CN102564936A - 一种模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及冲刷腐蚀装置领域，具体地说是一种模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置，解决现有旋转式冲刷腐蚀实验装置不能很好模拟管道内壁的冲刷腐蚀，而管流式冲刷腐蚀实验装置建造成本高的缺点。该装置设有转动轴、料浆罐、试样夹具、环形试样，在转动轴上部设有碳刷，碳刷与电化学测试设备连接，转动轴与装有变频器的电机输出端相连，转动轴的下部伸至料浆罐中料浆上方，转动轴和试样夹具之间通过转接头连接，环形试样安装于试样夹具上。本发明集中现有的旋转式和管流式冲刷腐蚀实验装置的优点，实现在旋转条件下研究管道内壁轴向冲刷腐蚀行为。可以控制流速、介质成分和温度，能够同时实现实时电化学参数测量和失重测量。

Description

一种模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置
技术领域
本发明涉及冲刷腐蚀装置领域，具体地说是一种模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置。
背景技术
在现有技术中，冲刷腐蚀多使用旋转式、管流式、喷射式实验装置，其中旋转式装置基于在样品架上转动的样品与静止的液体产生切向力，使液固双相产生磨损和腐蚀或者相反，但是旋转式采用的试样大多为饼状或者圆筒状，二者均不能很好地模拟流体沿管道内壁的轴向的冲刷腐蚀行为；而管流式装置基于液体流动/管路静止式结构，能够较好地模拟流体沿管道内壁的轴向的冲刷腐蚀行为，但是传统的管流式装置体积庞大，建造运行成本高，系统不稳定，实验周期长；喷射式实验装置基于循环泵和喷嘴产生高速流动介质对试样进行冲击的结构，可以精确控制冲击液流的流速、可以改变冲刷的攻角，但是不能很好地模拟实际工况条件，冲刷强度比实际情况大，与泵、管道的实际冲刷腐蚀条件有一定的差距。
发明内容
本发明的目的是提供一种模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置，解决现有旋转式冲刷腐蚀实验装置不能很好模拟管道内壁的冲刷腐蚀，而管流式冲刷腐蚀实验装置建造成本高的问题。
本发明的技术方案是：
一种模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置，该装置设有转动轴、料浆罐、试样夹具、环形试样，在转动轴上部设有碳刷，碳刷与电化学测试设备连接，转动轴与装有变频器的电机输出端相连，转动轴的下部伸至料浆罐中料浆上方，转动轴和试样夹具之间通过转接头连接，环形试样安装于试样夹具上。
所述的模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置，在转接头内部设有铜螺母与转动轴端部连接。
所述的模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置，转接头的两侧分别连接试样夹具，试样通过试样夹具上通孔内设置的铜球、弹簧与不锈钢棒的一端连接，进行电化学信号的输出，不锈钢棒的另一端伸至转接头中。
所述的模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置，转接头下部接有搅拌叶轮。
所述的模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置，料浆罐顶部连接料浆罐上盖，料浆罐上盖上分别插设转动轴、辅助电极和盐桥；辅助电极插于料浆罐的料浆中，甘汞电极通过盐桥连至料浆罐的料浆，盐桥的一端伸至料浆罐的料浆中，甘汞电极插于盐桥的另一端。
所述的模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置，在辅助电极和盐桥外侧的料浆罐内壁处设有挡板。
所述的模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置，在转动轴下部设有防溅板。
所述的模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置，转动轴外部设有聚四氟乙烯套。
所述的模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置，料浆罐内配备加热器和控温装置。
所述的模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置，试样夹具采用圆环管道结构。
本发明具有如下优点：
1.本发明选用了装有变频器的电机，采用装有变频器的电机驱动的转动轴作为动力，通过变频器来控制流速。
2.本发明样品采用环形试样，区别于传统的饼状试样，能够更好地模拟实际管流条件下的冲刷腐蚀行为。
3.本发明融合现有的旋转式和管流式冲刷腐蚀实验装置的优点，实现在旋转条件下研究管道内壁轴向冲刷腐蚀行为。
4.本发明采用模块化设计，装置的每一部分均可以方便地拆卸、组合以及再改造。
5.本发明可以根据不同的管径设计不同尺寸的试样夹具，实现不同管径及壁厚试样的冲刷腐蚀研究。
总之，本发明采用新设计的实样夹持方式，集中了现有的旋转式和管流式冲刷腐蚀实验装置的优点，实现在旋转条件下研究管道内壁轴向冲刷腐蚀行为，可以控制流速、介质成分、温度、含沙量、一定饱和气体等条件，能够同时实现实时电化学参数测量和失重测量。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中：1.转动轴；2.聚四氟乙烯套；3.料浆罐上盖；4.防溅板；5.转接头；6.辅助电极(对电极)；7.料浆罐；8.试样夹具(试样盘)；9.挡板；10.碳刷；11.甘汞电极(参比电极)；12.盐桥；13.铜螺母；14.搅拌叶轮；15.试样；16.弹簧；17.铜球；18.加热器；19.热电偶；20不锈钢棒。
具体实施方式
如图1所示，本发明模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置，具有电机、料浆罐、电化学测试设备，采用装有变频器的电机驱动转动轴1作为动力，进一步带动试样夹具8和环形试样15在料浆罐的料浆中旋转，通过电化学测试系统进行数据测试。该装置主要包括：转动轴1、聚四氟乙烯套2、料浆罐上盖3、防溅板4、转接头5、辅助电极6、料浆罐7、试样夹具8、挡板9、碳刷10、甘汞电极11、盐桥12、铜螺母13、搅拌叶轮14、环形试样15、弹簧16、铜球17、加热器18、热电偶19、不锈钢棒20等，具体结构如下：
料浆罐7顶部通过螺栓连接料浆罐上盖3，料浆罐上盖3上分别插设转动轴1、辅助电极6和盐桥12；辅助电极6插于料浆罐7的料浆中，甘汞电极11通过盐桥12连至料浆罐7的料浆，盐桥12的一端伸至料浆罐7的料浆中，甘汞电极11插于盐桥12的另一端。
在辅助电极6和盐桥12外侧的料浆罐7内壁处设有挡板9，其作用是减缓介质随试样旋转的速度，提高试样与介质的相对流速。
在转动轴1上部设有碳刷10，碳刷10与电化学测试设备连接，转动轴1与装有变频器的电机输出端相连。转动轴1的下部伸至料浆罐7中料浆上方，在转动轴1下部设有防溅板4，转动轴1外部设有聚四氟乙烯套2，其作用是使金属转动轴不直接接触介质。
转动轴1和试样夹具8(试样盘)之间通过转接头5连接，转接头的倾斜角度可以根据实际需要进行改变，在转接头5内部设有铜螺母13与转动轴1端部连接，转接头5下部接有搅拌叶轮14。转接头5的两侧分别连接试样夹具8，环形试样15安装于试样夹具8上，试样15通过试样夹具8上通孔内设置的铜球17、弹簧16与不锈钢棒20的一端连接，进行电化学信号的输出，不锈钢棒20的另一端伸至转接头5中。
另外，料浆罐7内配备加热器18和控温装置(热电偶19)。
本发明中，试样夹具8采用圆环管道结构，圆环管道的夹持方式采用全新设计的夹具，夹具大小可以根据实际需要进行改变。
工作时，在转动轴1的驱动下，通过转接头5带动试样夹具8、环形试样15和搅拌叶轮14旋转。不锈钢棒20将电信号传递至转动轴1的碳刷10，进一步通过电化学测试设备进行实时电化学参数测量和失重测量，实现在旋转条件下研究管道内壁轴向冲刷腐蚀行为，可以控制流速、介质成分、温度、含沙量、一定饱和气体等条件。

Claims (10)

1.一种模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置，其特征在于：该装置设有转动轴、料浆罐、试样夹具、环形试样，在转动轴上部设有碳刷，碳刷与电化学测试设备连接，转动轴与装有变频器的电机输出端相连，转动轴的下部伸至料浆罐中料浆上方，转动轴和试样夹具之间通过转接头连接，环形试样安装于试样夹具上。
2.按照权利要求1所述的模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置，其特征在于：在转接头内部设有铜螺母与转动轴端部连接。
3.按照权利要求1所述的模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置，其特征在于：转接头的两侧分别连接试样夹具，试样通过试样夹具上通孔内设置的铜球、弹簧与不锈钢棒的一端连接，进行电化学信号的输出，不锈钢棒的另一端伸至转接头中。
4.按照权利要求1所述的模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置，其特征在于：转接头下部接有搅拌叶轮。
5.按照权利要求1所述的模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置，其特征在于：料浆罐顶部连接料浆罐上盖，料浆罐上盖上分别插设转动轴、辅助电极和盐桥；辅助电极插于料浆罐的料浆中，甘汞电极通过盐桥连至料浆罐的料浆，盐桥的一端伸至料浆罐的料浆中，甘汞电极插于盐桥的另一端。
6.按照权利要求5所述的模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置，其特征在于：在辅助电极和盐桥外侧的料浆罐内壁处设有挡板。
7.按照权利要求1所述的模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置，其特征在于：在转动轴下部设有防溅板。
8.按照权利要求1所述的模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置，其特征在于：转动轴外部设有聚四氟乙烯套。
9.按照权利要求1所述的模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置，其特征在于：料浆罐内配备加热器和控温装置。
10.按照权利要求1所述的模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置，其特征在于：试样夹具采用圆环管道结构。
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