含有机物油品对石化设备腐蚀的模拟测试装置的制作方法

本实用新型涉及石化设备金属材料腐蚀试验方法技术领域，具体的是一种含有机物油品对石化设备腐蚀的模拟测试装置。

背景技术：

近年来，石油工业发展速度不断加快，原油消耗量不断提高，储罐数量持续增加，而国产原油已经不能满足国内市场的需要，许多企业开始进口国外原油。但国外原油，尤其是中东的原油品质日益劣化，开采出的原油逐渐呈高酸、高硫、高含水量变化趋势，加重了国内石化工业使用的油罐腐蚀。

我国石化系统各类储罐在储运过程中，常常由于遭到腐蚀而缩短使用寿命，严重者投入使用一年后即报废无法使用。腐蚀不仅缩短了油罐正常的使用寿命，而且腐蚀产物还有可能引起突发的灾难性重大火灾及爆炸事故，国内外曾发生过多起含硫油品储罐着火和爆炸等恶性事故,其带来的环境与社会问题远远超过了事故本身，对企业安全生产和经济效益的影响也显得更加突出，严重制约了当代石油化工行业的顺利健康发展。因此，如何解决由于硫腐蚀带来的安全问题已成为石油化工行业所面临的一个重要课题。

目前石化行业对于含硫油品所造成的硫腐蚀研究认知并不深刻，尚没有系统性的研究方法。针对石化设备防腐措施也多为单因素或双因素腐蚀研究，例如，专利公开号为“201310391252”、实用新型名称为“一种油井管材料沉积硫腐蚀试验方法及其试验用夹具”的中国专利介绍了一种硫腐蚀试验方法，所述硫腐蚀试验容器适用于测量试样的失重及局部腐蚀坑的深度，模拟沉积硫作用下材料的腐蚀行为的腐蚀试验研究。

虽然这些试样方法为石化行业涉硫腐蚀研究提供了许多便利，但是在试验中，模拟的腐蚀介质环境一般为含腐蚀介质的水溶液，水溶液与实际工况下的油品不论是物理还是化学特性上都存在着很大的区别；在以往的试验方法中，硫粉直接加入到腐蚀溶液中，但是单质硫并不溶于水，硫不能与腐蚀溶液充分混合；在原油加工过程中腐蚀不仅仅是硫元素对材料的腐蚀，原油中含有的其它杂质例如cl^-、h2o等对材料的协同作用往往考虑的不够全面；腐蚀过程各因素的交互作用以及各因素对腐蚀过程的影响程度未能有效的研究了解；试验设备无法控制试验过程中产生、挥发的有害性气体。

由于上述原因，若仍使用当前已有的涉硫腐蚀研究试验方法和试验装置，无法有效模拟和研究涉硫石化设备的材料腐蚀行为，使得关于含硫油品对材料的腐蚀试验缺乏可靠性。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述不足之处，提供一种含有机物油品对石化设备腐蚀的模拟测试装置，可以更真实有效地帮助展开对涉硫石化设备在含硫油品及其他多种杂质多因素影响下腐蚀行为的变化规律和金属材料抗腐蚀的性能评价。

本实用新型是采取以下技术方案实现的：

含有机物油品对石化设备腐蚀的模拟测试装置，包括机械通风柜、加热设备、腐蚀介质容器和试样；加热设备设置在机械通风柜的柜内中部；在加热设备内设有腐蚀介质容器；所述腐蚀介质容器内部中空，腐蚀介质容器的顶部采用顶塞密封，在顶塞上开有若干通孔；空心玻璃管穿过通孔，并相对固定在通孔内，所述空心玻璃管的外径与通孔的内径相配合。

试样通过固定绳索穿挂在腐蚀介质容器中，固定绳索的多余部分穿过顶塞上通孔中的空心玻璃管；空心玻璃管的上部套装有柔性橡胶管，在柔性橡胶管内填充有棉花，并采用止水夹夹住柔性橡胶管中部进行密封；在腐蚀介质容器上部与顶塞相交部分的缝隙处通过胶带进行密封。

所述试样包括第一试样和第二试样。

第一试样用于模拟涉硫石化设备处于拉应力或切应力状态时使用，将标准规格的条形挂片加工成弯曲形状，具体的是从挂片中部进行折弯，折弯的角度包括五种折弯角度，并在弯曲后的挂片两端穿孔，用陶瓷螺丝和陶瓷螺帽固定两端，使得弯曲后的挂片上存在一定程度的恒定应力。

第二试样用于模拟涉硫石化设备部分存在焊缝残余应力状态时使用，采用焊接后加工的挂片，挂片的焊缝布置方向为纵向或横向。

测试受应力影响的试样折弯后,在试样的两端打通孔洞后，用陶瓷螺丝穿过孔洞固定，采用螺帽拧紧；进而在试样两端施加压力，以对试样施加一定程度恒应力，使得试样处于一定的应力状态下。

所述五种折弯角度为50°、60°、70°、80°和90°。

所述陶瓷螺丝采用耐腐蚀高温的氮化硅陶瓷材料螺丝。

第二试样的焊接的坡口角度为45°、60°、或90°，焊缝试样根据实验，进行或不进行热处理消除残余应力。

所述通孔小于等于4个，蚀介质容器内放置的试样数量不超过4个。

通孔的直径为5mm-8mm。

所述固定绳索采用耐高温耐腐蚀的聚四氟乙烯材料制成，避免在腐蚀过程中出现绳索断裂或受腐蚀环境损坏的情况，且可以通过塑性聚四氟乙烯材料的绳索控制试样在容器内的高度，使试样可以通过调整处于液相、气液交界、气相环境内。

所述胶带采用聚四氟乙烯材质的胶带。

所述顶塞采用弹性橡胶塞。

机械通风柜内壁设有三孔及二孔插座。

所述加热设备采用恒温油浴锅。

所述机械通风柜采用市售的旋转排气通风柜。

本实用新型装置用于模拟含有机物的油品对石化设备腐蚀的测试时；首先，根据测试要求制备试验用的试样，即后面所述的金属挂片；选用涉硫石化设备制造所采用的材料或采用更先进的新型材料；例如低碳钢，或奥氏体不锈钢，玻璃钢（纤维增强塑料）。

当制备的金属挂片用于模拟涉硫石化设备处于拉应力或切应力状态时，将标准规格的试样加工成弯曲形状，选择从挂片中部进行折弯，具有五种折弯角度；在挂片两端穿孔，用陶瓷螺丝固定两端，使得挂片上存在一定程度的恒定应力。

当制备的金属挂片用于模拟涉硫石化设备部分存在焊缝残余应力状态时，选取焊接后加工的挂片，挂片的焊缝布置方向为纵向或横向。

然后，将容纳模拟腐蚀环境介质的腐蚀介质容器放入恒温油浴锅，根据所需测试油品所处工况调整恒温油浴锅内的温度，若需模拟特殊压力情况则选择其它类型的特殊温度和压力装置，例如采用高温高压动态腐蚀仪。

之后，模拟腐蚀介质环境试样腐蚀试验。

最后，在试验结束后，用除锈剂清除试样表面腐蚀的腐蚀产物，测量试样损失的质量，用深度法计算腐蚀速率。

该实用新型的有益效果在于：本实用新型所述的模拟含有机物的油品对石化设备腐蚀的测试装置，设计合理，结构科学，用于测试时，能有效模拟含硫油品内有机活性硫组分对于材料的腐蚀，而且还能将包括有机氯、油品总酸度和含水量等因素考虑其中，通过正交设计分析涉硫石化设备受多因素腐蚀的影响规律，为涉硫腐蚀领域工艺条件下石化设备腐蚀研究提供了更有效的腐蚀研究手段。

附图说明

以下将结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型的测试装置示意图；

图2是本实用新型中涉及的限制处于拉应力或切应力状态的金属挂片弹性形变的装置示意图1；

图3是本实用新型的试样，金属挂片示意图1（用于模拟涉硫石化设备处于拉应力或切应力状态时）；

图4是本实用新型的试样，金属挂片装置示意图2（用于模拟涉硫石化设备部分存在焊缝残余应力状态时）

图中：1、机械通风柜，2、柔性橡胶管，3、固定绳索，4、止水夹，5、空心玻璃管，6、顶塞，7、密封胶带，8、腐蚀介质容器，9、试样，10、加热设备，11、陶瓷螺帽，12、陶瓷螺丝，13、弯曲试样，14、焊缝试样，14-1、焊缝。

具体实施方式

下面通过附图，结合具体实施例进一步说明本实用新型方法及其应用。

参照附图1～4，含有机物油品对石化设备腐蚀的模拟测试装置，包括机械通风柜1、加热设备10、腐蚀介质容器8和试样9；加热设备10设置在机械通风柜1的柜内中部；在加热设备10内设有腐蚀介质容器8；所述腐蚀介质容器8内部中空，腐蚀介质容器8的顶部采用顶塞6密封，在顶塞6上开有若干通孔；空心玻璃管5穿过通孔，并相对固定在通孔内，所述空心玻璃管5的外径与通孔的内径相配合。机械通风柜1内壁设有三孔及二孔插座。

试样9通过固定绳索3穿挂在腐蚀介质容器8中，固定绳索3的多余部分穿过顶塞6上通孔中的空心玻璃管5；空心玻璃管5的上部套装有柔性橡胶管2，在柔性橡胶管2内填充有棉花，并采用止水夹4夹住柔性橡胶管2中部进行密封；在腐蚀介质容器8上部与顶塞6相交部分的缝隙处通过胶带进行密封。

所述试样9包括第一试样和第二试样。

参照附图2、3，第一试样即弯曲试样13用于模拟涉硫石化设备处于拉应力或切应力状态时使用，将标准规格的条形挂片加工成弯曲形状，具体的是从挂片中部进行折弯，折弯的角度包括五种折弯角度，并在弯曲后的挂片两端穿孔，用陶瓷螺丝和陶瓷螺帽固定两端，使得弯曲后的挂片上存在一定程度的恒定应力。

参照附图4，第二试样即焊缝试样14用于模拟涉硫石化设备部分存在焊缝残余应力状态时使用，采用焊接后加工的挂片，挂片的焊缝布置方向为纵向或横向。

实施例1

选用316不锈钢作为试样的实验材料，其主要成分为：0.08%c，2.00%mo,2.00%mn,16.00%cr,12.00%ni,fe余量。加工成外形尺寸（l×b×h），mm：50×25×2.中间孔d=4mm，距上侧边5mm。用800目磨砂纸打磨丙酮清洗后用电子天平称重记录，精确度0.0001g。

选用4因素2水平1级交互试验，正交试验因素水平表及正交试验设计表如下：

表1正交试验因素水平表

表2正交实验设计表

按前述方法配置好模拟溶液。将试样放入如图1所示的腐蚀介质容器中，用聚四氟乙烯胶带和止水夹对容器进行密封，避免腐蚀介质加热后有物质泄漏。将腐蚀介质容器放入恒温油浴锅中，恒温油浴锅加热介质选用甲基硅脂，温度设置为90℃，恒温油浴锅内温度波动不宜超过±1℃，在该条件下，试验时间为21天。试验后，取出试样进行x射线衍射实验，分析腐蚀后各元素的质量分数及腐蚀产物；用除锈剂清除腐蚀产物称重计算腐蚀速率；将去除腐蚀产物后的试样进行扫描电镜试验，得到试样受腐蚀后的腐蚀形貌。

实施例2

选用q235碳钢作为试样的实验材料，其主要成分为：0.22%c，0.50%s,0.65%mn,0.30%si,0.05%p,fe余量。加工成外形尺寸（l×b×h），mm：72.4×11.5×2.中间孔d=4.2mm，距上下两边各5mm。用400目及800目磨砂纸先后打磨，丙酮清洗后用电子天平称重记录。

选用2因素3水平1级交互试验，正交试验因素水平表及正交试验设计表如下：

表3正交试验因素水平表

表4正交实验设计表

按前述方法配置好模拟溶液，将试样放入如图1所示的腐蚀介质容器中，用聚四氟乙烯胶带和止水夹对腐蚀介质容器进行密封，避免腐蚀介质加热后有物质泄漏。将腐蚀介质容器放入恒温油浴锅中，恒温油浴锅加热介质选用甘油，温度分别设置为80℃、90℃、100℃，恒温油浴锅内温度波动不宜超过±1℃，在该条件下，试验时间为28天。试验后，取出试样进行x射线衍射实验，分析腐蚀后各元素的质量分数及腐蚀产物；用除锈剂清除腐蚀产物称重计算腐蚀速率；将去除腐蚀产物后的试样进行扫描电镜试验，得到试样受腐蚀后的腐蚀形貌。

以上所述是本实用新型装置用于测试时的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域而言，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也视为本实用新型的保护范围。