要是溶于水的酸性气体, 包括HCl、NO2、SO2、SO3等, 但是HCl、NO2、SO2溶于水形成的酸露点与水露点接近, 实际烟气温度都远高于水露点, 而SO3溶于水形成的酸露点与水露点接近, 实际烟气温度都远高于水露点, 而SO3溶于水形成的硫酸露点很高, 因此影响低温腐蚀的主要气体为SO3, 但是烟气中含有大量的SO2, SO2能够在一定条件下转化成SO3从而影响低温腐蚀, 因此本实验选定的腐蚀气体为SO2、SO3和水蒸气, 平衡气体为N2。
2. 实验气体的获取
由于无法买到SO3标气, 因此根据稀溶体成分等于其饱和蒸汽的分压, 设置电热恒温培养箱的温度为该分压下水蒸汽的饱和温度, 以得到要求含量的SO3和蒸汽。
3. 实验系统
将配置好的稀硫酸溶液放置于恒温箱中, N2通过硫酸溶液, 带出SO3和水蒸汽。所有气体在混合器中混合均匀后通入后续装置, 为保证SO3和水蒸汽不凝结, 将混合器也放置于恒温箱中。
实验将金属试片挂于特制的有机玻璃管壁上, 管内通水, 管外通烟气, 模拟实际工况受热面的情况。管子放置于真空试管炉中, 真空试管炉的温度设置为实际烟气的温度, 管内水由恒温水箱加热。烟气温度高, 水温低, 用以模拟高温烟气中的酸凝结于低温管壁面引起低温腐蚀的情况。
据调研, 烟气中飞灰对低温腐蚀有很大的影响, 因此本试验也设置了加灰装置, 尽量使模拟烟气的性质接近于实际烟气。
实验利用烟气分析仪来实时监控真空管式加热炉内模拟烟气中SO2、SO3和水蒸汽的实际含量, 以便得到更精准的结果;SO3的检测有很大的困难, 一般用电化学方法, 但是仍然存在较大的误差。实验后的气体经尾气处理装置后排入大气, 尾气处理装置内含Cu SO4溶液与Na OH溶液。
每个试样片上固定一个热电偶, 实时监控试样片的壁温;有机玻璃管的出口与入口各设置一个热电偶, 实时监控管子两端的水温;温度的实时监控能够更好更精确的反应低温腐蚀与管壁温间的关系。
实验中设置清洗气路, 主要作用是在做完实验降低温度时利用N2保护腐蚀式样, 避免因降温而引起额外的腐蚀, 影响实验结果。
二、实验过程
1. 实验器材
实验器材包括气瓶 (SO2、N2) 、混合器、高温管式加热炉、恒温水箱、电热恒温培养箱、热电偶、数据采集、计算机控制系统、烟气分析仪、流量计、废气处理装置、有毒气体报警器等。
2. 实验方法
(1) 实验对象:主要包括目前国内外常用的耐硫酸腐蚀钢:ND钢、Corten钢、316L不锈钢、碳钢加表面搪瓷处理。
(2) 试样加工:试样由线切割加工成尺寸为15mm×15mm×3mm, 用砂子细磨, 然后依次用丙酮、乙醇、水冲洗干净, 干燥保存。
(3) 实验时间:经过大量调研发现低温腐蚀动力学曲线为抛物线型, 腐蚀最大时间选定为100h, 每种试样的动力学曲线由7个点组成, 取时间分别距离实验开始:3h, 6h, 12h, 24h, 40h, 65h, 100h。
(4) 实验结果处理:
1利用扫描电镜 (SEM) 、X射线衍射仪 (XRD) 、能谱分析 (EDS) 、电子天平对腐蚀产物进行分析, 研究腐蚀气氛、材料壁温、烟气温度、腐蚀时间、材料特性 (主要抗腐蚀元素) 等因素对腐蚀的影响, 研究其微观组织结构和元素迁移变化规律。
2根据实验结果及分析, 揭示传热管材料低温腐蚀机理, 并提出预测低温腐蚀速率的预警方法。
3根据实验结果及分析, 结合烟气深度冷却装置的寿命, 提出传热管低温腐蚀的安全壁温和再循环控制方案以及减缓材料低温腐蚀的材料防护表面工程技术方法。
4利用低温腐蚀试验台研究硫酸沉积率控制技术, 采用烟气内喷防腐剂的办法控制硫酸的沉积, 从而达到防止低温腐蚀、更进一步降低烟气温度的目的。
参考文献
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[4]候素霞, 赵福宇, 罗积军等.蒸汽发生器传热管腐蚀监测技术研究[J].原子能科学技术, 2009, 43 (4) :334-338.
循环氢脱硫塔制造中的腐蚀试验 篇4
关键词：抗氢致诱导裂纹试验,抗硫化物应力开裂试验
0 前言
16MnR(HIC)是一种采用电炉冶炼、精炼炉精炼、真空脱气工艺生产的细晶粒压力容器用钢,通过降低S、P含量以及夹杂物变性处理,在保持原16MnR钢种的各项性能时,使其抗氢致开裂性能和抗硫化氢应力开裂性能得到进一步提高。
南化公司化工机械厂2005年采用16MnR(HIC)制造了柴油加氢精制装置中的循环氢脱硫塔(设备结构简图见图1),设计参数见表1,其工作介质有硫化氢应力腐蚀开裂倾向,通过对板材、锻件、焊接接头做腐蚀试验的结果,证明国产16MnR(HIC)能够满足规范要求的试验数据。
1 材料的化学成分、力学性能
近几年,通过钢厂的努力,国产16MnR(HIC)钢材有了很大的技术进步,其中S含量,特别是P等杂质元素含量都有明显降低,在循环氢脱硫塔板材、锻件、焊接材料的采购中,南化公司化工机械厂严格按技术条件的要求去做,要求钢厂尽可能保证材料的纯度,其化学成分、力学性能见表2、表3和表4。其中Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5。
2 腐蚀试验结果
设备制造技术条件中要求主体材料钢板、锻件按批进行HIC试验和抗硫化物应力腐蚀试验,焊接接头也要进行抗硫化物应力腐蚀试验。
经南化公司化工机械厂委托两家专业试验机构进行了腐蚀试验,由于试验溶液不一样,钢板HIC试验结果满足CLR≤5%, CTR≤1.5%, CSR≤0.5%,锻件HIC试验结果满足CLR≤0.5%, CTR≤0.1%, CSR≤0.05%,均为合格,其中:CLR-开裂长度比,CTR-开裂厚度比,CSR-开裂敏感性比,结果见表5、表6; 钢板、锻件抗硫化物应力腐蚀试验结果满足在275MPa拉伸应力下无断裂结果见表7、表8;焊接接头抗硫化物应力腐蚀试验结果满足在247MPa拉伸应力下无断裂,结果见表9。
从表5～表9腐蚀试验结果看,国产16MnR(HIC)板材、锻件、焊接接头在S、P含量不是非常低的情况下(有的设备制造技术要求S≤0.002%、P≤0.008%),也能够满足规范要求的试验数据。在其它设备制造中,我们曾遇到过一次焊接工艺评定在抗硫化物应力腐蚀试验中不合格的情况,有一组试样中的两个试样在试验条件下经过430h、560h发生断裂,后经分析是由于焊接缺陷造成。另根据南化公司化工机械厂对2004年至2007年所购国产16MnR(HIC)钢板(最大厚度100mm)的统计结果看,S含量基本稳定在0.003%,P含量从0.010%左右降至0.008%左右, HIC试验数据也从能检测出裂纹到检测不出裂纹,说明如果在焊接、无损探伤、热处理等制造环节中工艺措施得当,可以用国产16MnR(HIC)抗氢钢制造加氢炼油装置中的循环氢脱硫塔等设备。
3 结语
a) 该台循环氢脱硫塔已经投入正常运行2年多,近3年南化公司化工机械厂也已采用国产16MnR(HIC)抗氢钢制造了20多台压力容器,证明临氢压力容器在较低温度下(≤200℃)采用国产16MnR(HIC)能够满足规范要求的试验数据,即该材料在加氢炼油装置中循环氢脱硫塔、冷高压分离器等设备中具有一定的抗氢、抗硫化物的特性,若要求S≤0.002、P≤0.008,国产16MnR(HIC)钢板批量生产暂时还有困难,而进口欧洲钢板交货期要10个月,价格也要贵一倍多。
b) 抗硫化物应力腐蚀试验周期长达30天,加上辅助时间,一组试样做下来要45天,一般试验机构也只能同时做4组试样,为缩短设备交货期,建议在同炉号钢板中,其轧制、热处理工艺一致的情况下,选择最厚的钢板做抗硫化物应力腐蚀试验即可,不必每张钢板都去做此项试验。
c) 相对板材和锻件而言,焊接材料由于有药皮或焊剂的影响,控制S、P等有害元素的含量显得更为重要。
强化腐蚀试验 篇5
1 设计条件
移动式静态腐蚀试验装置要求结构简单、操作安全可靠、使用方便灵活且可用于多个试验系统;可对多种试验件分别或同时开展静态腐蚀试验, 要求试验期间互不影响;要求能观察试验件是否与工作介质发生反应及反应后的变化情况;要求具有温度调节功能, 满足多种工质与多种试验件反应所需的温度要求。
2 结构设计
2.1 整体结构设计
移动式静态腐蚀试验装置, 包括小车、反应容器、不锈钢管道、阀门、金属软管、循环水管道等。反应容器固定在小车上, 反应容器与阀门间通过金属软管连接。移动式静态腐蚀试验装置结构示意图如图1所示。
小车车轮要有一定的承重强度;小车底板的钢板要有一定厚度, 达到硬度和水平度的要求。小车底板上焊有固定不锈钢管道、进水管和出水管的支架。反应容器通过地角螺钉或其它固定装置固定在小车底板上, 便于水平拖动;反应容器与小车底板间非焊接连接, 可根据需要随时拆卸。反应容器的个数可根据试验的需求而定。通过手动真空阀门截断和连通气路, 每个反应容器前均装有两个手动真空阀门, 可保证每个反应容器与其它反应容器及外部系统可靠截断料, 避免反应容器间交叉反应且保证了各反应容器可单独充料、抽料。
2.2 反应容器结构设计
反应容器是移动式静态腐蚀试验装置的重要部件, 其结构设计合理才能满足功能要求[1]。反应容器纵向侧剖如图2 所示。
1.快速接头;2.DN3阀座;3.上盖法兰;4.筒体法兰;5.橡胶垫;6.筒体;7.水套;8.进水嘴;9.出水嘴;10.螺栓孔
反应容器用于放置试验件, 试验前需要对反应容器表面钝化处理[2]。反应容器结构说明及达到的功能:
1) 筒体法兰与筒体焊接连接, 上法兰与筒体法兰间放置橡胶垫, 螺栓穿过螺栓孔, 用螺母锁死, 使反应容器达到密封要求。试验在其内部与工作介质反应时, 保证了反应容器内气体不泄露到外部环境, 外部空气不能漏入反应容器内[3,4]。
2) 通过拆卸螺栓、螺母, 可使反应容器打开。可在试验前放置试验件以及试验后直观观察试验件的变化情况。
3) 反应容器上设计有DN3 阀座, 与上盖法兰焊接连接, 用于连接DN3 手动真空阀门, 阀门另一端接压力计, 可监测反应容器内压力, 通过压力变化可间接观察反应容器内试验件是否与工作介质发生反应及反应速率。
4) 反应容器周围设计有水套, 水套与筒体焊接连接。水套上设计有进水嘴和出水嘴, 分别与进水管和回水管连接。能通过调节循环水温度来控制反应容器内温度, 保证试验件与工作介质反应所需的温度。
5) 反应容器上设计有快速接头, 与上盖法兰焊接连接, 可用于连接手动调节阀或不锈钢软管。
2.3 密封结构设计
移动式静态腐蚀试验装置是由多个部件连接组成, 连接部位良好密封是该装置安全可靠应用的关键。反应容器上盖法兰与筒体法兰采用凹凸法兰压紧密封垫型式密封。其余连接部位均为快速接头与不锈钢软管或不锈钢软管之间相连 (不锈钢软管接口与快速接头接口结构形同) , 采用中间压紧定位环固定好的O型橡胶圈, 周围再用夹链夹紧的型式密封。两种密封结构设计, 密封性能均良好。真空检验达标, 达到装置设计要求, 满足试验研究需要。
快速接头、不锈钢软管间密封型式剖视图如图3 所示。
3 移动式静态腐蚀试验装置应用
移动式静态腐蚀试验装置与充料系统、抽料系统通过金属软管连接, 该装置应用示意图如图4 所示。
结合移动式静态腐蚀试验装置应用示意图, 对该装置应用操作流程进行详细说明:
(1) 将移动式静态腐蚀试验装置与充料系统、抽料系统、循环水系统连接。检查隔断储气罐、尾气回收罐, 依次连通真空泵组, 冷冻容器 (至少提前1 个小时向冷冻容器内加入冷媒) 和各反应容器, 开始抽空。抽至合格后, 检查管道连接接口及各反应容器密封处有无漏点。
(2) 如系统无漏点, 断开抽空系统, 即断开尾气回收罐、冷冻容器和真空泵组。连通储气罐和各反应容器, 通过控制储气罐后阀门来调整饭厅容器内压力至预设值, 然后断开储气罐, 用工作介质钝化各反应容器。
(3) 钝化结束后, 各反应容器内钝化后气体经过冷冻容器抽空。抽空合格后, 断开抽空系统并将各反应容器用氮气破空至大气压。打开反应容器放入试验件, 连通抽空系统继续抽空。
(4) 抽空合格后, 断开抽空系统, 连通充气系统, 分别给各反应容器内通入工作介质至预设压力。然后断开充气系统并封闭各反应容器, 同时通入发生反应所需温度的循环水。观察各反应容器内压力变化情况。如压力有变化, 说明试验件与工作介质发生反应。反应容器内压力基本不再变化后, 抽空反应容器内气体, 然后重新充入工作介质, 直至试验件与工作介质充分反应。
(5) 试验结束后, 抽空反应容器内气体, 用氮气破空, 打开容器观察试验件腐蚀情况。然后封闭各反应容器、断开充料系统、抽料系统及循环水系统, 可将移动式静态腐蚀试验装置移至其它需要的系统。
4 结束语
移动式静态腐蚀试验装置结构简单、使用方便灵活并可用于多个试验系统, 避免再建固定式静态腐蚀试验系统, 节约了成本和时间;移动式静态腐蚀试验装置合理的结构设计, 使得操作安全可靠;反应容器独特的设计, 使移动式静态腐蚀试验装置满足试验要求。严格的密封结构设计, 装置经过历时一年、多次的静态腐蚀试验实践考核, 无故障发生, 装置稳定可靠, 为静态腐蚀试验研究顺利开展打下了基础。
参考文献
[1]范祖尧, 胡宗武, 徐履冰, 等.非标准机械设备设计手册[S].北京:机械工业出版社, 2003.
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[3]付平, 常德功.密封设计手册[S].北京:化学工业出版社, 2009.
强化腐蚀试验 篇6
不锈钢 (Stainless Steel) 指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢, 铬含量均在10.5%以上, 具有抵抗大气氧化的能力——即不锈性, 同时也具有在含酸、碱、盐的介质中乃腐蚀的能力——即耐蚀性。但是不锈钢的不锈性和耐蚀性也是有条件的, 对于特殊介质如磺酸, 是磺基与烃基 (包括芳基) 相连接而成的一类有机化合物。磺酸基团为一个强水溶性的强酸性基团, 磺酸都是水溶性的强酸性化合物。在石油磺酸盐生产过程中, 接触石油磺酸的设备、管道应尽量采用内衬聚四氟乙烯材质, 但一些特殊部位只能采用不锈钢 (316L) 材质。同时, 为确保物料输送要求, 温度需控制在70℃以上。在这类酸性介质存在情况下, 高温会加剧不锈钢设备及管线的腐蚀, 金属的界面上发生化学或电化学多相反应, 使金属转入氧化 (离子) 状态, 显著降低不锈钢的强度、塑性、韧性等力学性能, 缩短设备的使用寿命, 造成生产中的跑冒滴漏, 严重影响石油磺酸盐装置的产量及长周期运行, 甚至造成人员伤害等事故。本文采用均匀腐蚀失重试验来研究石油磺酸p H值对316L不锈钢的腐蚀速率, 为装置优化生产工艺提供技术支持。
1试验
1.1试验试样
1.1.1不锈钢试样的形状和尺寸
试样的形状和尺寸应随被试材料的原始条件及所使用的试验容器而定, 尽量采用面积大的、侧面与总面积之比值小的试样。每个试样表面积不应小于10cm2。本文使用316L低碳不锈钢板状试样加工样品10个, 尺寸如下:
L×B×H:90mm×20mm×2mm
1.1.2试样的其他要求
试样使用洗涤剂充分去油, 酒精清洗干燥后, 放入120℃烘箱内烘至恒重后称重, 称重时应使用精度不小于士0.5m的分析天平, 精确至0.0001g。
1.2试液配制
取300g石油磺酸, 测定p H值后, 加入适量35%氢氧化钠溶液, 调配不同p H值的石油磺酸盐样液, 详见表1。
1.3试验方法
将试样装入玻璃材质的250ml广口瓶内, 加入石油磺酸 (盐) 试液, 确保不锈钢试样被试液完全浸泡。将广口瓶置于70℃±1恒温烘箱内, 达到测试周期时, 将不锈钢试样取出, 使用洗涤剂充分去油, 酒精清洗干燥后, 放入120℃烘箱内烘至恒重后称重, 精确至0.0001g。
1.4注意事项
试验期间, 每日摇匀试液, 确保试液与不锈钢试样充分接触。
1.5结果和讨论
由表2数据可以看出:
(1) p H值=3.72的石油磺酸盐原液浸泡15天的不锈钢样片重量增加, 分析原因为样液含水少, 在不锈钢表面形成一层钝化膜, 导致样片质量增加。随浸泡天数增加, 样品重量变化不明显。
(2) p H值=4.10的石油磺酸盐浸泡的不锈钢样片重量损失最大, 说明在本次试验中p H值=4.10的情况下, 石油磺酸盐对不锈钢的腐蚀最为严重。
(3) p H值=7.61的石油磺酸盐浸泡的不锈钢样片重量损失最小, 除15天质量稍有损失后, 其余浸泡时间重量基本没变化。说明在本次试验中p H值=7.61的情况下, 石油磺酸盐对不锈钢的腐蚀最小。
由本次试验数据, 对石油磺酸盐装置不锈钢设备及管线的耐腐蚀提出如下防护建议:
(1) 纯磺酸p H值为3.72, 对设备没有腐蚀。而目前工艺磺酸出料p H值恰好处在腐蚀严重的4-5之间, 可通过工艺调整, 使上游出料p H值避开腐蚀最严重
(2) 优化工艺加碱点, 分工序对石油磺酸进行中和调配, 在磺酸刚进入下游工序时, 马上把p H值调离腐蚀最严重区。
(3) 确保生产出料稳定的情况下, 适当降低工艺温度, 弱化酸腐蚀。
参考文献
[1]GB10124-1988, 金属材料试验室均匀腐蚀全浸试验方法[S].