CN103196821A - 管材内壁磨损磨蚀试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管材内壁磨损磨蚀试验装置，容器内放有试验介质，旋转搅拌装置浸没在试验介质中，并夹持在旋转动力装置上，容器侧壁上用可拆连接件固定管样套，管样套内装有管样，管样外侧两端与管样套密封连接，并通过作为导体的金属螺钉和电线与电化学参数测量仪的工作电极端连接，参比电极和辅助电极通过电线分别与电化学参数测量仪的参比电极端和辅助电极端相连。该试验装置结构简单，方便实用，既能用电化学参数测量仪实时在线测量开路电位、极化电阻、交流阻抗等电化学参数表征管样或介质的磨蚀性能，又能用失重法测量管内壁由于流体流动造成的磨损磨蚀量，还能分析腐蚀与磨损的交互作用。

Description

管材内壁磨损磨蚀试验装置

技术领域

本发明涉及一种测试管材内壁与流体的磨损磨蚀性能的试验装置。

背景技术

由流体流动引起的磨损磨蚀非常普遍，但因为其复杂性很高，目前仅用计算的方法还很难解决这类问题，主要靠试验进行研究。多年来各国的科学技术人员研制了许多不同类型的磨损磨蚀试验机，这些试验机按结构形式分主要有三种：管流式实验装置，喷射式实验装置和旋转式实验装置。

管流式实验装置由贮液槽、循环泵、管线、控制阀、流量计等组成。能较好地模拟管道冲刷的实际工况，但整套系统较复杂，占据空间很大，实验所需溶液量大，实验周期长，循环泵需要持续运转，还有泵阀的可靠性以及如何防止泄漏问题，整套装置的费用和实验费用都很高。

喷射式实验装置能灵活调整喷射角度，但是也需要贮液槽、循环泵、管线、控制阀、流量计等设备部件，也较复杂，而且一次试验只能做一个试样。

旋转式实验装置具有设备简单、成本低等优点。但是现有的旋转式实验装置除了专利ZL 200720071605.5外，基本上都是圆柱或板片状试样，如果用管状试样，也基本上是测试管外壁表面的磨蚀性能。而绝大多数情况是流体在管内流动造成磨蚀磨损。专利ZL200720071605.5的主要缺点是管材试样高速旋转，不能用或很难用电化学方法测试，只能用失重法表征磨蚀磨损性能，灵敏度低，不能实时在线测量。 

发明内容

本发明是要提供一种能用电化学方法实时在线测试管材内壁与流体的磨损磨蚀性能的管材内壁磨损磨蚀试验装置，用于解决现有的旋转式磨损磨蚀试验装置不能实时在线测量管内壁与流体的磨损磨蚀性能，管流式实验装置和喷射式实验装置结构复杂、可靠性低、实验费用高的技术问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种管材内壁磨损磨蚀试验装置，包括旋转动力装置、旋转搅拌装置、盛放试验介质的容器、试验管样、管样套和电化学参数测量仪，其特点是：容器内放有试验介质，旋转搅拌装置浸没在试验介质中，并夹持在旋转动力装置上，容器侧壁上用可拆连接件固定管样套，管样套内装有作为工作电极的管样，管样外侧两端与管样套密封，并通过导体和导线与电化学参数测量仪的工作电极端连接，管样套的材料为绝缘的非金属材料，参比电极通过电线与电化学参数测量仪的参比电极端连接，电化学参数测量仪的辅助电极端通过电线与辅助电极相连。

管样套有若干个，并呈辐射状均匀布置, 若干个管样套中心线在同一水平面上。导体是金属螺钉。辅助电极是容器的金属壁。参比电极是固体电极。固体电极为锌电极。固体电极固定在容器的底壁上，并用绝缘垫片密封与容器壁绝缘。

本发明的有益效果是：该试验装置结构简单，方便实用，既能用电化学参数测量仪实时在线测量开路电位、极化电阻、交流阻抗等电化学参数表征管样或介质的磨蚀性能，又能用失重法测量管内壁由于流体流动造成的磨损磨蚀量，还能分析腐蚀与磨损的交互作用。由于工作电极固定不动，不需要电刷和动密封，装置更可靠。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是管样套及管样装配连接剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

如图1~3所示，本发明的管材内壁磨损磨蚀试验装置，包括旋转动力装置1、旋转搅拌装置2、容器3、试验介质4、管样套5、管样6、导体7、第一，二螺母8，10、参比电极9、电线和电化学参数测量仪11。

试验介质4放在容器3内，旋转搅拌装置2浸没在试验介质4中，并夹持在旋转动力装置1上。管样6作为工作电极装在管样套5中，管样6外侧两端用密封圈13密封，试验管样既能方便装拆，又使流体不能进入管样外侧的间隙，保证电化学测试的顺利进行。用金属螺钉作为导体7，金属螺钉一端与管样6外侧被密封住的、不通介质的部位紧密接触，另一端与电线相连，电线另一端接在电化学参数测量仪11的工作电极端。管样套5用第一螺母8固定在容器3的壁面上，管样套5的材料为绝缘的非金属材料，管样内壁浸没在容器内的介质中。参比电极9可以是常用的饱和甘汞电极、银/氯化银电极，也可以是固体电极，固体电极可以是锌电极。作为参比电极9的固体电极用第二螺母10固定在容器3的底壁上，用二个绝缘垫片密封与容器壁绝缘，电线一端与参比电极9连接，另一端接在电化学参数测量仪11的参比电极端。辅助电极可以是金属容器壁本身，也可以是常用的铂、不锈钢等导电材料制作的电极，仅测量电位时，则不用辅助电极。本实施例以容器3的金属壁面为辅助电极，用电线与电化学参数测量仪11的辅助电极端连接。电化学参数测量仪可以是电化学工作站、恒电位仪，也可以是万用表等电学参数测量仪。如图2所示，安装管样的管样套5呈辐射状均匀布置,管样套5中心线12在同一水平面上，管套数N≥ 1，本实施例的管套数N=6。

试验时旋转搅拌装置2在旋转动力装置1的带动下在容器3内旋转，流体在管内流动和冲击管内壁。根据需要，打开电化学参数测量仪11实时在线测量开路电位、极化电阻、交流阻抗等电化学参数表征管样或介质的磨蚀性能，本实施例的电化学参数测量仪是电化学工作站。

该试验装置也可用失重法表征管样或介质的磨蚀性能。试验前，将试验管样洗净，干燥至恒重后用天平称重。试验后，再将试验管样洗净，干燥至恒重后用天平称重。计算出失重量，用失重量可以进一步计算出单位面积单位时间的平均壁厚减薄量。用失重量或单位面积单位时间的平均壁厚减薄量表证管材或者试验介质的磨损磨蚀性能。

Claims (7)

1.一种管材内壁磨损磨蚀试验装置，包括旋转动力装置（1）、旋转搅拌装置（2）、盛放试验介质的容器（3），试验管样（6）、管样套（5），电化学参数测量仪（11），其特征在于：所述容器（3）内放有试验介质（4），旋转搅拌装置（2）浸没在试验介质（4）中，并夹持在旋转动力装置（1）上，容器（3）侧壁上用可拆连接件固定管样套（5），管样套（5）内装有作为工作电极的管样（6），管样（6）外侧两端与管样套（5）密封，并通过导体（7）和电线与电化学参数测量仪（11）的工作电极端连接，管样套（5）的材料为绝缘的非金属材料，参比电极（9）通过电线与电化学参数测量仪（11）的参比电极端连接，电化学参数测量仪（11）的辅助电极端通过电线与与辅助电极相连。

2.根据权利要求1所述的管材内壁磨损磨蚀试验装置，其特征在于：所述管样套（5）有若干个，并呈辐射状均匀布置, 若干个管样套（5）中心线（12）在同一水平面上。

3.根据权利要求1所述的管材内壁磨损磨蚀试验装置，其特征在于：所述导体（7）是金属螺钉。

4.根据权利要求1所述的管材内壁磨损磨蚀试验装置，其特征在于：所述辅助电极是容器（3）的金属壁。

5.根据权利要求1所述的管材内壁磨损磨蚀试验装置，其特征在于：所述参比电极（9）是固体电极。

6.根据权利要求5所述的管材内壁磨损磨蚀试验装置，其特征在于：所述固体电极为锌电极。

7.根据权利要求5所述的管材内壁磨损磨蚀试验装置，其特征在于：所述固体电极固定在容器（3）的底壁上，并用绝缘垫片密封与容器壁绝缘。

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