一种氧化皮溶解对基体金属材料的模拟试验装置和方法与流程

本发明属于氧化皮腐蚀实验领域，特别是一种氧化皮溶解对基体金属材料的模拟试验装置和方法。

背景技术：

电站锅炉的过热器运行到一定时间后，不同过热器换热管材料的蒸汽侧表面会因高温蒸汽氧化作用产生氧化皮(主要以铁的氧化物为主)，当氧化皮生长到一定厚度后，不仅降低了换热管的传热效率，还会产生剥落堵塞换热管或随蒸汽携带冲蚀汽轮机等危害设备安全性的相关隐患。为了以提高过热器管的热效率和消除氧化皮剥落带来的相关问题，需要采用化学清洗方法清除氧化皮。化学清洗中，通常采用的腐蚀速度测量评价方法主要是腐蚀挂片、设置监视管和三电极或双电极的电化学测量等方法。这些腐蚀速度测量方法主要是监测或评价清洗过程试样的实时均匀腐蚀速度或全程的平均腐蚀速度，对局部出现氧化皮剥落或破裂部位的局部腐蚀速度大小不能进行监测或评价。

技术实现要素：

本发明的目的是对可能存在的氧化皮剥落或开裂部位，在氧化皮溶解过程中发生的局部腐蚀速度大小进行全程测量,提供一种氧化皮溶解对基体金属材料的模拟试验装置和方法。

为了解决上述问题，本发明提出一种氧化皮溶解对基体金属材料的模拟试验装置和方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种氧化皮溶解对基体金属材料的模拟试验装置，包括金属试样、氧化皮试样、金属试样外套、氧化皮试样外套、零电阻电流测量仪器、测温电极、清洗溶液箱、温度控制器、动力泵，所述氧化皮试样外套分别与氧化皮试样的顶部和底部连接，氧化皮试样外套顶部设置有三个通孔，氧化皮试样外套底部设置有一个通孔，金属试样底部连接金属试样外套，金属试样外套和测温电极均穿过氧化皮试样外套的其中一个通孔并与两者固定连接，零电阻电流测量仪器与氧化皮试样、金属试样连接，温度控制器与测温电极、清洗溶液箱连接，清洗溶液箱与氧化皮试样外套的最后一个通孔以及动力泵连接，动力泵与氧化皮试样外套底部通孔连接。将氧化皮试样作为实验对象，并利用氧化皮试样将氧化皮试样包裹密封进而通过与之相连的清洗液箱进行清洗，而通过插入氧化皮试样内部的金属试样作为腐蚀材料起到腐蚀作用，进而创造局部氧化皮剥落或破裂的现象，再通过与氧化皮试样连接的零电阻电流测量仪器测量清洗过程中的腐蚀电流数据，确定腐蚀速度。

进一步的，还包括温度控制器和测温电极，所述测温电极穿过氧化皮试样外套的其中一个通孔并与其固定连接，温度控制器与测温电极、清洗溶液箱连接。通过测温电极测量腐蚀过程中清洗液的温度，利用温度控制器控制清洗液的温度，确保整个测量过程中腐蚀液处于相对恒定的温度，确保腐蚀过程的稳定，提高腐蚀速度的测量精度。

进一步的，还包括紧固件，所述紧固件分别与氧化皮试样外套的顶部和底部连接，紧固件顶部设置有三个通孔并且所述通孔与氧化皮试样外套顶部设置的三个通孔配合。紧固件确保氧化皮试样外套紧固地卡合在氧化皮试样外侧，进而保证氧化皮试样和氧化皮试样外套两者结合面的密封，确保清洗液不会泄露，防止实验失败。

优选的，还包括耐温软管，所述清洗溶液箱与紧固件、氧化皮试样外套的最后一个通孔通过耐温软管连接，清洗溶液箱与动力件通过耐温软管连接，动力件与氧化皮试样外套底部通孔通过耐温软管连接。由于清洗液在腐蚀过程中吸热升温，使用耐温软管保证清洗液不会因为管路发生泄漏，防止实验失败。

优选的，还包括阀门，所述动力件与氧化皮试样外套底部通孔之间的耐温软管设置有阀门。通过阀门控制腐蚀试验的时间长短，能随时停止实验，便于计算腐蚀速度。

优选的，还包括锁紧螺母，所述锁紧螺母与金属试样外套配合。通过锁紧螺母将金属试样固定在紧固件上，确保不会因为金属试样的腐蚀导致装置的密封发生泄漏，避免安全隐患。

一种氧化皮溶解对基体金属材料的模拟试验方法，基于权利要求1至4任一所述的一种氧化皮溶解对基体金属材料的模拟试验装置，包括以下步骤：

步骤1：选取带氧化皮的过热器管，将其制成环状管件，再选择表面氧化皮完整的管件作为氧化皮溶解试样，再用另一过热器管加工成棒状金属试样；

步骤2：加工与棒状金属试样、氧化皮溶解试样配套的绝缘材料外套，对于棒状金属试样的绝缘材料外套：保留棒状金属试样两端位置，对于氧化皮溶解试样的绝缘材料外套：保留环状管件的侧面位置；

步骤3：将步骤2中的两个绝缘材料外套与棒状金属试样、氧化皮溶解试样固定连接，将包裹外套的棒状金属试样的一端打磨抛光作为电偶腐蚀测量面并在此之后将其插入氧化皮溶解试样内部；

步骤4：用导线将零电阻电流测量仪器与氧化皮溶解试样外表面连接，开始用清洗溶液清洗氧化皮溶解试样，测量清洗过程中的腐蚀电流数据。

优选的，所述步骤1中，选用不同金属材料种类的过热器换热管制作氧化皮溶解试样和棒状金属试样。选用不同金属材料种类的过热器换热管目的在于模拟由不同材料制成的电站锅炉的过热器在清洗过程中的实际腐蚀状态，确保测量结果的准确。

优选的，所述步骤1中，选用相同金属材料种类的过热器换热管制作氧化皮溶解试样和棒状金属试样。选用相同金属材料种类的过热器换热管目的在于模拟由相同材料制成的电站锅炉的过热器在清洗过程中的实际腐蚀状态，确保测量结果的准确。

本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：

1、本发明对可能存在的氧化皮剥落或开裂部位，在氧化皮溶解过程中发生的局部腐蚀速度大小进行全程测量。

2、本发明采用实际过热器氧化皮管样制作成氧化皮溶解试样和电偶腐蚀电极，进行氧化皮溶解过程对金属腐蚀速度的实时测量。

3、本发明可根据不同金属材料种类的过热器换热管及氧化皮，选择制作不同材料的氧化皮溶解试样和金属电偶电极，对氧化皮溶解过程的金属局部腐蚀速度进行测量。

4、本发明可用于评价过热器清洗配方及工艺溶解氧化皮过程，对氧化皮剥落或破裂部位金属基体产生的局部腐蚀速度大小。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的流程示意图。

标号说明：

零电阻电流测量仪器1；温度控制器2；清洗溶液箱3；

棒状金属腐蚀试样4；螺母5；棒状金属绝缘材料外套6；

管状氧化皮绝缘材料外套7；测温电极8；氧化皮溶解试样9；

加强钢板10；循环泵11；阀门12。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：如图1所示，一种氧化皮溶解对基体金属材料的模拟试验装置，将现场取得的过热器管样加工制作成管状氧化皮溶解试样9和棒状金属腐蚀试样4，并加工配套的棒状金属绝缘材料外套6和管状氧化皮绝缘材料外套7，用紧固螺杆将上下两片加强钢板10紧固在管状氧化皮绝缘材料外套7外侧，用上下两片管状氧化皮绝缘材料外套7卡合在管状氧化皮溶解试样9外侧，确保氧化皮溶解试样9接合面的密封，用绝缘外套配套加工的螺母5将棒状金属腐蚀试样4紧固，确保棒状金属腐蚀试样4接合面的密封，用铜导线分别连接管状氧化皮溶解试样9和状金属腐蚀试样4至零电阻电流测量仪器1，用铜导线分别连接测温电极8与清洗溶液箱3中的加热器及温度控制器2，用快速接头将耐温软管分别与循环泵11、清洗溶液箱3、阀门12与装置的进出口连接。

使用时，打开循环泵11，循环泵11带动清洗液流动，通过测温电极测量腐蚀过程中清洗液的温度，利用温度控制器控制清洗液的温度，通过零电阻电流测量仪器1测量清洗过程中的腐蚀电流数据。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，区别点在于：实施例2中不采用测温电极和温度控制器，用铜导线分别连接管状氧化皮溶解试样9和状金属腐蚀试样4至零电阻电流测量仪器1，用快速接头将耐温软管分别与循环泵11、清洗溶液箱3、阀门12与装置的进出口连接。

实施例3：

本实施例与实施例1基本相同，区别点在于：实施例3中不采用加固钢板10，而是通过在上下两片的管状氧化皮绝缘材料外套7的底部凸台设置螺纹孔，通过在螺纹孔与双头螺柱的配合将两片管状氧化皮绝缘材料外套7紧固。

实施例4：

本实施例与实施例1基本相同，区别点在于：实施例4中不采用阀门，用快速接头将耐温软管分别与循环泵11、清洗溶液箱3与装置的进出口连接。

实施例5：

一种氧化皮溶解对基体金属材料的模拟试验方法，包括以下步骤：

步骤1：选取带氧化皮的过热器管，将其制成环状管件，再选择表面氧化皮完整的管件作为氧化皮溶解试样，再用相同材料的另一过热器管加工成棒状金属试样；

步骤2：加工与棒状金属试样、氧化皮溶解试样配套的绝缘材料外套，对于棒状金属试样的绝缘材料外套：保留棒状金属试样两端位置，对于氧化皮溶解试样的绝缘材料外套：保留环状管件的侧面位置；

步骤3：将步骤2中的两个绝缘材料外套与棒状金属试样、氧化皮溶解试样固定连接，将包裹外套的棒状金属试样的一端打磨抛光作为电偶腐蚀测量面并在此之后将其插入氧化皮溶解试样内部；

步骤4：用导线将零电阻电流测量仪器与氧化皮溶解试样外表面连接，开始用清洗溶液清洗氧化皮溶解试样，测量清洗过程中的腐蚀电流数据。

实施例6：

本实施例与实施例5基本相同，区别点在于：实施例6步骤1中用与氧化皮溶解试样不同材料的过热器管加工棒状金属试样。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。