一种评估热网系统中不锈钢耐点蚀能力的装置及其使用方法

摘要

本发明公开了一种评估热网系统中不锈钢耐点蚀能力的装置及其使用方法，包括电化学测试釜体和浓液箱；电化学测试釜体外包裹有恒温加热套，恒温加热套连接温度控制器；通过紧固螺栓将釜体和釜盖连接；电化学测试釜体内装有热网水模拟液，电化学测试釜体底部设置有搅拌桨，搅拌桨附近设置有氯离子浓度调节液加入口；釜盖上安装有不锈钢电极、铂片电极和固态银氯化银参比电极；浓液箱内储存有NaCl溶液，浓液箱通过管路与高压剂量泵与电化学测试釜体中的氯离子浓度调节液加入口连接。本装置在使用过程使用固态银氯化银参比电极，该电极可以在高温高压环境中使用。而且考虑到该电极对溶液中氯离子浓度的影响，对参比电极对氯离子浓度的影响进行修正。

说明书

技术领域

本发明属于供热管网系统中材料腐蚀行为研究领域，具体涉及一种评估热网系统中不锈钢耐点蚀能力的装置及其使用方法。

背景技术

供热管网系统中换热管或者换热板常用材质为不锈钢，换热板(管)壁厚较薄，发生点蚀穿孔后，可能造成一次网优质水源向二次网侧流失；如果泄漏严重导致两侧压差不稳定，甚至会导致换热器退出运行，影响整体供热的稳定性。

不锈钢点蚀是卤素离子(主要是Cl

通过电化学测试可以对不锈钢的耐点蚀能力进行快速表征，但是对于100℃～150℃环境下不锈钢耐点蚀能力的评估传统电化学方法存在明显的弊端。(1)常规电化学容器不承压，无法在模拟100℃以上的环境中进行电化学测试。(2)常规电化学测试过程中使用的参比电极，如饱和甘汞电极、银氯化银电极均无法在高温高压下使用。(3)常规测试不锈钢点蚀临界氯离子浓度的方法为动电位极化曲线法或恒电位极化法，每次只能测试特定环境参数条件下的不锈钢点蚀特征，为了得到点蚀临界氯离子浓度，需要进行多组试验，逐渐找到临界值，消耗时间较长。目前市场上没有针对100℃～150℃条件下不锈钢点蚀临界氯离子浓度测量的装置及其使用方法。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的难题，本发明的目的在于提供一种评估热网系统中不锈钢耐点蚀能力的装置及其使用方法，为高温热网循环水水质标准设定提供参考。

为了达到以上的目的，本发明采用如下技术方案：

一种评估热网系统中不锈钢耐点蚀能力的装置，包括电化学测试釜体和浓液箱；

所述电化学测试釜体外包裹有恒温加热套，恒温加热套连接温度控制器；通过紧固螺栓将釜体和釜盖连接；

所述电化学测试釜体内装有热网水模拟液，电化学测试釜体底部设置有搅拌桨，搅拌桨附近设置有氯离子浓度调节液加入口；釜盖上安装有不锈钢电极、铂片电极和固态银氯化银参比电极；

所述浓液箱内储存有NaCl溶液，浓液箱通过管路与高压剂量泵与电化学测试釜体中的氯离子浓度调节液加入口连接。

优选的，所述电化学测试釜体与釜盖之间有垫片材料。

优选的，所述釜盖设置有排气孔、压力表和测量探头连接孔。

优选的，所述釜盖设置有不锈钢腐蚀电化学测量探头盖板，不锈钢腐蚀电化学测量探头盖板呈圆柱形，具有螺纹用于与所述釜盖连接。

优选的，所述不锈钢腐蚀电化学测量探头盖板表面开有三个测量电极布置孔，测量电极布置孔内设置有聚四氟乙烯管，聚四氟乙烯中间包覆铜导线。

优选的，所述不锈钢电极通过锡焊与铜导线焊接，连接处使用耐高温环氧密封胶密封。

优选的，所述铂片电极采用热熔焊和耐高温环氧密封胶与铜导线连接。

一种评估热网系统中不锈钢耐点蚀能力的装置的使用方法，包括以下步骤：

将配置好的热网水模拟液注入电化学测试釜体中，调节恒温加热套的温度至目标值；在浓液箱内注入NaCl溶液；

将不锈钢电极、铂片电极和固态银氯化银参比电极分别作为工作电极、参比电极和辅助电极，安装于电化学测量探头盖板上，并将电化学测量探头盖板安装于测量探头连接孔；开启搅拌桨以恒定速率搅拌热网水模拟液；

测量不锈钢电极的开路电位，当开路电位稳定后，记录此时的电极电位E

根据工作电极电流密度明显升高的时间、计量泵流量制作电化学测试容器内氯离子浓度升高曲线；计算出工作电极在恒电位极化过程中电流密度突然增大时热网水模拟液的理论氯离子浓度C

还包括空白试验步骤：

在关闭高压计量泵的情况下，温度、搅拌桨转速等参数与试验组完全一致，进行相同时间试验后，对电化学测试釜内的溶液进行取样，通过离子色谱法分析其中氯离子浓度升高值C

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本装置在使用过程使用固态银氯化银参比电极，该电极可以在高温高压环境中使用。而且考虑到该电极对溶液中氯离子浓度的影响，本发明对参比电极对氯离子浓度的影响进行修正。并通过恒电位法测试不锈钢电极在该环境中的点蚀发展情况，可以通过一次电化学测量，在较短时间内测得不锈钢在热网模拟液中发生点蚀的临界氯离子浓度。

进一步，本发明的电化学测试装置采用耐压结构和耐高温的密封材料，能够模拟100℃～150℃的热网循环水环境，并进行电化学测量；

进一步，本发明中在电化学测量釜底部设置有高精度的计量泵，在电化学测试过程中线性增加电化学测试溶液中氯离子浓度。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。在附图中：

图1为本发明评估热网系统中不锈钢耐点蚀能力的装置示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种评估热网系统中不锈钢耐点蚀能力的装置，其特征在于，包括电化学测试釜体1和浓液箱24；

所述电化学测试釜体1外包裹有恒温加热套2，恒温加热套2连接温度控制器25；通过紧固螺栓5将釜体1和釜盖4连接；

所述电化学测试釜体1内装有热网水模拟液，电化学测试釜体1底部设置有搅拌桨20，搅拌桨20附近设置有氯离子浓度调节液加入口21；釜盖4上安装有不锈钢电极14、铂片电极18和固态银氯化银参比电极19；

浓液箱24内储存有NaCl溶液23，浓液箱24通过管路与高压剂量泵22与电化学测试釜体1中的氯离子浓度调节液加入口21连接。

本发明还提供一种评估热网系统中不锈钢耐点蚀能力的装置的使用方法，包括以下步骤：

将配置好的热网水模拟液注入电化学测试釜体1中，调节恒温加热套2的温度至目标值；在浓液箱24内注入NaCl溶液；

将工作电极、参比电极和辅助电极安装于电化学测量探头盖板10上，并将电化学测量探头盖板10安装于测量探头连接孔9；开启搅拌桨4以恒定速率搅拌热网水模拟液；

测量不锈钢电极14的开路电位，当开路电位稳定后，记录此时的电极电位E

根据工作电极电流密度明显升高的时间、计量泵流量制作电化学测试容器内氯离子浓度升高曲线；计算出工作电极在恒电位极化过程中电流密度突然增大时热网水模拟液的理论氯离子浓度C

还包括空白试验步骤：

在关闭高压计量泵的情况下，温度、搅拌桨转速等参数与试验组完全一致，进行相同时间试验后，对电化学测试釜内的溶液进行取样，通过离子色谱法分析其中氯离子浓度升高值C

结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种用于测试100℃～150℃热网环境中不锈钢点蚀临界氯离子浓度的装置及其使用方法，测试装置包括电化学测试釜体1，釜体外包裹有恒温加热套2，恒温加热套2通过温度控制器25控制温度。釜体1与釜盖4之间有垫片材料3。使用紧固螺栓5将釜体1和釜盖4连接。电化学测试装置整体可承压5Mpa。高压釜体设置有排气孔26、压力表8和测量探头连接孔9。

不锈钢腐蚀电化学测量探头盖板10呈圆柱形，有螺纹用于与高压釜盖连接。不锈钢腐蚀电化学测量探头盖板表面开有三个测量电极布置孔。探头盖板的电极布置孔使用聚四氟乙烯管11、12、13密封，聚四氟乙烯中间包覆铜导线27、15、16，该导线用于传输电化学测试信号。聚四氟乙烯从底部穿入盖板表面电极布置孔，两者紧密胀接。

不锈钢电极14首先通过锡焊与铜导线16焊接，连接处使用耐高温环氧密封胶17密封，制成不锈钢测试电极。铂片电极18采用热熔焊和耐高温环氧密封胶密封的方式与铜导线27连接，制成铂片电极，铂片电极和工作电极之间布置有固态银氯化银参比电极19，三者组成三电极测试体系。电化学测试釜体1底部设置有搅拌桨20，在电化学测试过程中搅拌桨保持匀速搅拌。搅拌桨附近设置有氯离子浓度调节液加入口21。浓度为1mol/L的NaCl溶液23，储存于浓液箱24内，由高压剂量泵22匀速地注入电化学测试釜体1中。在测试过程中排气口26用于排出气体。

评估100℃～150℃热网循环水中不锈钢耐点蚀能力的装置其使用方法如下：

将配置好的热网水模拟液注入电化学测试釜体1中，利用温度控制器25调节恒温加热套2的温度至目标值。在浓液箱24内注入1mol/LNaCl溶液。将工作电极、参比电极和辅助电极安装于电化学测量探头盖板10上，并将电化学测量探头盖板10安装于测量探头连接孔9。开启搅拌桨4以恒定速率搅拌热网水模拟液。测量不锈钢电极14的开路电位，当开路电位稳定后，记录此时的电极电位E

固态银氯化银参比电极在高温溶液中长时间浸泡后，会导致测试溶液氯离子浓度一定程度升高。试验过程中通过空白组实验测量参比电极导致的氯离子浓度升高值。测量方法如下在关闭高压计量泵的情况下，温度、搅拌桨转速等参数与试验组完全一致，进行相同时间试验后，对电化学测试釜内的溶液进行取样，通过离子色谱法分析其中氯离子浓度升高值C

热网水模拟液配制过程中，应考虑目标体系的pH值、SO

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。