一种空冷岛流动加速腐蚀模拟试验系统及方法与流程

本发明属于流动加速腐蚀试验，特别涉及一种空冷岛流动加速腐蚀模拟试验系统及方法。

背景技术：

1、空冷岛用于火电机组汽轮机高温排汽的降温，其在富煤缺水地区得到广泛应用。目前，建造空冷岛的设备材料主要为碳钢，而碳钢在高温溶氧水环境中极易腐蚀，其中，以汽轮机排汽导致的空冷岛发生单相或气液两相的流动加速腐蚀(fac)尤甚。

2、经理论测算，超(超)临界直接空冷机组中，汽轮机的排汽流速可达60m/s以上，主排汽管道的表面液相或液膜流速约15m/s以上；而在高流速的湿蒸汽或液膜下，碳钢内表面生成的fe3o4氧化膜会持续溶解，引起机组水汽系统铁含量超标，造成空冷岛的碳钢构件腐蚀和沉积；其中，空冷散热管壁厚大多为1.5mm，长期的运行腐蚀可能会导致局部减薄失效，造成空气或污染物的漏入，一方面将引起汽轮机背压增加或水汽品质污染，另一方面将导致高温蒸汽泄漏，对周围的生命财产安全造成重大威胁。

3、目前，针对空冷岛流动加速腐蚀研究均处于起步阶段，现有的模拟试验装置均无法实现对高流速及无氧条件的模拟，进而导致模拟试验的结果误差较大；因此，亟需提供一种空冷岛流动加速腐蚀模拟试验系统，以真实模拟腐蚀条件，探究其腐蚀机理，降低或抑制腐蚀发生，对保护热力设备和提高精处理混床周期制水量，具有重大的理论意义和实际意义。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种空冷岛流动加速腐蚀模拟试验系统及方法，以解决现有的模拟试验装置均无法实现对高流速及无氧条件的模拟，进而导致模拟试验的结果误差较大的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、本发明提供了一种空冷岛流动加速腐蚀模拟试验系统，包括主回路子系统、加药子系统及流动加速腐蚀测试子系统；

4、所述主回路子系统，包括高纯水箱、主回路出水管、电极流通池及主回路回水管；所述高纯水箱内储存有高纯水，所述高纯水箱的出水口与所述主回路出水管的一端相连，所述主回路出水管的另一端与所述电极流通池的进水口相连，所述主回路回水管的一端与所述电极流通池的出水口相连，所述主回路回水管的另一端与所述高纯水箱的回水口相连；

5、所述加药子系统，用于向所述主回路出水管内加注碱化剂或氧化剂；

6、所述流动加速腐蚀测试子系统，包括测试电极及腐蚀测试仪；所述测试电极放置在所述电极流通池内，所述测试电极通过导线与所述腐蚀测试仪的输入端相连；其中，所述测试电极的材质与待模拟空冷岛的设备材质相同；所述腐蚀测试仪，用于采集所述测试电极的极化电阻。

7、进一步的，还包括除氧子系统；所述除氧子系统包括气源；所述气源内储存有惰性气体，所述气源的出口端分三支路设置；其中，第一条支路与所述高纯水箱相连，第二条支路与所述加药子系统相连，第三条支路与所述电极流通池相连。

8、进一步的，还包括在线监测子系统；所述在线监测子系统，包括冷却器、第一取样关断阀、第一三通阀、氢交换柱、电导率表、第二三通阀、第二取样关断阀及溶解氧表；

9、所述冷却器的进口端与所述主回路出水管相连通；所述冷却器的出口端分两路设置，其中一路与所述第一取样关断阀的一端相连，另一路与所述第二取样关断阀的一端相连；

10、所述第一取样关断阀的另一端与所述第一三通阀的第一端口相连，所述第一三通阀的第二端与所述氢交换柱的进口端相连；所述第一三通阀的第三端口、所述氢交换柱的出口端与所述电导率表的进口端均相连，所述电导率表的出口端与所述第二三通阀的第一端口相连；所述第二三通阀的第二端口与所述主回路回水管相连通，所述第二三通阀的第三端口作为手工取样口；

11、所述第二取样关断阀的另一端与所述溶解氧表的进口端相连，所述溶解氧表的出口端与所述主回路回水管相连通。

12、进一步的，还包括旁路再循环子系统；所述旁路再循环子系统，包括旁路再循环球阀及旁路管；所述旁路管的一端与所述主回路出水管相连通，所述旁路管的另一端与所述主回路回水管相连通；所述旁路再循环球阀设置在所述旁路管上。

13、进一步的，还包括净化子系统；所述净化子系统，包括混床取样关断阀及混床；所述混床取样关断阀的一端与所述主回路出水管相连通，所述混床取样关断阀的另一端与所述混床的进口端相连，所述混床的出口端与所述主回路回水管相连通。

14、进一步的，所述加药子系统包括第一加药储罐、第二加药储罐及加药管路；所述第一加药储罐用于储存碱化剂，所述第二加药储罐用于储存氧化剂；所述第一加药储罐的出口端、所述第二加药储罐的出口端与所述加药管路的一端均相连，所述加药管路的另一端与所述主回路出水管相连通。

15、进一步的，所述电极流通池包括180°电极流通池及90°电极流通池；所述180°电极流通池与所述90°电极流通池并联设置在所述主回路出水管与所述主回路回水管之间，所述180°电极流通池设置有第一测试电极，所述90°电极流通池设置有第二测试电极；其中，所述第一测试电极与所述第二测试电极均包括材质及型号相同的工作电极、参比电极及辅助电极，所述工作电极、所述参比电极及所述辅助电极分别通过导线与所述腐蚀测试仪相连。

16、进一步的，所述主回路出水管上还设置有第四流量计、主回路出水压力表及第一温度传感器；所述第四流量计，用于监测所述主回路出水管中水样的流量信息；所述主回路出水压力表，用于监测所述主回路出水管中水样的压力信息；所述第一温度传感器位于所述电极流通池的入口处，所述第一温度传感器用于监测所述电极流通池入口处水样的温度信息；

17、所述主回路回水管上还设置有第二温度传感器，所述第二温度传感器位于所述电极流通池的出口处；其中，所述第二温度传感器，用于监测所述电极流体池出口处水样的温度信息。

18、进一步的，所述空冷岛流动加速腐蚀模拟试验系统的运行环境特征为：温度为50～70℃，流速为15～25m/s，氢电导率小于0.15μs/cm，溶解氧值小于5μg/l。

19、本发明还提供了一种空冷岛流动加速腐蚀模拟试验方法，利用所述的一种空冷岛流动加速腐蚀模拟试验系统；其中，所述模拟试验方法，包括以下步骤：

20、步骤1、利用加药子系统，向主回路出水管中加注碱化剂或氧化剂，以使主回路出水管及主回路回水管中水样的氢电导率或溶解氧值至设计范围；

21、步骤2、开启腐蚀测试仪，记录测试电极的极化电阻；

22、步骤3、根据所述测试电极的极化电阻，确定测试电极的腐蚀结果，进而获得所述空冷岛流动加速腐蚀模拟试验结果。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

24、本发明提供了一种空冷岛流动加速腐蚀模拟试验系统及方法，利用加药子系统对主回路出水管内加注碱化剂或氧化剂，以使系统主回路管道内水样维持设计的氢电导率或溶解氧值，确保了系统在稳定环境下进行运行，以保护电极流通池内测试电极不受系统水样中溶解氧的干扰和氧化影响，进而真实反映测试电极的原始状态；利用腐蚀测试仪对测试电极对极化电阻进行监测，根据极化电阻对测试电极的腐蚀情况进行表征，实现对空冷岛设备的真实模拟；装置结构简单，满足对高流速及无氧条件的模拟，模拟试验结果误差小。

25、进一步的，将除氧子系统与高纯水箱、加药子系统及电极流通池均相连，实现对多点除氧，有效提高了除氧效果，以使系统回路中溶解氧小于5μg/l，确保测试电极不受水中溶解氧的干扰和氧化影响，真实反映电极的原始状态，减少试验误差。

26、进一步的，通过设置在线监测子系统，利用冷却器对从主回路出水管内取出的水样进行冷却，并分别利用电导率表和溶解氧表分别对水样的氢电导率及溶解氧值进行实时监测，以对加药子系统的运行提供数据支持，确保了系统运行的可靠性；同时，设置手工取样口，实现校验在线仪表或接收水样进行检测的目的。

27、进一步的，采用在旁路管上设置旁路再循环球阀，通过调节旁路再循环球阀的开度，实现对电极流通池的水样流量调节，以满足在不同流速下的流道加速腐蚀模拟试验，进而获取不同流速下的腐蚀性能测试数据。

28、进一步的，通过设置净化子系统，其中通过接入混床，实现对系统水样的净化处理效果。

29、进一步的，加药子系统中采用双加药储罐，实现对碱化剂和氧化剂的分别加入，提高了加药的精确性。

30、进一步的，利用180°电极流通池模拟空冷岛的180°直管，利用90°电极流通池模拟空冷岛的90°弯管，实现对空冷岛现场工况最大程度的真实模拟，确保了模拟试验的真实性；其次，测试电极采用工作电极、参比电极及辅助电极的三电极组合形式，有效消除纯水溶液电阻对电化学腐蚀测量影响。