本發(fā)明屬于氧化皮腐蝕實驗領域，特別是一種氧化皮溶解對基體金屬材料的模擬試驗裝置和方法。

背景技術(shù)：

電站鍋爐的過熱器運行到一定時間后，不同過熱器換熱管材料的蒸汽側(cè)表面會因高溫蒸汽氧化作用產(chǎn)生氧化皮(主要以鐵的氧化物為主)，當氧化皮生長到一定厚度后，不僅降低了換熱管的傳熱效率，還會產(chǎn)生剝落堵塞換熱管或隨蒸汽攜帶沖蝕汽輪機等危害設備安全性的相關隱患。為了以提高過熱器管的熱效率和消除氧化皮剝落帶來的相關問題，需要采用化學清洗方法清除氧化皮。化學清洗中，通常采用的腐蝕速度測量評價方法主要是腐蝕掛片、設置監(jiān)視管和三電極或雙電極的電化學測量等方法。這些腐蝕速度測量方法主要是監(jiān)測或評價清洗過程試樣的實時均勻腐蝕速度或全程的平均腐蝕速度，對局部出現(xiàn)氧化皮剝落或破裂部位的局部腐蝕速度大小不能進行監(jiān)測或評價。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是對可能存在的氧化皮剝落或開裂部位，在氧化皮溶解過程中發(fā)生的局部腐蝕速度大小進行全程測量,提供一種氧化皮溶解對基體金屬材料的模擬試驗裝置和方法。

為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種氧化皮溶解對基體金屬材料的模擬試驗裝置和方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種氧化皮溶解對基體金屬材料的模擬試驗裝置，包括金屬試樣、氧化皮試樣、金屬試樣外套、氧化皮試樣外套、零電阻電流測量儀器、測溫電極、清洗溶液箱、溫度控制器、動力泵，所述氧化皮試樣外套分別與氧化皮試樣的頂部和底部連接，氧化皮試樣外套頂部設置有三個通孔，氧化皮試樣外套底部設置有一個通孔，金屬試樣底部連接金屬試樣外套，金屬試樣外套和測溫電極均穿過氧化皮試樣外套的其中一個通孔并與兩者固定連接，零電阻電流測量儀器與氧化皮試樣、金屬試樣連接，溫度控制器與測溫電極、清洗溶液箱連接，清洗溶液箱與氧化皮試樣外套的最后一個通孔以及動力泵連接，動力泵與氧化皮試樣外套底部通孔連接。將氧化皮試樣作為實驗對象，并利用氧化皮試樣將氧化皮試樣包裹密封進而通過與之相連的清洗液箱進行清洗，而通過插入氧化皮試樣內(nèi)部的金屬試樣作為腐蝕材料起到腐蝕作用，進而創(chuàng)造局部氧化皮剝落或破裂的現(xiàn)象，再通過與氧化皮試樣連接的零電阻電流測量儀器測量清洗過程中的腐蝕電流數(shù)據(jù)，確定腐蝕速度。

進一步的，還包括溫度控制器和測溫電極，所述測溫電極穿過氧化皮試樣外套的其中一個通孔并與其固定連接，溫度控制器與測溫電極、清洗溶液箱連接。通過測溫電極測量腐蝕過程中清洗液的溫度，利用溫度控制器控制清洗液的溫度，確保整個測量過程中腐蝕液處于相對恒定的溫度，確保腐蝕過程的穩(wěn)定，提高腐蝕速度的測量精度。

進一步的，還包括緊固件，所述緊固件分別與氧化皮試樣外套的頂部和底部連接，緊固件頂部設置有三個通孔并且所述通孔與氧化皮試樣外套頂部設置的三個通孔配合。緊固件確保氧化皮試樣外套緊固地卡合在氧化皮試樣外側(cè)，進而保證氧化皮試樣和氧化皮試樣外套兩者結(jié)合面的密封，確保清洗液不會泄露，防止實驗失敗。

優(yōu)選的，還包括耐溫軟管，所述清洗溶液箱與緊固件、氧化皮試樣外套的最后一個通孔通過耐溫軟管連接，清洗溶液箱與動力件通過耐溫軟管連接，動力件與氧化皮試樣外套底部通孔通過耐溫軟管連接。由于清洗液在腐蝕過程中吸熱升溫，使用耐溫軟管保證清洗液不會因為管路發(fā)生泄漏，防止實驗失敗。

優(yōu)選的，還包括閥門，所述動力件與氧化皮試樣外套底部通孔之間的耐溫軟管設置有閥門。通過閥門控制腐蝕試驗的時間長短，能隨時停止實驗，便于計算腐蝕速度。

優(yōu)選的，還包括鎖緊螺母，所述鎖緊螺母與金屬試樣外套配合。通過鎖緊螺母將金屬試樣固定在緊固件上，確保不會因為金屬試樣的腐蝕導致裝置的密封發(fā)生泄漏，避免安全隱患。

一種氧化皮溶解對基體金屬材料的模擬試驗方法，基于權(quán)利要求1至4任一所述的一種氧化皮溶解對基體金屬材料的模擬試驗裝置，包括以下步驟：

步驟1：選取帶氧化皮的過熱器管，將其制成環(huán)狀管件，再選擇表面氧化皮完整的管件作為氧化皮溶解試樣，再用另一過熱器管加工成棒狀金屬試樣；

步驟2：加工與棒狀金屬試樣、氧化皮溶解試樣配套的絕緣材料外套，對于棒狀金屬試樣的絕緣材料外套：保留棒狀金屬試樣兩端位置，對于氧化皮溶解試樣的絕緣材料外套：保留環(huán)狀管件的側(cè)面位置；

步驟3：將步驟2中的兩個絕緣材料外套與棒狀金屬試樣、氧化皮溶解試樣固定連接，將包裹外套的棒狀金屬試樣的一端打磨拋光作為電偶腐蝕測量面并在此之后將其插入氧化皮溶解試樣內(nèi)部；

步驟4：用導線將零電阻電流測量儀器與氧化皮溶解試樣外表面連接，開始用清洗溶液清洗氧化皮溶解試樣，測量清洗過程中的腐蝕電流數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述步驟1中，選用不同金屬材料種類的過熱器換熱管制作氧化皮溶解試樣和棒狀金屬試樣。選用不同金屬材料種類的過熱器換熱管目的在于模擬由不同材料制成的電站鍋爐的過熱器在清洗過程中的實際腐蝕狀態(tài)，確保測量結(jié)果的準確。

優(yōu)選的，所述步驟1中，選用相同金屬材料種類的過熱器換熱管制作氧化皮溶解試樣和棒狀金屬試樣。選用相同金屬材料種類的過熱器換熱管目的在于模擬由相同材料制成的電站鍋爐的過熱器在清洗過程中的實際腐蝕狀態(tài)，確保測量結(jié)果的準確。

本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點及效果：

1、本發(fā)明對可能存在的氧化皮剝落或開裂部位，在氧化皮溶解過程中發(fā)生的局部腐蝕速度大小進行全程測量。

2、本發(fā)明采用實際過熱器氧化皮管樣制作成氧化皮溶解試樣和電偶腐蝕電極，進行氧化皮溶解過程對金屬腐蝕速度的實時測量。

3、本發(fā)明可根據(jù)不同金屬材料種類的過熱器換熱管及氧化皮，選擇制作不同材料的氧化皮溶解試樣和金屬電偶電極，對氧化皮溶解過程的金屬局部腐蝕速度進行測量。

4、本發(fā)明可用于評價過熱器清洗配方及工藝溶解氧化皮過程，對氧化皮剝落或破裂部位金屬基體產(chǎn)生的局部腐蝕速度大小。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的流程示意圖。

標號說明：

零電阻電流測量儀器1；溫度控制器2；清洗溶液箱3；

棒狀金屬腐蝕試樣4；螺母5；棒狀金屬絕緣材料外套6；

管狀氧化皮絕緣材料外套7；測溫電極8；氧化皮溶解試樣9；

加強鋼板10；循環(huán)泵11；閥門12。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例1：如圖1所示，一種氧化皮溶解對基體金屬材料的模擬試驗裝置，將現(xiàn)場取得的過熱器管樣加工制作成管狀氧化皮溶解試樣9和棒狀金屬腐蝕試樣4，并加工配套的棒狀金屬絕緣材料外套6和管狀氧化皮絕緣材料外套7，用緊固螺桿將上下兩片加強鋼板10緊固在管狀氧化皮絕緣材料外套7外側(cè)，用上下兩片管狀氧化皮絕緣材料外套7卡合在管狀氧化皮溶解試樣9外側(cè)，確保氧化皮溶解試樣9接合面的密封，用絕緣外套配套加工的螺母5將棒狀金屬腐蝕試樣4緊固，確保棒狀金屬腐蝕試樣4接合面的密封，用銅導線分別連接管狀氧化皮溶解試樣9和狀金屬腐蝕試樣4至零電阻電流測量儀器1，用銅導線分別連接測溫電極8與清洗溶液箱3中的加熱器及溫度控制器2，用快速接頭將耐溫軟管分別與循環(huán)泵11、清洗溶液箱3、閥門12與裝置的進出口連接。

使用時，打開循環(huán)泵11，循環(huán)泵11帶動清洗液流動，通過測溫電極測量腐蝕過程中清洗液的溫度，利用溫度控制器控制清洗液的溫度，通過零電阻電流測量儀器1測量清洗過程中的腐蝕電流數(shù)據(jù)。

實施例2：

本實施例與實施例1基本相同，區(qū)別點在于：實施例2中不采用測溫電極和溫度控制器，用銅導線分別連接管狀氧化皮溶解試樣9和狀金屬腐蝕試樣4至零電阻電流測量儀器1，用快速接頭將耐溫軟管分別與循環(huán)泵11、清洗溶液箱3、閥門12與裝置的進出口連接。

實施例3：

本實施例與實施例1基本相同，區(qū)別點在于：實施例3中不采用加固鋼板10，而是通過在上下兩片的管狀氧化皮絕緣材料外套7的底部凸臺設置螺紋孔，通過在螺紋孔與雙頭螺柱的配合將兩片管狀氧化皮絕緣材料外套7緊固。

實施例4：

本實施例與實施例1基本相同，區(qū)別點在于：實施例4中不采用閥門，用快速接頭將耐溫軟管分別與循環(huán)泵11、清洗溶液箱3與裝置的進出口連接。

實施例5：

一種氧化皮溶解對基體金屬材料的模擬試驗方法，包括以下步驟：

步驟1：選取帶氧化皮的過熱器管，將其制成環(huán)狀管件，再選擇表面氧化皮完整的管件作為氧化皮溶解試樣，再用相同材料的另一過熱器管加工成棒狀金屬試樣；

步驟2：加工與棒狀金屬試樣、氧化皮溶解試樣配套的絕緣材料外套，對于棒狀金屬試樣的絕緣材料外套：保留棒狀金屬試樣兩端位置，對于氧化皮溶解試樣的絕緣材料外套：保留環(huán)狀管件的側(cè)面位置；

步驟3：將步驟2中的兩個絕緣材料外套與棒狀金屬試樣、氧化皮溶解試樣固定連接，將包裹外套的棒狀金屬試樣的一端打磨拋光作為電偶腐蝕測量面并在此之后將其插入氧化皮溶解試樣內(nèi)部；

步驟4：用導線將零電阻電流測量儀器與氧化皮溶解試樣外表面連接，開始用清洗溶液清洗氧化皮溶解試樣，測量清洗過程中的腐蝕電流數(shù)據(jù)。

實施例6：

本實施例與實施例5基本相同，區(qū)別點在于：實施例6步驟1中用與氧化皮溶解試樣不同材料的過熱器管加工棒狀金屬試樣。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。