[發(fā)明專利]一種測試鋼鐵耐硫酸露點腐蝕性能的方法及其裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910053530.1
• 申請日: 2009-06-22
• 公開（公告）號: CN101929944A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 錢余海;齊慧濱;周慶軍;王煒
• 申請（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00;G01N5/00
• 代理公司: 上海三和萬國知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31230
• 代理人: 劉立平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料腐蝕領(lǐng)域，具體地說，本發(fā)明涉及一種測試鋼鐵耐硫酸露點腐蝕性能的方法及其裝置。

背景技術(shù)

在燃油或燃煤鍋爐的燃料重油或煤中通常含有2％～3％的硫，燃燒后在產(chǎn)物中形成二氧化硫(SO₂)，SO₂在煙氣中受催化作用而進(jìn)一步氧化生成三氧化硫(SO₃)，SO₃與大氣中的水結(jié)合生成硫酸(H₂SO₄)，在處于露點以下的金屬表面凝結(jié)并腐蝕金屬，產(chǎn)生所謂的硫酸露點腐蝕。

鋼鐵材料的硫酸露點腐蝕具有很高的腐蝕速率，對工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備造成極大的危害，因此受到了國內(nèi)外石油、化工、能源、動力等行業(yè)的廣泛關(guān)注。解決此問題的有效辦法是選擇對此類腐蝕耐蝕好的鋼種，耐硫酸露點腐蝕鋼即為適應(yīng)此需求而開發(fā)的一類低合金耐蝕鋼。

鋼鐵材料硫酸露點腐蝕的速率與H₂SO₄的濃度和溫度密切相關(guān)，其腐蝕規(guī)律如圖1所示，一般可將腐蝕區(qū)分為四個區(qū)域，其中低溫中濃度的II區(qū)和高溫高濃度的IV區(qū)腐蝕最快(參見《低合金耐蝕鋼》，松島巖著，靳裕康譯，北京：機械工業(yè)出版社，2004，P138)。

腐蝕速率是耐硫酸露點腐蝕鋼最重要同時也是用戶最為關(guān)注的技術(shù)指標(biāo)。準(zhǔn)確、客觀、科學(xué)地評價鋼的耐硫酸露點腐蝕性能強烈受到實驗條件和方法的影響與限制。現(xiàn)有的資料和相關(guān)文獻(xiàn)表明：目前對鋼耐硫酸露點腐蝕性能的評價方法多采用濃度為40％～50％的H₂SO₄在50℃～70℃低溫區(qū)域進(jìn)行浸泡，并采用失重量或失重速率進(jìn)行評定，即腐蝕條件僅局限于圖1中低溫中濃度的II區(qū)。而實踐表明，IV區(qū)的腐蝕環(huán)境較II區(qū)更為苛刻，即使鋼在II區(qū)具有良好的耐蝕性能，但在IV區(qū)條件的應(yīng)用過程也常發(fā)生過早失效，因此綜合在II區(qū)和IV區(qū)條件下的評價將能更為有效、全面地反映鋼鐵材料的耐硫酸露點腐蝕性能。

但是，IV區(qū)的H₂SO₄濃度為80％～90％，溫度高達(dá)130～160℃。目前用于II區(qū)條件腐蝕評價的普通水浴加熱和裝置限制了溫度的提高，并容易因H₂SO₄揮發(fā)而造成腐蝕介質(zhì)濃度的變化，現(xiàn)有的試驗裝置不能滿足模擬IV區(qū)條件下的腐蝕評價。因此，當(dāng)前尚無相應(yīng)的通過評定IV區(qū)腐蝕速率來評價鋼鐵材料耐硫酸露點腐蝕性能的方法及其裝置。

為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提出一種通過綜合評價鋼鐵材料在II區(qū)和IV區(qū)條件下的腐蝕速率，準(zhǔn)確評定鋼鐵材料耐硫酸露點腐蝕性能的方法及其裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一個方面提供一種測試鋼鐵耐硫酸露點腐蝕性能的方法，評價鋼鐵材料在130℃～160℃、80％～90％的H₂SO₄中的腐蝕速率，其特征在于，以點接觸的方式固定鋼鐵材料試樣，將其放入80％～90％的H₂SO₄中，采用高沸點介質(zhì)、在密閉回流系統(tǒng)中加熱至130℃～160℃，反應(yīng)一段時間后測量所述試樣的失重。

本發(fā)明的第二個方面提供一種測試鋼鐵耐硫酸露點腐蝕性能的裝置，包括恒溫加熱系統(tǒng)、測試樣品放置系統(tǒng)和回流冷凝系統(tǒng)，其特征在于，所述恒溫加熱系統(tǒng)包括數(shù)字溫度顯示器、溫度設(shè)定調(diào)節(jié)器、電源開關(guān)、加熱器、恒溫加熱槽和熱電偶；所述測試樣品放置系統(tǒng)包括試樣擱置架、反應(yīng)容器、密封活塞和溫度計；所述回流冷凝系統(tǒng)包括玻璃導(dǎo)管和冷凝器，所述冷凝器上設(shè)有進(jìn)水口和出水口。

根據(jù)本發(fā)明的測試鋼鐵耐硫酸露點腐蝕性能的裝置，優(yōu)選的是，所述試樣擱置架為四柱式。

根據(jù)本發(fā)明的測試鋼鐵耐硫酸露點腐蝕性能的裝置，優(yōu)選的是，所述恒溫加熱系統(tǒng)所用加熱介質(zhì)的沸點為200℃以上。

根據(jù)本發(fā)明的測試鋼鐵耐硫酸露點腐蝕性能的裝置，優(yōu)選的是，所述加熱介質(zhì)為硅油。

本發(fā)明的構(gòu)思是：設(shè)計點接觸式的試樣擱置架，通過恒溫加熱槽利用高沸點加熱介質(zhì)將帶有回流冷凝裝置的內(nèi)盛硫酸的反應(yīng)容器加熱，以模擬涵蓋高溫高濃度條件下的更苛刻的硫酸腐蝕環(huán)境。利用該裝置不僅可對鋼鐵材料在低濃度低溫H₂SO₄介質(zhì)條件下的腐蝕性能進(jìn)行評價，還可同時對80％～90％的高濃度硫酸和130℃～160℃的高溫區(qū)間進(jìn)行相關(guān)腐蝕性能評定。

本發(fā)明的測試鋼鐵材料耐硫酸露點腐蝕性能的實驗裝置的組成和結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

本發(fā)明的主體裝置主要包括恒溫加熱系統(tǒng)、回流冷凝系統(tǒng)及測試樣品放置系統(tǒng)三個部分。