CN103335939B - 管流式内壁冲刷腐蚀试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冲刷腐蚀试验领域，具体为一种管流式内壁冲刷腐蚀试验装置，可用于内壁冲刷腐蚀实验中模拟管流中不同流速下管道表面切向力结构流型，材料的失重测量和电化学参数的实时测量等。该管流式内壁冲刷腐蚀试验装置是由动力泵、变频器、电磁流量计、专用卡具、搅拌泵、冷却器、加热器、热电偶、料浆罐等构成，其关键是可采用不同直径的管状试样，利用专用卡具与管路系统连接；利用管状试样做工作电极，配合参比和辅助电极实验管状试样的电化学参数实时测量。本发明可以作为模拟管道内壁冲刷腐蚀的小型试验装置，用于对实际管材的耐冲刷腐蚀性能做出评价，同时解决传统的管流式冲刷腐蚀实验装置建造成本高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及冲刷腐蚀试验领域，具体为一种管流式内壁冲刷腐蚀试验装置。
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，从而产生腐蚀磨损。但是，旋转式大多采用的饼状或者圆筒状试样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；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。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。
发明内容
本发明的目的在于提供一种管流式内壁冲刷腐蚀试验装置，可以作为模拟管道内壁冲刷腐蚀的小型试验装置，用于对实际管材的耐冲刷腐蚀性能做出评价，同时解决传统的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：
一种管流式内壁冲刷腐蚀试验装置，该装置包括：动力泵、排料管I、搅拌泵、冷却器、电磁流量计、辅助电极、待测试样、参比电极、排料管Ⅱ、料浆罐，具体结构如下：
搅拌泵的输入端直接与料浆罐连通，搅拌泵的输出端与料浆罐连通的管路上设置冷却器，作为冷却系统的冷却器独立于料浆罐之外，搅拌泵输出端与料浆罐连通的管路上配有旁路：排料管I；
料浆罐分别通过管路连接动力泵、搅拌泵，动力泵的输入端直接通过管路与料浆罐连通，动力泵的输出端与料浆罐连通的管路上设置：电磁流量计、待测试样，电磁流量计设置于动力泵通向待测试样所在的试验管段上；动力泵输出端与料浆罐连通的管路上配有旁路：排料管Ⅱ；
动力泵输出端与料浆罐连通的管路上设有辅助电极、参比电极，参比电极和辅助电极安装在待测试样附近的管路上。
所述的管流式内壁冲刷腐蚀试验装置，待测试样为管状，直接作为工作电极；或者，非管状试样嵌入试验管段作为工作电极。
所述的管流式内壁冲刷腐蚀试验装置，待测试样所在的试验管段两端分别通过专用卡具与管路连接，待测试样所在的试验管段通过管路与料浆罐相连通。
所述的管流式内壁冲刷腐蚀试验装置，待测试样为整个试验管段时，整个试验管段作为工作电极；或者，待测试样较小或非管状时，待测试样嵌入试验管段中作为工作电极；专用卡具包括法兰、螺栓，试验管段两端与所述管路采用法兰连通，试验管段通过两个法兰夹持，两个法兰之间由螺栓连接，前后两个法兰管路上各嵌入一个辅助电极和一个参比电极，采用专用卡具构成三电极腐蚀电化学测试系统。
所述的管流式内壁冲刷腐蚀试验装置，料浆罐配备有控温加热系统，料浆罐底部设置加热器，热电偶伸至料浆罐中。
所述的管流式内壁冲刷腐蚀试验装置，搅拌泵管路出口端采用笼式结构。
所述的管流式内壁冲刷腐蚀试验装置，排料管I上设有球阀Ⅰ，搅拌泵的输出端与料浆罐连通的管路上设置球阀Ⅱ，排料管Ⅱ上设有球阀III。
所述的管流式内壁冲刷腐蚀试验装置，动力泵采用装有变频器的管道泵，动力泵通过变频器与控制柜连接。
所述的管流式内壁冲刷腐蚀试验装置，辅助电极、待测试样、参比电极分别通过线路连至电化学工作站，电化学工作站与控制器连接。
本发明具有如下优点：
1、本发明采用专用卡具以适应不同的管状试样，解决了同一设备不能应用于多种管材试验的问题。采用嵌入式试样，解决了非管状试样的内壁冲刷腐蚀问题。
2、本发明采用独立于料浆罐之外冷却系统，解决了料浆罐损坏维修的难题。
3、本发明采用笼式结构作为搅拌泵管路出口，提高了搅拌效率，有利于高固相介质条件下介质均匀性的提高。
4、本发明采用均配有旁路的动力泵和搅拌泵，以方便试验完成后的排料和清洗。
总之，本发明可用于内壁冲刷腐蚀实验中模拟管流中不同流速下管道表面切向力结构流型，材料的失重测量和电化学参数的实时测量等。该管流式内壁冲刷腐蚀试验装置是由：动力泵、变频器、流量计、专用卡具、搅拌泵、冷却器、加热器、热电偶、电子继电器、料浆罐构成的。本发明的关键是可采用不同直径的管状试样，利用专用卡具与管路系统连接；利用管状试样做工作电极，配合参比和辅助电极实验管状试样的电化学参数实时测量。
附图说明
图1为管流式内壁冲刷腐蚀试验装置示意图。
图2为本发明专用卡具结构示意图之一。
图3为本发明专用卡具结构示意图之二。
图中，1.控制柜；2.变频器；3.动力泵；4.排料管I；5.搅拌泵；6.球阀Ⅰ；7.球阀Ⅱ；8.冷却器；9.电磁流量计；10.辅助电极；11.专用卡具；12.待测试样；13.参比电极；14.球阀III；15.排料管Ⅱ；16.热电偶；17.料浆罐；18.加热器；19.电化学工作站；20.控制器；21.法兰；22.螺栓；23.试验管段。
具体实施方式
下面结合附图对本发明结构和工作过程作进一步详细说明。
如图1所示，本发明管流式内壁冲刷腐蚀试验装置，主要包括：控制柜1、变频器2、动力泵3、排料管I4、搅拌泵5、球阀Ⅰ6、球阀Ⅱ7、冷却器8、电磁流量计9、辅助电极10、专用卡具11、待测试样12、参比电极13、球阀III14、排料管Ⅱ15、热电偶16、料浆罐17、加热器18、电化学工作站19、控制器20等，具体结构如下：
料浆罐17分别通过管路连接动力泵3、搅拌泵5，动力泵3的输入端直接通过管路与料浆罐17连通，动力泵3的输出端与料浆罐17连通的管路上设置：电磁流量计9、待测试样12，电磁流量计9设置于动力泵3通向待测试样12所在的试验管段。待测试样12所在的试验管段两端分别通过专用卡具11与管路连接，待测试样12所在的试验管段，通过管路与料浆罐17相连通。动力泵3输出端与料浆罐17连通的管路上配有旁路：排料管Ⅱ15，排料管Ⅱ15上设有球阀III14，可以方便试验完成后的排料；动力泵3通过变频器2与控制柜1连接。
搅拌泵5的输入端直接与料浆罐17连通，搅拌泵5的输出端与料浆罐17连通的管路上设置：球阀Ⅱ7、冷却器8，作为冷却系统的冷却器8独立于料浆罐17之外，搅拌泵5管路出口端采用笼式结构，以获得均匀的搅拌效果，搅拌泵5输出端与料浆罐17连通的管路上配有旁路：排料管I4，排料管I4上设有球阀Ⅰ6，可以方便试验完成后的排料。料浆罐17配备有控温加热系统，料浆罐17底部设置加热器18，热电偶16伸至料浆罐17中，用于测量料浆罐17的温度。
动力泵3输出端与料浆罐17连通的管路上设有辅助电极10、参比电极13，待测试样12可以嵌入工作电极或直接作为工作电极，参比电极13和辅助电极10安装在待测试样12附近的管路上。辅助电极10、待测试样12、参比电极13分别通过线路连至电化学工作站19，电化学工作站19与控制器20（如：电脑等）连接。
本发明中，控制柜1包括电压电流指示、温度控制与测量、动力泵和搅拌泵的开关、变频器面板等。采用装有变频器2的管道泵作为动力泵3，管路里设有电磁流量计9，电磁流量计9实时显示管路中的流速；专用卡具11用于连接待测试样12所在的试验管段，其前后端分别配有辅助电极10和参比电极13，与待测试样12组成三电极体系进行电化学参数的测量；料浆经搅拌泵5抽出后经过冷却器8后流回料浆罐17，流回管路的末端接近料浆罐17底部，搅拌泵5管路出口端采用笼式结构，以提高搅拌效率。热电偶16和加热器18用于加热恒温控制。本发明还设有两个排料管：排料管I4和排料管Ⅱ15，用于排料和管路清洗。
如图2-图3所示，本发明采用专用卡具以适应不同的试样，专用卡具的结构如下：
待测试样为整个试验管段23时，整个试验管段23作为工作电极（图2）；或者，待测试样较小或非管状时，待测试样12嵌入试验管段23中作为工作电极（图3）；试验管段23通过管路与料浆罐相连通，试验管段23两端与所述管路采用法兰21连通，试验管段23通过两个法兰21夹持，两个法兰21之间由螺栓22连接；前后两个法兰21管路上各嵌入一个辅助电极10和一个参比电极13，以保证电化学信号的稳定。
这样，把整个试验管段23作为工作电极；或者，把较小试样或非管状试样嵌入试验管段23中作为工作电极；同时，夹持试验管段23的两个法兰21上各嵌入一个辅助电极10和一个参比电极13。从而，采用专用卡具构成三电极腐蚀电化学测试系统。
实施例结果表明，本发明管流式内壁冲刷腐蚀试验装置，可用于内壁冲刷腐蚀实验中模拟管流中不同流速下管道表面切向力结构流型，材料的失重测量和电化学参数的实时测量等，可采用不同直径的管状试样，利用专用卡具与管路系统连接；利用管状试样做工作电极，配合参比和辅助电极实验管状试样的电化学参数实时测量。
Claims (6)
1.一种管流式内壁冲刷腐蚀试验装置，其特征在于，该装置包括：动力泵、排料管I、搅拌泵、冷却器、电磁流量计、辅助电极、待测试样、参比电极、排料管Ⅱ、料浆罐，具体结构如下：
搅拌泵的输入端直接与料浆罐连通，搅拌泵的输出端与料浆罐连通的管路上设置冷却器，作为冷却系统的冷却器独立于料浆罐之外，搅拌泵输出端与料浆罐连通的管路上配有旁路：排料管I；
料浆罐分别通过管路连接动力泵、搅拌泵，动力泵的输入端直接通过管路与料浆罐连通，动力泵的输出端与料浆罐连通的管路上设置：电磁流量计、待测试样，电磁流量计设置于动力泵通向待测试样所在的试验管段上；动力泵输出端与料浆罐连通的管路上配有旁路：排料管Ⅱ；
动力泵输出端与料浆罐连通的管路上设有辅助电极、参比电极，参比电极和辅助电极安装在待测试样附近的管路上；
待测试样为管状，直接作为工作电极；或者，非管状试样嵌入试验管段作为工作电极；
待测试样所在的试验管段两端分别通过专用卡具与管路连接，待测试样所在的试验管段通过管路与料浆罐相连通；
待测试样为整个试验管段时，整个试验管段作为工作电极；或者，待测试样较小或非管状时，待测试样嵌入试验管段中作为工作电极；专用卡具包括法兰、螺栓，试验管段两端与所述管路采用法兰连通，试验管段通过两个法兰夹持，两个法兰之间由螺栓连接，前后两个法兰管路上各嵌入一个辅助电极和一个参比电极，采用专用卡具构成三电极腐蚀电化学测试系统。
2.按照权利要求1所述的管流式内壁冲刷腐蚀试验装置，其特征在于，料浆罐配备有控温加热系统，料浆罐底部设置加热器，热电偶伸至料浆罐中。
3.按照权利要求1所述的管流式内壁冲刷腐蚀试验装置，其特征在于，搅拌泵管路出口端采用笼式结构。
4.按照权利要求1所述的管流式内壁冲刷腐蚀试验装置，其特征在于，排料管I上设有球阀Ⅰ，搅拌泵的输出端与料浆罐连通的管路上设置球阀Ⅱ，排料管Ⅱ上设有球阀III。
5.按照权利要求1所述的管流式内壁冲刷腐蚀试验装置，其特征在于，动力泵采用装有变频器的管道泵，动力泵通过变频器与控制柜连接。
6.按照权利要求1所述的管流式内壁冲刷腐蚀试验装置，其特征在于，辅助电极、待测试样、参比电极分别通过线路连至电化学工作站，电化学工作站与控制器连接。
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