一種甲板用鋼耐蝕性快速試驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種甲板用鋼耐蝕性快速試驗裝置，該快速試驗裝置包括反應(yīng)容器；設(shè)置在反應(yīng)容器上端的控溫蓋板和設(shè)置在控溫蓋板內(nèi)的循環(huán)水管，貫穿控溫蓋板的進氣管在反應(yīng)容器內(nèi)延伸至蒸餾水的上方，貫穿控溫蓋板的出氣管且與反應(yīng)容器相連通，反應(yīng)容器設(shè)置在其中的恒溫水浴槽。本實用新型的快速試驗裝置能夠真實地模擬貨油艙上甲板的實際腐蝕環(huán)境，實現(xiàn)了在短周期內(nèi)對甲板用鋼耐蝕性的評價，具有試驗周期短，試驗成本低等優(yōu)點，對加快甲板用鋼材料的研發(fā)進度有重大意義。
【專利說明】一種甲板用鋼耐蝕性快速試驗裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及材料腐蝕試驗【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地涉及一種快速評價貨油艙上甲板用鋼耐蝕性能的試驗裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]一直以來，大型油輪貨油艙上甲板的腐蝕現(xiàn)象嚴重威脅油船的運輸安全，也成為近幾年國際海事組織即IMO關(guān)注的焦點。在實際的大型油船貨油艙中，為了防止爆炸，常常需要在貨油艙中填充惰性氣體，惰性氣體按體積百分比計包括5%的02、13%的C02、0.01%的SO2以及余量的N2。該惰性氣體中的02、CO2, SO2以及從原油中揮發(fā)出來的H2S等腐蝕氣體，會在油輪貨油艙的上甲板的內(nèi)表面或在上甲板的內(nèi)側(cè)表面上富集。
[0003]由于上甲板的溫度會在白天和夜晚交替變化，使得上甲板的內(nèi)表面總是處于干濕交替狀態(tài)。在濕氣條件下，H2S, O2以及SO2發(fā)生反應(yīng)，會在上甲板的內(nèi)表面上析出單質(zhì)硫，即4H2S+S02+02 = 4H20+5S。從而對上甲板的內(nèi)表面或內(nèi)側(cè)表面造成嚴重的均勻腐蝕，其腐蝕速率在0.3mm/年以上，并且該腐蝕產(chǎn)物極易發(fā)生剝離和脫落現(xiàn)象。
[0004]目前IMO發(fā)布了《原油貨油艙用耐蝕鋼性能標準》與《油輪貨油艙耐腐蝕鋼認可試驗程序》，明確規(guī)定了上甲板用耐蝕鋼的腐蝕評價方法。該方法通過模擬貨油艙上甲板的實際腐蝕環(huán)境，分別進行21天、49天、77天、98天的腐蝕試驗，并對試驗結(jié)果進行擬合，推算出25年后的腐蝕量。但是，該方法試驗周期較長，試驗成本較高，并且對試驗設(shè)備的穩(wěn)定性要求較嚴格。因此，采用該方法來進行甲板用耐蝕鋼的耐蝕性試驗和評價在實踐中具有一定的局限性。
[0005]此外，中國專利文獻CN102928331A、中國專利文獻CN202916173U以及中國專利文獻CN202486030U均提供了一種貨油艙上甲板模擬腐蝕試驗裝置，其共同特征為:將標準腐蝕氣體通入到反應(yīng)容器內(nèi)的蒸餾水中，而實際腐蝕氣體是經(jīng)過蒸餾水吸收后的逸出氣體。但腐蝕氣體中的C02、SO2和H2S都易溶于水，其中SO2的溶解度最大，通過蒸餾水吸收后，使得腐蝕氣體的成分發(fā)生變化，從而嚴重減弱了濕氣腐蝕效果。
實用新型內(nèi)容
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實用新型的目的在于通過甲板用鋼耐蝕性快速試驗裝置的改進，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
[0007]本實用新型的目的在于提供一種試驗周期短、試驗成本低的甲板用鋼耐蝕性快速試驗裝置。該裝置能夠真實地模擬貨油艙上甲板的實際腐蝕環(huán)境，促進腐蝕反應(yīng)更快地進行，快速評價貨油艙上甲板用鋼的耐腐蝕性能。
[0008]根據(jù)本實用新型的甲板用鋼耐蝕性快速試驗裝置，所述快速試驗裝置包括:反應(yīng)容器；設(shè)置在反應(yīng)容器上端的控溫蓋板和設(shè)置在控溫蓋板內(nèi)的循環(huán)水管；進氣管，貫穿控溫蓋板并向反應(yīng)容器內(nèi)延伸至蒸餾水上方；出氣管，貫穿控溫蓋板且與反應(yīng)容器相連通；恒溫水浴槽，反應(yīng)容器設(shè)置在恒溫水浴槽中。
[0009]根據(jù)本實用新型的實施例，所述快速試驗裝置還包括位于反應(yīng)容器內(nèi)并固定在進氣管端部的氣體分流器，以使進入到反應(yīng)容器內(nèi)的腐蝕氣體分布均勻。
[0010]根據(jù)本實用新型的實施例，在控溫蓋板的位于反應(yīng)容器內(nèi)的下表面上形成有安裝槽，安裝槽內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器和金屬試樣。
[0011]根據(jù)本實用新型的實施例，所述快速試驗裝置還包括與進氣管相連的腐蝕氣體流量控制系統(tǒng)，以控制進入到反應(yīng)容器內(nèi)的腐蝕氣體的流量。
[0012]根據(jù)本實用新型的實施例，所述快速試驗裝置還包括與循環(huán)水管相連的冷熱循環(huán)水系統(tǒng)，以使循環(huán)水管內(nèi)的水循環(huán)。
[0013]根據(jù)本實用新型的實施例，所述快速試驗裝置還包括與溫度傳感器相連的溫度實時監(jiān)控系統(tǒng)，以記錄溫度傳感器輸出的信號，從而對金屬試樣的溫度進行實時監(jiān)測、記錄以及超高溫和超低溫報警。
[0014]根據(jù)本實用新型的實施例，所述金屬試樣至反應(yīng)容器中液面的距離為10mm?200mmo
[0015]根據(jù)本實用新型的實施例，所述金屬試樣至反應(yīng)容器中液面的距離為140mm?160mmo
[0016]根據(jù)本實用新型的實施例，所述快速試驗裝置還包括與出氣管相連的氣體回收系統(tǒng)，以回收從反應(yīng)容器內(nèi)流出的氣體。
[0017]根據(jù)本實用新型的甲板用鋼耐蝕性快速試驗裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠真實地模擬貨油艙上甲板的實際腐蝕環(huán)境，快速評價貨油艙上甲板用鋼的耐腐蝕性能；并且由于本實用新型的快速試驗裝置避免將腐蝕氣體通入到蒸餾水中，因此，不會導(dǎo)致腐蝕氣體成分發(fā)生變化，能夠更有效地提高濕氣的腐蝕效果，從而能夠縮短試驗周期、降低試驗成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1示出了本實用新型的甲板用鋼耐蝕性快速試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]附圖標記說明如下:
[0020]1-控溫蓋板2-金屬試樣3-進氣管4-氣體分流器5-出氣管6_反應(yīng)容器7-蒸餾水8-恒溫水浴槽。

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進行詳細描述，本實用新型的上述目的和優(yōu)點將會變得更加清楚。然而，本實用新型可以以多種不同的形式來實施，不應(yīng)該被理解為局限于在此提出的示例性實施例。提供這些實施例使本實用新型的公開將是徹底和完全的，并將本實用新型的范圍充分地傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0022]圖1示出了本實用新型的甲板用鋼耐蝕性快速試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖1，本實用新型所述的甲板用鋼耐蝕性快速試驗裝置包括:所述反應(yīng)容器6，用于存儲蒸餾水7 ;所述控溫蓋板I設(shè)置有溫度傳感器(未示出)和金屬試樣2，溫度傳感器用于監(jiān)測金屬試樣2的溫度；所述進氣管3，用于將腐蝕氣體通入到反應(yīng)容器6內(nèi)，在進氣管3的延伸至蒸餾水7上方的一端上設(shè)置氣體分流器4，使得通過氣體分流器4流出的腐蝕氣體在反應(yīng)容器6內(nèi)分布均勻；所述出氣管5,用于將反應(yīng)容器6內(nèi)的氣體排出；所述反應(yīng)容器6設(shè)置在恒溫水浴槽8中，通過恒溫水浴來保證蒸餾水7溫度的恒定。所述控溫蓋板I固定在反應(yīng)容器6的上端，并且在控溫蓋板I內(nèi)設(shè)置有循環(huán)水管(未示出)；所述進氣管3貫穿恒溫蓋板I并向反應(yīng)容器6內(nèi)延伸至蒸餾水7的上方；所述出氣管5貫穿恒溫蓋板I并與反應(yīng)容器6相連通。
[0023]控溫蓋板I位于反應(yīng)容器6內(nèi)的下表面上設(shè)置有安裝槽(未示出)，例如，可以設(shè)置為卡槽等形式。溫度傳感器和金屬試樣2可按照從上到下的順序依次安裝到安裝槽內(nèi)，通過將溫度傳感器和金屬試樣2安裝在安裝槽內(nèi)，可以實現(xiàn)對金屬試樣2的溫度進行實時監(jiān)測的目的。
[0024]本實用新型的甲板用鋼耐蝕性快速試驗裝置，由于可以避免將腐蝕氣體通入到蒸餾水中，因此，可以避免因腐蝕氣體中含有易溶于水的C02、SO2以及H2S而導(dǎo)致的腐蝕氣體成分發(fā)生變化，更有效地提高了濕氣腐蝕效果，從而顯著的縮短了試驗周期、減低了試驗成本。
[0025]在本實用新型的一個實施例中，所述快速試驗裝置還可包括與溫度傳感器相連的溫度實時監(jiān)控系統(tǒng)(未示出)，將溫度傳感器采集到的金屬試樣2的溫度反饋到溫度實時監(jiān)控系統(tǒng)，以記錄溫度傳感器輸出的信號，從而對金屬試樣2的溫度進行實時監(jiān)測、記錄以及超高溫和超低溫報警；同時，還通過溫度實時監(jiān)控系統(tǒng)進一步對循環(huán)水管中水的溫度進行控制，從而可以準確地控制金屬試樣2溫度高低的周期性變化。
[0026]本實用新型的快速試驗裝置還可包括與循環(huán)水管相連的冷熱循環(huán)水系統(tǒng)(未示出)，并且通過管道與反應(yīng)容器相連。例如，可以通過外部水泵實現(xiàn)水管內(nèi)外的動態(tài)循環(huán)等，以使循環(huán)水管內(nèi)的水處于循環(huán)狀態(tài)。
[0027]通過向反應(yīng)容器6中的蒸餾水7的上方通入腐蝕氣體可以防止腐蝕氣體的成分發(fā)生變化。并且在本實用新型中，還可以通過在進氣管3的延伸至蒸餾水7上方的一端上設(shè)置氣體分流器4。在試驗過程中，氣體分流器4置于反應(yīng)容器6液面的上方，防止溶液對腐蝕氣體的直接吸收，有利于腐蝕氣體與金屬試樣2充分接觸，使得通過氣體分流器4流出的腐蝕氣體在反應(yīng)容器6內(nèi)分布均勻，從而避免了腐蝕氣體因在反應(yīng)容器6中發(fā)生局部富集而造成的腐蝕氣體分布不均勻的現(xiàn)象。
[0028]在本實用新型的一個實施例中，所述快速試驗裝置還可包括通過管道與反應(yīng)容器6上的進氣管3相連的腐蝕氣體流量控制系統(tǒng)(未示出)，通過腐蝕氣體流量控制系統(tǒng)可控制進入到反應(yīng)容器6內(nèi)的腐蝕氣體的流量。
[0029]本實用新型的快速試驗裝置還可包括與出氣管5相連的氣體回收系統(tǒng)(未示出)，以回收從反應(yīng)容器6內(nèi)流出的腐蝕氣體，從而避免從反應(yīng)容器6內(nèi)流出的腐蝕氣體對環(huán)境造成污染。
[0030]下面將詳細描述本實用新型的評價貨油艙上甲板用鋼耐蝕性快速試驗裝置的使用過程。
[0031]將溫度傳感器和被評價試樣即金屬試樣2按照從上到下的順序依次安裝于控溫蓋板I的安裝槽內(nèi)后，將該控溫蓋板I固定在反應(yīng)容器6的上端，根據(jù)金屬試樣2的形狀及大小將金屬試樣2至蒸懼水7液面的距離設(shè)置為10mm?200mm。本實用新型優(yōu)選地將金屬試樣2到蒸餾水7液面的距離設(shè)置為140mm?160mm。在實際操作過程中，采用金屬試樣2至蒸餾水7液面的距離高于100mm、低于200mm，尤其采用金屬試樣2到蒸餾水7液面的距離為140mm、150mm和160mm,使得金屬試樣2處于實際腐蝕環(huán)境。打開冷熱循環(huán)水系統(tǒng)，向嵌入在控溫蓋板I內(nèi)的循環(huán)水管通入水；通過進氣管3向反應(yīng)容器6內(nèi)通入N2,以排出反應(yīng)容器6內(nèi)的空氣，之后，通過進氣管3向反應(yīng)容器6內(nèi)通入腐蝕氣體。例如，可以是等量的S02+C02+02+N2和H2S+N2的混合氣體；經(jīng)氣體分流器4排出的腐蝕氣體可以均勻地分布在反應(yīng)容器6內(nèi)。通過循環(huán)水管中的水的溫度來控制金屬試樣2的溫度高低的周期變化；當金屬試樣2的溫度低于反應(yīng)容器6內(nèi)的溫度時,反應(yīng)容器6內(nèi)的水蒸氣會在金屬試樣2的表面上進行凝結(jié)；當金屬試樣2的溫度高于反應(yīng)容器6內(nèi)的溫度時，金屬試樣2的表面上的冷凝水蒸發(fā)，從而使得金屬試樣2的表面處于干濕交替的腐蝕狀態(tài)。
[0032]將本實用新型的試驗裝置與頂0(國際海事組織)標準裝置分別對同一種普通低合金鋼的耐蝕性進行評價，其中，本實用新型的試驗裝置和IMO標準裝置的試驗參數(shù)如表I所示。所得到的試驗結(jié)果如表2所示。
[0033]表I本實用新型的試驗裝置和MO標準裝置的試驗參數(shù)
[0034]

I本實用新型的試驗裝置~IIMO標準裝置水浴溫度/°C3627
高溫50°C保溫時間/h 818
低溫2 5 °C保溫時間/h 23
循環(huán)周期/h1224
腐蝕氣體流量cc/min 4020
試驗周期/d2198
[0035]表2本實用新型的試驗裝置和MO標準裝置的試驗結(jié)果
[0036]
_ 本實用新.曜_試驗裝B!__IMO標準裝K
腐蝕損火最(mm)0.1023290.099635_

FcOOH.FeS.Fe4O3 以及中.FeOOH、FcS、Fe4O3 以及中.腐蝕產(chǎn)物成分
____MS_

Fe00H+Fe405: 40,3 Fe00H+Fc403: 42.5腐蝕產(chǎn)物成分fim (%) 單JiS: 28.3 咿質(zhì)S: 25.1__其他:31.4__其他:32.4_
[0037]從表2的腐蝕損失量可以看出，采用本實用新型的快速試驗裝置進行21天試驗后的腐蝕損失量高于MO標準裝置進行98天試驗后的腐蝕損失量，也就是說，本實用新型的快速試驗裝置的加速效果明顯優(yōu)于IMO標準裝置的加速效果。另外，從表2的腐蝕產(chǎn)物成分和含量可以看出，兩種試驗裝置試驗后的腐蝕產(chǎn)物成分均為FeOOH、FeS、Fe4O3以及單質(zhì)S，并且各成分的含量的定量分析結(jié)果也十分接近。因此，表明本實用新型的快速試驗裝置同樣能夠較好地模擬貨油艙上甲板的腐蝕環(huán)境。本實用新型的快速試驗裝置通過21天的腐蝕試驗超過了 IMO標準裝置進行的98天的試驗水平，也就是說，本實用新型的快速試驗裝置在保證試驗水平的前提下，能夠?qū)⒃囼炛芷诳s短到IMO標準裝置試驗周期的1/4以內(nèi)。
[0038]綜上所述，由于本實用新型的快速試驗裝置避免將腐蝕氣體通入到蒸餾水中，因此不會因腐蝕氣體中含有易溶于水的C02、SO2以及H2S而導(dǎo)致腐蝕氣體成分發(fā)生變化，因此，本實用新型具有以下顯著優(yōu)勢:
[0039]I)采用本實用新型的快速試驗裝置，所導(dǎo)入的腐蝕氣體直接與被評價試樣接觸，顯著減少了蒸餾水對腐蝕氣體的吸收量和腐蝕氣體成分的變化，促進腐蝕反應(yīng)更快進行，可更為真實地模擬貨油艙上甲板的實際腐蝕環(huán)境。
[0040]2)通過調(diào)節(jié)腐蝕氣體的流量、水浴溫度、試樣高低溫保溫時間、升降溫速率等參數(shù)，可以大幅度加速腐蝕效果，操作便捷，不僅大大降低了試驗成本，而且實現(xiàn)了在短周期內(nèi)對鋼耐蝕性的評價，對加快材料的研發(fā)進度有重大意義。
[0041]以上詳細描述了本實用新型的優(yōu)選實施方式，但是，本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本實用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行多種簡單變型和組合，這些簡單變型均屬于本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種甲板用鋼耐蝕性快速試驗裝置，包括反應(yīng)容器，其特征在于，所述快速試驗裝置還包括: 控溫蓋板，設(shè)置在反應(yīng)容器的上端，在控溫蓋板內(nèi)設(shè)置有循環(huán)水管； 進氣管，貫穿控溫蓋板且向反應(yīng)容器內(nèi)延伸至蒸餾水上方； 出氣管，貫穿控溫蓋板且與反應(yīng)容器相連通； 恒溫水浴槽，在恒溫水浴槽中設(shè)置有反應(yīng)容器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速試驗裝置，其特征在于，所述快速試驗裝置還包括位于反應(yīng)容器內(nèi)并設(shè)置在進氣管端部的氣體分流器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速試驗裝置，其特征在于，在控溫蓋板位于反應(yīng)容器內(nèi)的下表面上形成有安裝槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的快速試驗裝置，其特征在于，所述控溫蓋板的安裝槽中設(shè)置有溫度傳感器和金屬試樣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速試驗裝置，其特征在于，所述快速試驗裝置還包括與進氣管相連的腐蝕氣體流量控制系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速試驗裝置，其特征在于，所述快速試驗裝置還包括與循環(huán)水管相連的冷熱循環(huán)水系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的快速試驗裝置，其特征在于，所述快速試驗裝置還包括與溫度傳感器相連的溫度實時監(jiān)控系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的快速試驗裝置，其特征在于，所述金屬試樣至反應(yīng)容器中液面的距離為10mm?200mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的快速試驗裝置，其特征在于，所述金屬試樣至反應(yīng)容器中液面的距離為140mm?160mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速試驗裝置，其特征在于，所述快速試驗裝置還包括與出氣管相連的氣體回收系統(tǒng)。
【文檔編號】G01N17/00GK203929592SQ201420307842
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】羅小兵, 柴鋒, 蘇航, 張波, 楊才福, 李麗, 薛東妹, 潘濤, 沈俊昶, 梁豐瑞, 王卓, 李超, 李灝 申請人:鋼鐵研究總院