具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

针对锅炉水冷壁的腐蚀问题，提出研究水冷壁腐蚀程度或腐蚀速率具有重要意义。相关技术中，获得水冷壁腐蚀速率的方法主要有以下几种：理论推导、实验室研究、以及检测水冷壁厚度的方式。

在理论推导方式中，建立金属平均腐蚀率与时间的函数关系，通过数学计算可算出水冷壁的平均腐蚀率。然而该方式中，腐蚀气体在固体产物层中扩散系数以及化学反应本征速度等参数不能精准计算，因此理论计算得到的腐蚀速率与实际值有偏差。

在实验室研究方式中，建立试验容器，将锅炉水冷壁样品块置于试验容器内，通过标准气体对试验容器内的气氛进行配置，使其接近锅炉燃烧时的状况，同时利用加热元件对样品块进行加热，使其温度接近锅炉燃烧时的真实值。经过一段时间后对样品块进行称重，从而确定腐蚀速率。然而，实验室研究无法模拟锅炉烟气复杂的气氛，不能真实体现多种烟气组分之间的互相作用，各种微量元素对炉膛内部燃烧这一即有物理也有化学变化的过程的影响无法评估，没有烟气对水冷壁进行冲刷，且该方法并没有考虑飞灰等结垢的影响，该方法并不能真实反应锅炉水冷壁的腐蚀速率。

在检测水冷壁厚度的方式中，需要在检修期对水冷壁进行壁厚测量，根据壁厚变化、锅炉运行时间及负荷情况，计算出锅炉水冷壁腐蚀速率。由于炉膛内部换热管均为圆管，腐蚀多呈点状、条状或片状，只有当腐蚀量达到一定程度后，才有可能得出一个腐蚀损失量的数据，使得该方法在日常监督中取得的测量数据误差较大，锅炉水冷壁腐蚀速率偏差大，不能准确地反映腐蚀程度和速度。

基于此，本发明提供一种腐蚀试验装置及腐蚀检测方法，便于获知锅炉水冷壁在其真实服役环境中的腐蚀速率。

图1是根据本发明一种实施例的腐蚀试验装置的立体示意图，图2是根据本发明一种实施例的腐蚀试验装置的立体分解示意图。腐蚀试验装置100用于检测锅炉的水冷壁的腐蚀程度。腐蚀试验装置100包括基座110以及试验块120。

基座110包括相对设置的第一端部110a和第二端部110b。第一端部110a能与水冷壁连接，第二端部110b设有安装结构ST。

试验块120，与水冷壁的材质相同，试验块120通过安装结构ST与基座110连接，试验块120包括第一表面S1，第一表面S1与水冷壁的至少部分外表面形状互补，使得试验块120能够通过第一表面S1与水冷壁贴合。

根据本发明实施例的腐蚀试验装置100，无需建立试验容器，腐蚀试验装置100能够直接安装在处于服役环境的锅炉水冷壁表面，试验块120接受锅炉内真实的腐蚀条件。试验块120与水冷壁的材质相同，试验块120的第一表面S1与水冷壁的至少部分外表面形状互补，使得试验块120能够通过第一表面S1与水冷壁贴合。在锅炉处于工作状态下，试验块120与水冷壁充分贴合使得试验块120与水冷壁充分导热，使得试验块120所处的腐蚀环境、导热环境等与所贴合的水冷壁趋于一致，对试验块120的腐蚀检测基本等效于对所贴合部位的水冷壁的腐蚀检测。在锅炉服役预设时长后，在维护检验时，通过检测试验块120在腐蚀前和腐蚀后的重量变化，能够直接、直观地获得锅炉水冷壁在其真实服役环境中的腐蚀速率，提高对水冷壁腐蚀程度检测的准确性，便于对锅炉水冷壁的维护。

图3、图4分别是根据本发明一种实施例的腐蚀试验装置与水冷壁连接状态下的立体示意图、俯视示意图。图5是图4中A-A向的截面示意图。水冷壁200包括多个管件210以及鳍片220。多个管件210并排且彼此间隔排布。鳍片220连接于相邻管件210之间。

在本实施例中，基座110的第一端部110a能与鳍片220连接。在实施例中，基座110的第一端部110a通过焊接方式与鳍片220固定连接。

在本实施例中，第一表面S1为曲面，且第一表面S1的半径等于管件210外周面的半径。即试验块120的第一表面S1与呈空心圆柱状的管件210的外周面的至少一部分形状互补，使得腐蚀试验装置100与水冷壁200连接状态下，试验块120的第一表面S1与水冷壁200的管件210外表面贴合。

在一些实施例中，试验块120呈弧状弯曲，且在弧状弯曲结构的各处上等厚度。可选地，试验块120的厚度为管件210壁厚的0.5倍至1.7倍。例如，一些实施例中试验块120的厚度与管件210的壁厚相等；例如，一些实施例中试验块120的厚度为管件210壁厚的0.5倍、0.7倍；例如，一些实施例中试验块120的厚度为管件210壁厚的1.2倍、1.7倍。通过对试验块120的厚度进行预制，一方面，缓解试验块120厚度过薄时加工工艺难度较高而产生的加工成本较高的问题，另一方面，缓解试验块120厚度过厚而使导热环境与水冷壁200产生较大差异引起的测试准确度降低的问题。

在一些可选的实施方式中，试验块可以由水冷壁200的管件210经过切割、打磨等加工后得到。可选地，当需要在水冷壁200的多处设置腐蚀试验装置100时，对预制的各试验块120分别进行编号，以便于区分。

在一些实施例中，试验块120通过安装结构ST与基座110点接触或线接触，使得试验块120与基座110之间的接触面积较小，此时接触位置对检测结果的影响可以忽略，提高腐蚀检测结果的准确性。

如图1至图5，本实施例的安装结构ST包括设置在第二端部110b的凹槽111。试验块120能够卡接于凹槽111，使得试验块120能够快捷实现与基座110之间的可拆卸式连接，便于在锅炉服役预设时长后，对试验块120的取用与安装，方便多次进行腐蚀程度参数的获取。

如图3至图5，在一些实施例中，在腐蚀试验装置100与水冷壁200连接的状态下，凹槽111的开口宽度方向平行于管件210的轴向X。试验块120的平行于管件210轴向X的宽度，在管件210的周向上渐变。即，在平行于管件210轴向X的方向上，试验块120具有宽度尺寸，该宽度尺寸在管件210的周向上是渐变的。例如本实施例中，试验块120的平行于管件210轴向X的宽度，在远离基座110第一端部110a的方向上逐渐变大。通过将试验块120的宽度配置为渐变形式，配合基座110上设有的凹槽111，在便于安装和取下试验块120的前提下，保证试验块120与基座110之间为点接触或线接触形式。

可选地，基座110呈弧状弯曲延伸，基座110还包括位于第一端部110a与第二端部110b之间的连接部，在腐蚀试验装置100与水冷壁200连接的状态下，连接部与水冷壁200相互间隔。在一些可选的实施方式中，基座110由水冷壁200的管件210经过切割并加工凹槽111后形成，使得基座110与水冷壁200的管件210具有相同的内径、外径。

图6是根据本发明一种实施例的腐蚀试验装置中试验块的俯视示意图。如图4和图6，在本实施例中，在腐蚀试验装置100与水冷壁200连接的状态下，试验块120在鳍片220所在平面的正投影呈梯形，例如是等腰梯形，此时试验块120的宽度为渐变形式。在其它一些实施例中，试验块120在鳍片220所在平面的正投影可以呈直角梯形，仍然使得试验块120的宽度为渐变形式，且加工过程能够减少切割次数，更便于加工。

试验块120在鳍片220所在平面的正投影不限于是呈上述实施例的梯形。图7、图8、图9分别是根据本发明一些替代实施例的腐蚀试验装置中试验块的俯视示意图。在图7涉及实施例中，试验块120在鳍片220所在平面的正投影呈三角形；在图8涉及实施例中，试验块120在鳍片220所在平面的正投影呈扇形；在图9涉及实施例中，试验块120在鳍片220所在平面的正投影呈牛角形。当试验块120在鳍片220所在平面的正投影呈梯形、三角形、扇形、或牛角形中的任意一种时，都可以实现试验块120的宽度为渐变形式。

在上述实施例中，以安装结构ST包括设置在第二端部110b的凹槽111为例进行了说明，在其它一些实施例中，安装结构ST不限于上述示例结构。

图10、图11分别是根据本发明另一实施例的腐蚀试验装置的立体示意图、俯视示意图，图12是根据本发明另一实施例的腐蚀试验装置的立体分解示意图。本实施例的腐蚀试验装置100的部分结构与前述实施例的结构相同，以下将对本实施例与前述实施例的不同之处进行说明，相同之处不再详述。

在本实施例中，安装结构ST包括凹槽111、通道112以及销钉113。凹槽111设置在第二端部110b，凹槽111能够容纳至少部分试验块120。通道112贯穿凹槽111的至少一个侧壁。销钉113穿设于通道112并与试验块120抵接。在腐蚀试验装置100与水冷壁200连接的状态下，试验块120在其宽度方向的一侧与销钉113点接触，试验块120在其宽度方向的另一侧与凹槽111的侧壁点接触或线接触。根据上述安装结构ST，试验块120与基座110仍然为点接触或线接触，使得试验块120与基座110之间的接触面积较小，此时接触位置对检测结果的影响可以忽略，提高腐蚀检测结果的准确性。

本发明实施例还提供一种腐蚀检测方法，用于检测锅炉的水冷壁的腐蚀程度。

图13是根据本发明一种实施例的腐蚀试验方法的流程图。该腐蚀试验方法包括步骤S110至步骤S150。

在步骤S110中，提供腐蚀试验装置，腐蚀试验装置的试验块具有初始重量及初始厚度，其中，腐蚀试验装置为根据本发明前述任一实施方式的腐蚀试验装置100。

在步骤S120中，将腐蚀试验装置安装于水冷壁的待测区，其中试验块通过安装结构与基座连接。水冷壁包括多个管件以及鳍片，多个管件并排且彼此间隔排布，鳍片连接于相邻管件之间，

图14是根据本发明一种实施例的腐蚀试验方法中将腐蚀试验装置安装于水冷壁的待测区步骤的流程图。在一些实施例中，步骤S120包括步骤S121至步骤S123。

在步骤S121中，对水冷壁的待测区进行预处理。可选地，预处理例如是对待测区的管件以及鳍片表面用砂纸打磨，去除表面污垢及铁锈，使得待测区的表面光滑。

在步骤S122中，将基座的第一端部与鳍片固定连接。例如，将基座的第二端部与预处理后的管件表面相邻接，将基座的第一端部通过焊接与预处理后的鳍片固定连接，在焊接工艺中，第一端部的三面可以全部满焊，焊接工艺按照锅炉炉管焊接工艺要求进行施工。

在步骤S123中，将试验块与基座的第二端部可拆卸连接。例如在一些实施例中，本实施例的安装结构包括设置在第二端部的凹槽，试验块能够卡接于凹槽，使得试验块能够快捷实现与基座之间的可拆卸式连接，便于在锅炉服役预设时长后，对试验块的取用与安装，方便多次进行腐蚀程度参数的获取。

如图13，在步骤S130中，在锅炉运行预设时长后，将试验块与基座分离。如前所述，试验块能够快捷实现与基座之间的可拆卸式连接，因此锅炉运行一段时间后，在停炉检修期间，将试验块从凹槽处取出。

在步骤S140中，清洗试验块后称重，得到试验块的腐蚀后重量。通过清理，去除试验块表面的各种杂质和垢类。

在步骤S150中，根据初始重量、初始厚度、腐蚀后重量以及预设时长，得到水冷壁的待测区的腐蚀速率。在一些实施例中，腐蚀速率通过以下式子获得：

其中，a为初始重量；b为腐蚀后重量；h为初始厚度；t为预设时长；μ为腐蚀速率。本实施例中，初始重量a、腐蚀后重量b的单位为克(g)，初始厚度h单位为毫米(mm)；预设时长t单位为年；腐蚀速率μ单位为毫米每年。

根据本发明实施例的腐蚀检测方法，利用腐蚀试验装置对水冷壁的腐蚀程度进行检测，无需建立试验容器，腐蚀试验装置直接安装在处于服役环境的锅炉水冷壁表面，试验块接受锅炉内真实的腐蚀条件。试验块与水冷壁的材质相同，试验块的第一表面与水冷壁的至少部分外表面形状互补，使得试验块能够通过第一表面与水冷壁贴合。在锅炉处于工作状态下，试验块与水冷壁充分贴合使得试验块与水冷壁充分导热，使得试验块所处的腐蚀环境、导热环境等与所贴合的水冷壁趋于一致，对试验块的腐蚀检测基本等效于对所贴合部位的水冷壁的腐蚀检测。在锅炉服役预设时长后，根据初始重量、初始厚度、腐蚀后重量以及预设时长，得到水冷壁的待测区的腐蚀速率，该腐蚀速率是直接地、直观地反应锅炉水冷壁在其真实服役环境中的腐蚀速率。因此，本发明实施例的腐蚀检测方法能够提高对水冷壁腐蚀程度检测的准确性，便于对锅炉水冷壁的维护。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。