專利名稱：一種模擬貨油輪原油艙腐蝕的實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于加速模擬測(cè)試儀器領(lǐng)域，涉及鋼鐵在油輪艙內(nèi)環(huán)境下氣體腐蝕性能測(cè)試，具體的說(shuō)是一種模擬油輪艙內(nèi)部頂板氣體在干濕交替和溫度等因素對(duì)鋼鐵材料的腐蝕性能加速模擬測(cè)試裝置及其實(shí)驗(yàn)方法。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)已成為全球第二大石油消費(fèi)國(guó)和第三大石油進(jìn)口國(guó)。在我國(guó)每年上億噸的進(jìn)口石油中，90%以上依靠國(guó)外油輪運(yùn)輸。由外輪來(lái)承運(yùn)中國(guó)絕大部分進(jìn)口石油，其不穩(wěn)定性和不經(jīng)濟(jì)性顯而易見(jiàn)，因此中國(guó)交通部明確提出了“海運(yùn)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略”，指出必須建立中國(guó)自己強(qiáng)大的國(guó)際海運(yùn)船隊(duì)。原油船的結(jié)構(gòu)不同于其他船只，原油裝載于上甲板之下的貨油艙中。原油船運(yùn)行 期間，貨油艙處于比較苛刻的腐蝕環(huán)境，因此貨油艙的腐蝕防護(hù)一直為人們所重視，國(guó)際海事組織(IMO)強(qiáng)制要求貨油艙進(jìn)行腐蝕防護(hù)，到目前為止，一直是要求涂層防護(hù)。頂板內(nèi)表面的腐蝕，是在溫度下降產(chǎn)生結(jié)露的夜間進(jìn)行的，未裝載原油、含大量的CO2, SO2, O2時(shí)，腐蝕生成物a -FeOOH (鐵銹)為主，裝載含H2S的原油時(shí)，H2S在鐵銹表面以鐵銹為觸媒與O2反應(yīng)生成硫磺。在反復(fù)裝載和空載的過(guò)程中，頂板內(nèi)表面形成鐵銹與硫磺的層狀結(jié)構(gòu)，脫落至貨油艙底部形成油泥。超大型油輪在定期檢查時(shí)回收的油泥在300噸以上。上甲板里面的上述腐蝕為均勻腐蝕,腐蝕速率O. 2-0. 3mm/年。因此，發(fā)明一種能夠盡量模擬油輪艙內(nèi)部頂板氣體在干濕交替和溫度等因素對(duì)鋼鐵材料的腐蝕性能加速模擬測(cè)試裝置，對(duì)于鋼鐵材料在油輪艙內(nèi)部環(huán)境中的腐蝕研究有重要的意義。目前可以開(kāi)展此類研究的相關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提出一種模擬貨油輪原油艙腐蝕的實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法，能夠真實(shí)地模擬油輪艙內(nèi)部頂板氣體在不同溫度下干濕交替工況，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。本發(fā)明解決以上技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是
一種模擬貨油輪原油艙腐蝕的實(shí)驗(yàn)裝置，包括CO2氣瓶、O2氣瓶、H2S氣瓶、SO2氣瓶、N2氣瓶、氣體流量控制器、通氣導(dǎo)管、混合氣體排氣裝置、出氣閥、實(shí)驗(yàn)腔蓋、柔性加熱板、實(shí)驗(yàn)腔、水溶加熱器、加熱棒、殘余氣體回收容器、第一溫控器和第二溫控器；水溶加熱器具有內(nèi)腔作為實(shí)驗(yàn)腔，實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)注有蒸餾水并與實(shí)驗(yàn)腔頂部之間留有空間，實(shí)驗(yàn)腔通過(guò)實(shí)驗(yàn)腔蓋密封，實(shí)驗(yàn)腔蓋下部空間內(nèi)設(shè)有柔性加熱板，試驗(yàn)樣品固定在柔性加熱板下方，第一溫控器連接在柔性加熱板上；水溶加熱器內(nèi)設(shè)有加熱棒，第二溫控器連接在加熱棒上；C02氣瓶、O2氣瓶、H2S氣瓶、SO2氣瓶和N2氣瓶各通過(guò)通氣導(dǎo)管連接一個(gè)氣體流量控制器，各氣體流量控制器通過(guò)通氣導(dǎo)管連接至混合氣體排氣裝置，混合氣體排氣裝置通過(guò)設(shè)有出氣閥的管道連接至實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)的蒸餾水中，殘余氣體回收容器通過(guò)管道連接至實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)蒸餾水與實(shí)驗(yàn)腔頂部之間的空間。
模擬貨油輪原油艙腐蝕的實(shí)驗(yàn)方法，按以下步驟進(jìn)行
(-)將試驗(yàn)樣品固定在實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)的柔性加熱板的下方，并將實(shí)驗(yàn)腔用實(shí)驗(yàn)腔蓋密封，打開(kāi)柔性加熱板和加熱棒，打開(kāi)第一溫控器和第二溫控器，將柔性加熱板的溫度控制為25-50°C，將加熱棒的溫度控制為30-35°C，設(shè)置水溶加熱器溫度為28-32°C，控制實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)試驗(yàn)溫度不高于36 °C ；
㈡打開(kāi)CO2氣瓶、O2氣瓶、H2S氣瓶、SO2氣瓶和N2氣瓶，控制各氣體流量控制器的流量為O. 5-50ml/min，各氣體進(jìn)入混合氣體排氣裝置，再通過(guò)出氣閥進(jìn)入實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)的蒸餾水中；曰等待有氣泡從蒸餾水中冒出，實(shí)驗(yàn)即可進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為21-98天。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)科學(xué)合理，可以良好的測(cè)試油輪鋼的耐久性和抗腐蝕性，能夠真實(shí)地模擬油輪艙內(nèi)部頂板氣體在不同溫度下干濕交替工況，并且制造工藝簡(jiǎn)單，經(jīng)過(guò)質(zhì)量流量控制器的微量氣體得到有效控制，保證實(shí)驗(yàn)精度為油輪鋼測(cè)試其防腐性能提高增加了一道重要屏障，應(yīng)用方便。


圖I是本發(fā)明的連接示意圖。圖2是本發(fā)明測(cè)試油輪鋼在20°C和50°C干濕循環(huán)作用下腐蝕試驗(yàn)結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
本實(shí)施例是一種模擬貨油輪原油艙腐蝕的實(shí)驗(yàn)裝置，連接如圖I所示，包括CO2氣瓶I、O2氣瓶2、H2S氣瓶3、SO2氣瓶4、N2氣瓶5、氣體流量控制器7、隔板接頭6、通氣導(dǎo)管8、混合氣體排氣裝置9、出氣閥10、實(shí)驗(yàn)腔蓋11、柔性加熱板12、實(shí)驗(yàn)腔14、水溶加熱器15、加熱棒16、殘余氣體回收容器17、第一溫控器18和第二溫控器19 ;所述水溶加熱器15具有內(nèi)腔作為所述實(shí)驗(yàn)腔14，所述實(shí)驗(yàn)腔14內(nèi)注有蒸餾水并與實(shí)驗(yàn)腔頂部之間留有空間，所述實(shí)驗(yàn)腔14通過(guò)實(shí)驗(yàn)腔蓋11密封，所述實(shí)驗(yàn)腔蓋11下部空間內(nèi)設(shè)有柔性加熱板12，試驗(yàn)樣品13固定在所述柔性加熱板12下方，所述第一溫控器18連接在柔性加熱板12上；所述水溶加熱器15內(nèi)設(shè)有加熱棒16，所述第二溫控器19連接在所述加熱棒16上；所述CO2氣瓶1、02氣瓶2、H2S氣瓶3、S02氣瓶4和N2氣瓶5各通過(guò)通氣導(dǎo)管8連接一個(gè)氣體流量控制器7，各氣體流量控制器7通過(guò)通氣導(dǎo)管8連接至所述混合氣體排氣裝置9，所述混合氣體排氣裝置9通過(guò)設(shè)有出氣閥10的管道連接至所述實(shí)驗(yàn)腔14內(nèi)的蒸餾水中，所述殘余氣體回收容器17通過(guò)管道連接至所述實(shí)驗(yàn)腔14內(nèi)蒸餾水與實(shí)驗(yàn)腔頂部之間的空間。實(shí)施例2· 本實(shí)施例是一種模擬貨油輪原油艙腐蝕的實(shí)驗(yàn)方法，使用實(shí)施例I的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，具體按以下步驟進(jìn)行
(-)將試驗(yàn)樣品13固定在實(shí)驗(yàn)腔14內(nèi)的柔性加熱板12的下方，并將實(shí)驗(yàn)腔14用實(shí)驗(yàn)腔蓋11密封，打開(kāi)柔性加熱板12和加熱棒16,打開(kāi)第一溫控器18和第二溫控器19,將柔性加熱板12的溫度控制為50°C，將加熱棒16的溫度控制為35°C，設(shè)置水溶加熱器15溫度為32°C，控制實(shí)驗(yàn)腔14內(nèi)試驗(yàn)溫度35°C ；
㈡打開(kāi)CO2氣瓶I、O2氣瓶2、H2S氣瓶3、SO2氣瓶4和N2氣瓶5，控制各氣體流量控制器7的流量為50ml/min，各氣體進(jìn)入混合氣體排氣裝置9，再通過(guò)出氣閥10進(jìn)入實(shí)驗(yàn)腔14內(nèi)的蒸餾水中；
曰等待有氣泡從蒸餾水中冒出，實(shí)驗(yàn)即可進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為21天。實(shí)施例3
本實(shí)施例是一種模擬貨油輪原油艙腐蝕的實(shí)驗(yàn)方法，使用實(shí)施例I的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，具體按以下步驟進(jìn)行
(-)將試驗(yàn)樣品13固定在實(shí)驗(yàn)腔14內(nèi)的柔性加熱板12的下方，并將實(shí)驗(yàn)腔14用實(shí)驗(yàn)腔蓋11密封，打開(kāi)柔性加熱板12和加熱棒16,打開(kāi)第一溫控器18和第二溫控器19,將柔性加熱板12的溫度控制為25°C，將加熱棒16的溫度控制為30°C，設(shè)置水溶加熱器15溫度為28°C，控制實(shí)驗(yàn)腔14內(nèi)試驗(yàn)溫度35°C ；· ㈡打開(kāi)CO2氣瓶I、O2氣瓶2、H2S氣瓶3、SO2氣瓶4和N2氣瓶5，控制各氣體流量控制器7的流量為O. 5ml/min,各氣體進(jìn)入混合氣體排氣裝置9，再通過(guò)出氣閥10進(jìn)入實(shí)驗(yàn)腔14內(nèi)的蒸餾水中；
曰等待有氣泡從蒸餾水中冒出，實(shí)驗(yàn)即可進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為98天。實(shí)施例4
本實(shí)施例是一種模擬貨油輪原油艙腐蝕的實(shí)驗(yàn)方法，使用實(shí)施例I的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，具體按以下步驟進(jìn)行
(-)將試驗(yàn)樣品13固定在實(shí)驗(yàn)腔14內(nèi)的柔性加熱板12的下方，并將實(shí)驗(yàn)腔14用實(shí)驗(yàn)腔蓋11密封，打開(kāi)柔性加熱板12和加熱棒16,打開(kāi)第一溫控器18和第二溫控器19,將柔性加熱板12的溫度控制為35°C，將加熱棒16的溫度控制為32°C，設(shè)置水溶加熱器15溫度為30°C，控制實(shí)驗(yàn)腔14內(nèi)試驗(yàn)溫度32°C ；
㈡打開(kāi)CO2氣瓶I、O2氣瓶2、H2S氣瓶3、SO2氣瓶4和N2氣瓶5，控制各氣體流量控制器7的流量為15ml/min，各氣體進(jìn)入混合氣體排氣裝置9，再通過(guò)出氣閥10進(jìn)入實(shí)驗(yàn)腔14內(nèi)的蒸餾水中；
曰等待有氣泡從蒸餾水中冒出，實(shí)驗(yàn)即可進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為50天。如圖2所示，是采用本發(fā)明在測(cè)試油輪鋼在20°C和50°C干濕循環(huán)作用下腐蝕試驗(yàn)結(jié)果圖。除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種模擬貨油輪原油艙腐蝕的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于包括CO2氣瓶(I)、O2氣瓶(2)、H2S氣瓶(3)、S02氣瓶(4)、N2氣瓶(5)、氣體流量控制器(7)、通氣導(dǎo)管(8)、混合氣體排氣裝置(9)、出氣閥(10)、實(shí)驗(yàn)腔蓋(11)、柔性加熱板(12)、實(shí)驗(yàn)腔(14)、水溶加熱器(15)、加熱棒(16)、殘余氣體回收容器(17)、第一溫控器(18)和第二溫控器(19);所述水溶加熱器(15)具有內(nèi)腔作為所述實(shí)驗(yàn)腔(14)，所述實(shí)驗(yàn)腔(14)內(nèi)注有蒸餾水并與實(shí)驗(yàn)腔頂部之間留有空間，所述實(shí)驗(yàn)腔(14)通過(guò)實(shí)驗(yàn)腔蓋(11)密封，所述實(shí)驗(yàn)腔蓋(11)下部空間內(nèi)設(shè)有柔性加熱板(12)，試驗(yàn)樣品(13)固定在所述柔性加熱板(12)下方，所述第一溫控器(18)連接在柔性加熱板(12)上；所述水溶加熱器(15)內(nèi)設(shè)有加熱棒(16)，所述第二溫控器(19)連接在所述加熱棒(16)上；所述CO2氣瓶(I)、O2氣瓶(2)、H2S氣瓶(3)、SO2氣瓶(4)和N2氣瓶(5 )各通過(guò)通氣導(dǎo)管(8 )連接一個(gè)氣體流量控制器(7 )，各氣體流量控制器(7 )通過(guò)通氣導(dǎo)管(8 )連接至所述混合氣體排氣裝置(9 )，所述混合氣體排氣裝置(9 )通過(guò)設(shè)有出氣閥(10)的管道連接至所述實(shí)驗(yàn)腔(14)內(nèi)的蒸餾水中，所述殘余氣體回收容器(17)通過(guò)管道連接至所述實(shí)驗(yàn)腔(14)內(nèi)蒸餾水與實(shí)驗(yàn)腔頂部之間的空間。
2.用于權(quán)利要求I所述模擬貨油輪原油艙腐蝕的實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行 ㈠將試驗(yàn)樣品(13)固定在實(shí)驗(yàn)腔(14)內(nèi)的柔性加熱板(12)的下方，并將實(shí)驗(yàn)腔(14)用實(shí)驗(yàn)腔蓋(11)密封，打開(kāi)柔性加熱板(12)和加熱棒(16)，打開(kāi)第一溫控器(18)和第二溫控器(19)，將柔性加熱板(12)的溫度控制為25-50°C，將加熱棒(16)的溫度控制為30-35°C，設(shè)置水溶加熱器(15)溫度為28-32°C，控制實(shí)驗(yàn)腔(14)內(nèi)試驗(yàn)溫度不高于36°C ；㈡打開(kāi)CO2氣瓶(1)、02氣瓶⑵、H2S氣瓶(3)、S02氣瓶(4)和N2氣瓶(5)，控制各氣體流量控制器(7)的流量為O. 5-50ml/min，各氣體進(jìn)入混合氣體排氣裝置(9)，再通過(guò)出氣閥(10)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)腔(14)內(nèi)的蒸餾水中； 曰等待有氣泡從蒸餾水中冒出，實(shí)驗(yàn)即可進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為21-98天。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種模擬貨油輪原油艙腐蝕的實(shí)驗(yàn)裝置，包括CO2氣瓶、O2氣瓶、H2S氣瓶、SO2氣瓶、N2氣瓶、氣體流量控制器、通氣導(dǎo)管、混合氣體排氣裝置、出氣閥、實(shí)驗(yàn)腔蓋、柔性加熱板、實(shí)驗(yàn)腔、水溶加熱器、加熱棒、殘余氣體回收容器、第一溫控器和第二溫控器；水溶加熱器具有內(nèi)腔作為實(shí)驗(yàn)腔，實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)注有蒸餾水并與實(shí)驗(yàn)腔頂部之間留有空間，實(shí)驗(yàn)腔通過(guò)實(shí)驗(yàn)腔蓋密封，實(shí)驗(yàn)腔蓋下部空間內(nèi)設(shè)有柔性加熱板，試驗(yàn)樣品固定在柔性加熱板下方。本發(fā)明能夠真實(shí)地模擬油輪艙內(nèi)部頂板氣體在不同溫度下干濕交替工況，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)G01N17/00GK102928330SQ20121044751
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者尹雨群, 李曉剛, 趙晉斌 申請(qǐng)人:南京鋼鐵股份有限公司