[發明專利]一種濕硫化氫環境中的環境腐蝕開裂試驗用裝置

有效

• 申請號: 201410029407.7
• 申請日: 2014-01-21
• 公開（公告）號: CN104792689B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 劉賢斌;左景輝;王儉秋;韓恩厚
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 許宗富,周秀梅

技術領域

本發明涉及濕硫化氫等有毒腐蝕氣氛中環境腐蝕開裂領域，具體為一種濕硫化氫環境中的環境腐蝕開裂簡易裝置，它可實現密閉不同濃度的硫化氫及其混合氣體循環溶液環境下低于75℃的環境腐蝕開裂試驗的裝置。

背景技術

石化資源依然是全球工業的能源供給主體，隨著經濟建設的需求，含有不同濃度的硫化氫、二氧化碳等腐蝕氣氛的油田被開采，大量含有硫化氫等腐蝕性原油被煉解，由于各種原因使得在此條件下服役的材料等需要承載一定的載荷，在腐蝕環境下，油氣管道，壓力容器等設備中的局部構件容易出現環境腐蝕開裂，且環境腐蝕開裂具有很大的隱蔽性，使之存在極大的安全隱患。因此研究在相關腐蝕介質中的環境腐蝕開裂（包括腐蝕疲勞和應力腐蝕）機制和規律，積累相關的數據，為石油化工裝置的材料選用建構相應的標準具有重大的實際意義。

環境腐蝕開裂為腐蝕失效中的最主要方式，而濕硫化氫介質中的環境腐蝕開裂因為硫化氫的存在而尤為嚴重和敏感，低合金鋼的硫化物應力腐蝕開裂在常溫下是最敏感的，工業界中以恒載荷儀和應力環使用較多，在NACE TM0177-2005和GB/T4157-2006金屬在硫化氫環境中抗特殊形式環境開裂實驗室試驗的標準中均規定了相應的實驗方法和裝置，裝置采用O型圈與試樣密閉，長時間實驗中間容易出現硫化氫泄露，實驗溶液更換時亦容易出現硫化氫泄露。當前恒載荷或應力環實驗中多個硫化物應力腐蝕開裂試驗采用氣體串聯或并聯的方式，因氣路阻力不同或串聯時氣路前后使得進行多個硫化物應力腐蝕開裂試驗時，其腐蝕溶液中的硫化氫濃度存在差異而影響試驗數據的精度。因應力環裝置價格昂貴，恒載荷儀設備難以購買，故多采用拉伸儀或萬能試驗機替代。除了硫化物應力腐蝕開裂試驗，當前的石油化工材料還存在腐蝕疲勞，上述標準給出的試件在相應的裝置中試樣相對裝置進行往復運動時，軸向密封容易失效，出現泄露。研制或改進在常壓，不太高溫度的濕硫化氫等環境中的環境腐蝕開裂裝置是十分必要，目前國內外尚未見相關裝置的報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種濕硫化氫環境中的環境腐蝕開裂試驗用裝置，該裝置能夠實現常壓、不太高溫度下（25-75℃）濕硫化氫等腐蝕性氣氛環境腐蝕開裂實驗的低成本簡易裝置，該裝置能夠較精確的控制實驗溫度，控制腐蝕介質中腐蝕性氣體以及電化學測試，為研究石油化工材料在濕硫化氫等腐蝕性氣氛中的環境腐蝕開裂試驗提供條件。

本發明的技術方案是：

一種濕硫化氫環境中的環境腐蝕開裂試驗用裝置，包括腐蝕溶液儲循容器和樣品室，腐蝕溶液儲循容器和樣品室通過硅膠管相連接，硅膠管的一端伸入儲循容器內，硅膠管的另一端從樣品室底端伸入樣品室內；所述硅膠管上依次設有球閥、三通和磁力泵，三通連接橡膠皮球；所述腐蝕溶液儲循容器通過水浴鍋控制其內溶液溫度，腐蝕溶液儲循容器的瓶口處由橡膠塞Ⅰ進行密封，進氣管、出氣管、回水管和溫度計穿過橡膠塞Ⅰ伸入腐蝕溶液儲循容器內；所述樣品室為長方體中空結構，試驗樣品穿過樣品室的上下表面且其兩端在樣品室外。

所述腐蝕溶液儲循容器為廣口玻璃瓶，儲循容器內為常壓、溫度25-75℃條件下濕硫化氫環境及其混合氣體的腐蝕溶液；所述樣品室其材質為有機玻璃。

所述硅膠管伸入儲循容器的底部，而回水管的一端則處于儲循容器內溶液上部，回水管的另一端從樣品室的上表面伸入樣品室內。

進氣管伸入儲循容器的底部，出氣管則伸入儲循容器內但其末端在溶液上方；所述溫度計伸入溶液內。所述出氣管接廢氣處理瓶，進氣管接氣瓶。

所述磁力泵采用四氟或工程塑料磁力泵，磁力泵的出口液位至少低于溶液液面5cm，磁力泵的流速控制在15L/min左右。

所述試驗樣品與樣品室之間通過在樣品室的上下表面上設置的橡膠塞Ⅱ進行密封，樣品室上設置的橡膠塞Ⅱ的外表面設有不銹鋼板。通過緊固螺栓實現樣品室上方和下方不銹鋼板之間的固定。試驗樣品上端的螺栓固定在上拉伸軸上。

如進行電化學的測試，可根據實驗需要在樣品室內置入Pt電極和鹽橋。

本發明設計原理如下：

本發明濕硫化氫環境中的環境腐蝕開裂簡易裝置設有腐蝕溶液容器、溶液循環系統，環境腐蝕開裂試驗樣品室以及電化學輔助裝置和溫度控制裝置。該裝置的環境腐蝕開裂試驗樣品室為有機玻璃制成，濕硫化氫環境及其混合氣體的腐蝕溶液為常壓、溫度25-75℃。腐蝕溶液容器為玻璃容器可儲存大量飽和硫化氫或混合氣體溶液，實現溫度和溶液的穩定，水浴鍋加熱溶液實現溶液的溫度控制，溶液瓶中的溫度計實現溶液實際溫度的測量。