一种金属硫化氢腐蚀试验装置

技术领域

本发明属于试验设备技术领域，具体的说，涉及一种金属硫化氢腐蚀试验装置。

背景技术

硫化氢是强烈的神经毒素，对粘膜有强烈刺激作用，不仅对人的生命易造成威胁同时，对钻井设备、工具包括各类棺材都会造成很大的破坏。在常温常压下，干燥的硫化氢对金属材料无腐蚀破坏作用，但是，硫化氢溶于水而形成湿硫化氢环境，钢材在湿硫化氢环境中才易引发腐蚀破坏，影响设备的正常运行及，甚至应发灾难性的事故，造成重大的人员伤亡和财产损失，因此，掌握硫化氢腐蚀特性及影响因素是十分必要的。

硫化氢对金属损伤的影响因素有硫化氢的浓度、温度、与硫化氢接触的时间等，试验时，通过不断改变影响因素，模拟不同的外界条件下金属腐蚀情况，现有的腐蚀试验装置较为简单，不能很好的保证试验过程中的温度的恒定，且极易出现硫化氢气体泄漏，危害试验者的人身安全。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种金属硫化氢腐蚀试验装置。本发明通过将硫化氢气体导入盛有实验溶液的反应釜中，直至在反应釜中形成硫化氢饱和溶液，模拟一个湿硫化氢环境，使试验结果接近金属材料的实际作业环境；通过改变反应釜中的实验溶液、通入硫化氢气体的浓度及控制反应釜中的温度，模拟不同外界环境条件下金属腐蚀的情况，保证实验结果的准确与有效。

为达到上述目的，本发明按如下技术方案实施的：

所述的金属硫化氢腐蚀试验装置包括反应釜、硫化氢气体供应组件、硫化氢气体尾气吸收组件、温控组件；所述的反应釜内盛有试验溶液，反应釜上盖设有釜盖，反应釜分别通过管道与硫化氢气体供应组件、硫化氢气体尾气吸收组件连接，反应釜温度通过温控组件保持恒定。

进一步，所述的硫化氢气体供应组件包括储存箱、硫化氢气瓶；所述的硫化氢气瓶通过固定架设置在储存箱内，硫化氢气瓶通过管道与反应釜连接，管道上设有电磁阀Ⅰ和流量计，且管道伸入反应釜的底部，电磁阀Ⅰ与流量计分别与控制器信号输入端连接；所述的储存箱侧壁上设有箱门，箱门与储存箱之间设有密封垫，箱门上设有用于检测储存箱内硫化氢气体的线式硫化氢检测报警仪Ⅰ，线式硫化氢检测报警仪Ⅰ与设置在储存箱顶部的报警灯连接。

优选的，所述的固定架包括半圆环和铁链，所述半圆环的中部与储存箱焊接，半圆环的一端与铁链的一端焊接，半圆环的另一端设有挂钩。

进一步，所述的温控组件包括蓄水箱、螺旋导热管、半导体制冷器、循环泵；所述的蓄水箱内设有温度传感器Ⅰ和加热棒，蓄水箱通过管道与循环泵进水端连接，循环泵出水端通过管道与设置在反应釜内壁上的螺旋导热管的一端连接，螺旋导热管另一端通过管道与冷却管道的一端连接，冷却管道上方设有位于蓄水箱侧方的半导体制冷器，冷却管道的另一端通过管道与蓄水箱连接；所述的半导体制冷器、循环泵分别与控制器的信号输出端连接，控制器的信号输入端分别连接有温度传感器Ⅰ、用于检测反应釜内温度的温度传感器Ⅱ。

优选的，所述的蓄水箱至螺旋导热管的连接管道上包裹有保温层。

进一步，所述的硫化氢气体尾气吸收组件包括吸收塔、PH传感器、声光报警器，吸收塔内盛有氢氧化钠溶液，吸收塔内通过隔板形成向上的蛇形通道，从反应釜导入的气体从蛇形通道的下端口导入，上端口导出；所述的吸收塔内设有PH传感器，PH传感器与声光报警器连接。

优选的，所述的隔板上设有隔条。

优选的，所述的吸收塔至少设置有两个，分别通过管道与反应釜连接，连接管道上设有电磁阀Ⅱ，电磁阀Ⅱ与控制器信号输出端连接，控制器信号输入端连接有PH传感器，吸收塔上设有进液口和排液口，进液口通过管道与更换泵连接。

进一步，所述的反应釜底部设有磁力搅拌器，磁力搅拌器与控制器的信号输出端连接。

进一步，还包括试验柜，试验柜内分为上下两层，下层用于放置温控组件，上层用于放置反应釜和硫化氢气体尾气吸收组件，试验柜内设有线式硫化氢检测报警仪Ⅱ，线式硫化氢检测报警仪Ⅱ与控制器信号输入端连接，试验柜顶部与排风机连接，试验柜侧面上铰接有柜门，柜门上设有触摸面板，触摸面板与控制器连接；所述的线式硫化氢检测报警仪Ⅱ与控制器信号输入端连接，排风机与控制器信号输出端连接。

本发明的有益效果：

本发明通过将硫化氢气体导入盛有实验溶液的反应釜中，直至在反应釜中形成硫化氢饱和溶液，模拟一个湿硫化氢环境，使试验结果接近金属材料的实际作业环境；通过改变反应釜中的实验溶液、通入硫化氢气体的浓度及控制反应釜中的温度，模拟不同外界环境条件下金属腐蚀的情况，保证实验结果的准确与有效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明整机立体结构示意图；

图2是本发明内部元件连接立体结构示意图；

图3是本发明反应釜剖视示意图；

图4是本发明吸收塔剖视示意图；

图5是本发明螺旋导热管立体结构示意图；

图6是本发明温控组件水路示意图；

图7是本发明控制框图；

图8是本发明控制电路图。

图1-8中，1-反应釜、1-1釜盖、1-2磁力搅拌器、2-硫化氢气体供应组件、2-1储存箱、2-1-1箱门、2-2硫化氢气瓶、2-2-1电磁阀Ⅰ、2-2-2流量计、2-3线式硫化氢检测报警仪Ⅰ、2-4报警灯、2-5固定架、2-5-1圆环、2-5-2铁链、2-5-3挂钩、3-硫化氢气体尾气吸收组件、3-1吸收塔、3-1-1进液口、3-1-2排液口、3-2PH传感器、3-3声光报警器、3-4蛇形通道、3-5隔板、3-6隔条、3-7电磁阀Ⅱ、3-8更换泵、4-温控组件、4-1蓄水箱、4-2螺旋导热管、4-3半导体制冷器、4-4循环泵、4-5温度传感器Ⅰ、4-6加热棒、4-7冷却管道、4-8保温层、4-9温度传感器Ⅱ、5-试验柜、5-1线式硫化氢检测报警仪Ⅱ、5-2排风机、5-3触摸面板、5-4柜门6-控制器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。

由图1-8所示，所述的金属硫化氢腐蚀试验装置包括反应釜1、硫化氢气体供应组件2、硫化氢气体尾气吸收组件3、温控组件4；所述的反应釜1内盛有试验溶液，反应釜1上盖设有釜盖1-1，釜盖1-1通过螺栓与反应釜1连接牢固，釜盖1-1反应釜1之间设有密封垫，使反应釜1内形成一个密闭的空腔，有效避免试验时硫化氢气体泄漏，保证实验安全。作为优选，反应釜1及釜盖1-1均采用透明的亚克力板制成，便于试验过程中观察试验情况。反应釜1分别通过管道与硫化氢气体供应组件2、硫化氢气体尾气吸收组件3连接，反应釜1内温度通过温控组件4保持恒定，试验时，将试验金属及其夹具放置于反应釜1内，通过硫化氢气体供应组件2将硫化氢气体不断的导入到反应釜1中，使硫化氢气体溶解到试验溶液中，直至在反应釜1中形成硫化氢饱和溶液，模拟湿硫化氢环境，通过温控组件4保持反应釜1内温度保持恒定，通过设定不同的温度，模拟不同温度下的金属腐蚀情况，过量或未溶解的硫化氢气体导入到硫化氢气体尾气吸收组件3进行反应吸收，避免硫化氢气体泄漏造成的试验人员中毒事故发生，保证腐蚀试验的安全进行，一段时间后，将试验金属取出，查看腐蚀情况。

所述的硫化氢气体供应组件2包括储存箱2-1、硫化氢气瓶2-2；所述的硫化氢气瓶2-2通过固定架2-5设置在储存箱2-1内，根据试验需要，设置一瓶或多瓶硫化氢气瓶2-2，硫化氢气瓶2-2之间相互串联，共同提供试验所需硫化氢气体，保证整个试验过程中用于足够的硫化氢气体供应。固定架2-5包括半圆环2-5-1和铁链2-5-2，所述半圆环2-5-1的中部与储存箱2-1焊接，半圆环2-5-1的一端与铁链2-5-2的一端焊接，半圆环2-5-1的另一端设有挂钩2-5-3，固定时，将铁链2-5-2绕过硫化氢气瓶2-2后挂在挂钩2-5-3上，从而将硫化氢气瓶2-2与半圆环2-5-1连接牢固，固定硫化氢气瓶2-2的位置，通过将不同的链扣挂在挂钩2-5-3上，使固定架2-5能够对不同大小的硫化氢气瓶2-2进行固定。作为优选，根据硫化氢气瓶2-2的高度，沿竖直方向设置多个固定架2-5，分别对硫化氢气瓶2-2的多个位置进行固定，有效避免硫化氢气瓶2-2倾倒导致的安全事故。硫化氢气瓶2-2通过管道与反应釜1连接，管道上设有电磁阀Ⅰ2-2-1和流量计2-2-2，且管道伸入反应釜1的底部，电磁阀Ⅰ2-2-1与流量计2-2-2分别与控制器6信号输入端连接，管道从釜盖1-1伸入反应釜1内，出气端口浸末在溶剂介质中，使导入的硫化氢能够更好的溶解。通过流量计2-2-2实时检测导入的硫化氢气体的流量，然后通过调整电磁阀Ⅰ2-2-1的开度大小，有效调节反应釜1内硫化氢的量。所述的储存箱2-1侧壁上设有箱门2-1-1，箱门2-1-1与储存箱2-1之间设有密封垫，关上箱门2-1-1口，使储存箱2-1内形成一个密闭的空间，保证如果内部储存的硫化氢气瓶2-2发生泄漏也不会向外漏出。箱门2-1-1上设有用于检测储存箱2-1内硫化氢气体的线式硫化氢检测报警仪Ⅰ2-3，线式硫化氢检测报警仪Ⅰ2-3与设置在储存箱2-1顶部的报警灯2-4连接，储存箱2-1内的硫化氢气瓶2-2发生泄漏时，泄漏的硫化氢被线式硫化氢检测报警仪Ⅰ2-3检测到，并将信号传输给报警灯2-4进行报警，提醒试验人员尽快处理，同时，避免试验人员进入泄漏的储存箱2-1中导致的中毒事故的发生。

所述的温控组件4包括蓄水箱4-1、螺旋导热管4-2、半导体制冷器4-3、循环泵4-4；所述的蓄水箱4-1内设有温度传感器Ⅰ4-5和加热棒4-6，蓄水箱4-1通过管道与循环泵4-4进水端连接，循环泵4-4出水端通过管道与设置在反应釜1内壁上的螺旋导热管4-2的一端连接，作为优选，蓄水箱4-1至螺旋导热管4-2的连接管道上包裹有保温层4-8，保证蓄水箱4-1内温度与导入螺旋导热管4-2内水的温度一致，提高反应釜1导入热量的稳定性。螺旋导热管4-2另一端通过管道与冷却管道4-7的一端连接，冷却管道4-7上方设有位于蓄水箱4-1侧方的半导体制冷器4-3，冷却管道4-7的另一端通过管道与蓄水箱4-1连接，蓄水箱4-1内的水温通过加热棒4-6实现加温，通过半导体制冷器4-3实现降温，通过温度传感器Ⅰ4-5实时检测水温，根据水温情况，控制加热棒4-6和半导体制冷器4-3的开闭，从而维持蓄水箱4-1内水温的恒定。蓄水箱4-1内的水通过循环泵4-4导入螺旋导热管4-2进行循环后导回，通过螺旋导热管4-2对反应釜1内的温度进行加温或降温，从而实现反应釜1内温度的恒定，导热更加均匀。所述的半导体制冷器4-3、循环泵4-4分别与控制器6的信号输出端连接，控制器6的信号输入端分别连接有温度传感器Ⅰ4-5、用于检测反应釜1内温度的温度传感器Ⅱ4-9，，度传感器Ⅱ实时检测反应釜1内的温度变化参数，根据温度变化参数，实时调整蓄水箱4-1内的温度，使通过螺旋导热管4-2导入反应釜1的热量与反应釜1自身散发的热量相平衡，保证反应釜1内的温度维持在一个恒定的状态，反应釜1导入热量呈线性变化，有效保证了反应釜1内温度变化的稳定性，有效降低试验误差，保证腐蚀试验结果的准确性。

所述的硫化氢气体尾气吸收组件3包括吸收塔3-1、PH传感器3-2、声光报警器3-3，吸收塔3-1内盛有氢氧化钠溶液，吸收塔3-1内通过隔板3-5形成向上的蛇形通道3-4，从反应釜1导入的气体从蛇形通道3-4的下端口导入，上端口导出，未能及时溶解的硫化氢气体导入吸收塔3-1内与氢氧化钠溶液发生反应，从而将其吸收，利用蛇形通道3-4的长条轨道，保证硫化氢气体在吸收塔3-1内能够被吸收，避免排除气体中含有硫化氢气体造成环境污染和危害他人的安全。所述的吸收塔3-1内设有PH传感器3-2，PH传感器3-2与声光报警器3-3连接，通过PH传感器3-2实时检测吸收塔3-1内PH值，从而对吸收塔3-1内的氢氧化钠溶液浓度进行检测，当吸收塔3-1内浓度低于设定值时，声光报警器3-3打开，发出声光报警信号，提醒试验人员及时对吸收塔3-1内的氢氧化钠溶液进行更换。作为优选，所述的隔板3-5上设有隔条3-6，隔条3-6位于隔板3-5的自由端下方，使得在隔板3-5的底部形成一个凹槽，未溶解的硫化氢气体沿蛇形通道3-4向上流动的过程中，依次在隔板3-5下方进行停留吸收，缓慢向上移动，保证硫化氢气体能够完全被吸收，确保试验安全。所述的吸收塔3-1至少设置有两个，一个为常用吸收塔3-1，另一个为备用吸收塔3-1，分别通过管道与反应釜1连接，连接管道上设有电磁阀Ⅱ3-7，电磁阀Ⅱ3-7与控制器6信号输出端连接，控制器6信号输出端连接有PH传感器3-2，吸收塔3-1内PH设定值为两个，一个为报警值，另一个为安全值，吸收塔3-1内PH低于报警值时，声光报警器3-3发出报警信号；吸收塔3-1内PH低于安全值时，控制器6控制常用吸收塔3-1上的电磁阀Ⅱ3-7关闭，备用吸收塔3-1上的电磁阀Ⅱ3-7打开，强制更换使用的吸收塔3-1，有效保证夜间试验无人看守时试验的安全进行。吸收塔3-1上设有进液口3-1-1和排液口3-1-2，进液口3-1-1通过管道与更换泵3-8连接，更换吸收塔3-1内氢氧化钠溶液时，吸收塔3-1内已经失效的氢氧化钠溶液通过排液口3-1-2排，通过更换泵3-8导入新的氢氧化钠溶液，更换方便。

所述的反应釜1底部设有磁力搅拌器1-2，磁力搅拌器1-2与控制器6的信号输出端连接，试验时，磁力搅拌器1-2不断对反应釜1内的溶液进行搅拌，使反应釜1内的温度更加均匀。

所述的金属硫化氢腐蚀试验装置还包括试验柜5，试验柜5内分为上下两层，下层用于放置温控组件4，上层用于放置反应釜1和硫化氢气体尾气吸收组件3，方便对各设备的管理，试验柜5内设有线式硫化氢检测报警仪Ⅱ5-1，线式硫化氢检测报警仪Ⅱ5-1与控制器6信号输入端连接，线式硫化氢检测报警仪II5-1设置有报警触点 报警触点与控制器6连接，当出现硫化氢提起泄漏时，检测值超过设定值时报警触点闭合，，控制器6及时控制硫化氢气体供应组件2及时关闭，中断试验过程，保证试验的安全进行，试验柜5顶部与排风机5-2连接，试验柜5侧面上铰接有柜门5-4，柜门5-4上设有触摸面板5-3，触摸面板5-3与控制器6连接，试验人员通过触摸面板5-3查看试验中个各参数及反应柜内的安全问题；所述的线式硫化氢检测报警仪Ⅱ5-1与控制器6信号输入端连接，试验时，排风机5-2处于开启状态，在试验柜5内形成负压，提高试验柜5内的空气流动性，同时，有效避免试验产生的其他气体在试验柜5内产生富集。

本发明工作过程：打开釜盖1-1，将试验金属及其使其弯曲的夹具一起放置到反应釜1中，然后关紧釜盖1-1，封闭试验柜5，通过触摸面板5-3输入试验参数，并启动试验，触摸面板5-3将信号传输给控制器6，控制器6根据输入指令，发出相应控制命令。

控制器6控制循环泵4-4、磁力搅拌器1-2打开，温度传感器Ⅰ4-5对蓄水箱4-1内的温度进行检测并传输给控制器6，温度传感器Ⅱ4-9将反应釜1内的温度传输给控制器6，控制器6根据反应釜1内温度自动设定蓄水箱4-1内温度，当蓄水箱4-1内温度低于设定温度，控制器6控制加热棒4-6工作，对蓄水箱4-1内温度进行升温，当蓄水箱4-1内温度高于设定温度，控制器6控制半导体制冷器4-3工作，对蓄水箱4-1内温度进行降温，保证蓄水箱4-1内温度的稳定，从而保证反应釜1内温度的稳定。

当反应釜1内温度达到设定温度后，控制器6控制电磁阀Ⅰ2-2-1打开，将硫化氢气体导入反应釜1内，未溶解的硫化氢气体导入吸收塔3-1内进行吸收。

本发明通过将硫化氢气体导入盛有实验溶液的反应釜中，直至在反应釜中形成硫化氢饱和溶液，模拟一个湿硫化氢环境，使试验结果接近金属材料的实际作业环境；通过改变反应釜中的实验溶液、通入硫化氢气体的浓度及控制反应釜中的温度，模拟不同外界环境条件下金属腐蚀的情况，保证实验结果的准确与有效。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围；附图尺寸与具体实物无关，实物尺寸可任意变换。