[发明专利]一种模拟低浓度硫酸环境的露点腐蚀实验装置及方法

说明书

本发明提供了一种模拟低浓度硫酸环境的露点腐蚀实验装置，包括实验容器和与实验容器连接的蒸发瓶，所述蒸发瓶放置于一加热容器内，所述蒸发瓶内储存有硫酸，所述蒸发瓶分别通过管道与高压气瓶和所述实验容器连接，所述实验容器内放置有至少一个试样，实验容器内设置有两个处于试样两侧的驱动电极和一个处于驱动电极外侧的参比电极，实验容器内还设置有温度传感器，两个所述驱动电极分别与一电路的正极和负极连接。本发明通过对蒸发瓶加热产生少量的硫酸蒸汽，通过高压气瓶的气体为载体，将硫酸蒸汽带入到实验容器内，发生露点腐蚀，并通过各电极的作用加快试样的氧化还原反应，在低浓度的硫酸环境下进行露点腐蚀状态和机理的研究。

技术领域

本发明涉及露点腐蚀实验技术领域，尤其涉及一种模拟低浓度硫酸环境的露点腐蚀实验装置及方法。

背景技术

燃料在燃烧时，其中的氢(H₂)和氧(O₂)反应生产水蒸气(H₂O)而燃烧器大部分又采用蒸汽雾化，因而使烟道中的烟气带有大量的水蒸气。另外燃料中的硫(S)在燃烧后生成二氧化硫(SO₂)，其中少部分的SO₂进一步又氧化成三氧化硫(SO₃)与烟气中的水蒸气结合生成硫酸(H₂SO₄)。含有硫酸蒸汽的烟气露点大为升高，露点为空气中所含的气态水达到饱和而凝结成液态水所需要降至的温度。随着露点的提高，烟气的温度更加容易低于露点温度，当烟道壁的温度低于露点时，含有硫酸的蒸汽就会在受热面上凝结成含有硫酸的液体，对受热面产生严重腐蚀；因为它是在温度较低的受热面上发生的腐蚀，故称低温腐蚀，由于只有在受热面上结露后才发生这种腐蚀，所以又称露点腐蚀。

燃气-蒸汽联合循环机组在世界范围内成功运行了数十年，在取得不错效益的同时，也容易发生管道腐蚀泄露事故。燃气-蒸汽联合循环机组使用的天然气含有少量的硫化氢和其他含硫化合物，在燃烧过程中经一系列反应会生成SO₃，SO₃与烟气中水蒸气结合，在温度低于硫酸露点的余热锅炉换热面表面凝结成H₂SO₄，造成设备严重腐蚀。燃机电站余热锅炉的低温段有省煤器、空气预热器等，这些位置都有可能发生硫酸露点腐蚀，露点腐蚀将使管壁厚度逐渐减薄以至破裂，最终将造成经济上的巨大损失，同时对工作人员的生命安全也形成了威胁。

目前关于燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉低温段管材露点腐蚀特性研究较少，已经投入运营的燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉低温段管材一般使用的是用于高温应用的低成本20#碳钢，其耐酸露点腐蚀性能不佳，若烟气中的SO₃与水蒸气结合，在温度低于硫酸露点的构件表面凝结成H₂SO₄，使管壁厚度逐渐减薄以至破裂，造成设备严重腐蚀。现在的露点腐蚀的研究方法可分为现场试验和实验室试验两大类，现场试验是将试片通过辅助装置安在露点腐蚀事故多发位置，定期取片进行耐蚀性能的评价及分析，如公开号为CN110823797A的中国发明专利申请公开的一种耐高温烟囱在线腐蚀检测系统，该方案结果直观，可计算平均腐蚀速率，但试验机会珍贵难得，且不能进行电化学测试，不利于材料腐蚀机理研究。实验室试验需尽可能贴近现场真实情况，通过凝结酸浓度的热力学计算，结果表明余热锅炉低温段钢材将面临不同温度下不同浓度凝结酸的腐蚀。现行的实验研究对于具有经济效益的常见耐露点腐蚀钢在现场高温-高浓度硫酸和低温-低浓度硫酸环境下的腐蚀状态研究较少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够模拟低浓度硫酸环境下露点腐蚀状态的实验装置及方法。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种模拟低浓度硫酸环境的露点腐蚀实验装置，包括实验容器和与实验容器连接的蒸发瓶，所述蒸发瓶放置于一加热容器内，所述蒸发瓶内储存有硫酸，所述蒸发瓶分别通过管道与高压气瓶和所述实验容器连接，所述实验容器内放置有至少一个试样，实验容器内设置有两个处于试样两侧的驱动电极和一个处于驱动电极外侧的参比电极，实验容器内还设置有温度传感器，两个所述驱动电极分别与一电路的正极和负极连接。