CN108844840A - 一种管流式冲刷腐蚀实验装置 - Google Patents

一种管流式冲刷腐蚀实验装置 Download PDF

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Abstract

一种管流式冲刷腐蚀实验装置，其中，包括水箱，及一端与水箱连通的主管路Ⅰ和主管路II，主管路Ⅰ另一端和主管路II的另一端之间连接若干测试支路，主管路Ⅰ和水箱之间还设有溢流支路，主管路Ⅰ、主管路II、测试支路和溢流支路下方均设固定支架，主管路Ⅰ、主管路II、测试支路和溢流支路上分别设有第一控流装置、第二控流装置、第三控流装置及第四控流装置，水箱的一侧设有控制柜，第一控流装置、第二控流装置、第三控流装置及第四控流装置均与控制柜电连接，控制柜内部设有电化学工作站，水箱一侧侧壁上设进水管和出水管。本发明能够有效克服实验管段单一的问题，可以作为研究不同公称直径的直管段、弯管段和焊接管段内壁冲刷腐蚀的实验装置。

Description

一种管流式冲刷腐蚀实验装置
技术领域
本发明涉及冲刷腐蚀实验领域，更具体地，涉及一种管流式冲刷腐蚀实验装置。
背景技术
管道腐蚀问题长期存在于国民生活的各个方面，尤其对海洋工程装备造成巨大损失。我国管流式冲刷腐蚀实验装置研究较少，相比于旋转式和喷射式冲刷腐蚀实验装置，其占地面积大，制造成本高，但管流式冲刷腐蚀实验装置能够更好的模拟实际工况，建立良好的流体力学模型，其实验数据可信度高，应用价值高。
在现有技术中，管流式冲刷腐蚀装置的设计较少，控制精度相对较低，对实验管段要求高。如中国专利201310248151.4，该装置的温度传感器设置在料浆罐中，与实验管段距离较远，其温度控制精度低，且该装置的试样只适用于直管段，同一时间段只能进行一支管段试样，不适用变径管段和弯头管段。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种管流式冲刷腐蚀实验装置。本发明能够有效克服实验管段单一的问题，可以作为研究不同公称直径的直管段、弯管段和焊接管段内壁冲刷腐蚀的实验装置，可以模拟单相流体、固液两相流体以及海洋生物的代谢产物对管道内壁的腐蚀，对实际管道材料或管道内壁涂层材料的耐腐蚀性能做出评价。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种管流式冲刷腐蚀实验装置，其中，包括水箱，以及一端与所述水箱连通的主管路Ⅰ和主管路II，所述主管路Ⅰ另一端和主管路II的另一端之间连接有若干测试支路，所述主管路Ⅰ和水箱之间还设有溢流支路，所述主管路Ⅰ、主管路II、测试支路和溢流支路下方均设有固定支架，所述主管路Ⅰ、主管路II、测试支路和溢流支路上分别设有第一控流装置、第二控流装置、第三控流装置及第四控流装置，所述水箱的一侧设有控制柜，所述第一控流装置、第二控流装置、第三控流装置及第四控流装置均与所述控制柜电连接，所述控制柜内部设有电化学工作站，所述水箱一侧侧壁上设有进水管和出水管。
进一步的，所述测试支路上设有实验管段，所述实验管段通过变径接头串接在测试支路上，所述测试支路包括第一测试支路、第二测试支路和第三测试支路，所述第一测试支路上的实验管段为弯管实验管段，所述第二测试支路和第三测试支路上的实验管段为直管实验管段。
进一步的，所述第三控流装置包括设在实验管段前方测试支路上的电磁调速阀、第一压力表和温度计，设在实验管段上的超声波流量计，以及设在实验管段后端的参比电极和辅助电极，所述实验管段、参比电极和辅助电极通过导线与所述控制柜内部的电化学工作站连接。
进一步的，所述第一控流装置包括沿所述主管路Ⅰ内部水流流向依次设置的过滤器、海水泵、单向阀、第二压力表、第一电磁闸阀、流量计和第一温度传感器，所述第二控流装置包括设在主管路II上的背压阀，所述第四控流装置包括设在溢流支路上的溢流阀。
进一步的，进一步的，所述固定支架包括设在所述主管路Ⅰ上的固定支架I和固定支架II、设在溢流支路上的固定支架III、设在测试支路上的固定支架Ⅳ和固定支架V以及设在主管路II上的固定支架Ⅵ。
进一步的，所述控制柜底部设有用于支撑控制柜的支柱，所述控制柜上设有触摸显示屏。
进一步的，所述水箱内部相对的两个内壁上均设有加热器，所述进水管上设有第二电磁闸阀，所述水箱内壁的顶部设有液位传感器和第二温度传感器，所述液位传感器和第二温度传感器设在进水管的同侧。
进一步的，所述变径接头包括法兰板、上部装置和下部装置，所述上部装置和下部装置结构相同并通过第一双头螺柱连接，上部装置包括锁紧装置和固定装置，法兰板焊接在测试支路与实验管段连接的端头上，法兰板上下各开有两个一定深度的矩形槽，锁紧装置通过第一固定块和第二固定块固定在固定装置上。
进一步的，所述锁紧装置包括第一橡胶垫片、拉杆、第二双头螺柱、第一挡板、第一连接板、T型杆、第一固定块、第二挡板和第二固定块，所述第一橡胶垫片设在测试支路与实验管段之间，所述拉杆由圆杆弯曲为U字型，拉杆的封闭端嵌入到法兰板的矩形槽中，拉杆的伸出端开有螺纹并穿过第一连接板的圆形通孔通过螺母固定，所述第一挡板和第二挡板通过第二双头螺柱对称固定在第一固定块的两侧，T型杆焊接在第一连接板的中间处，第一连接板上开有两个圆形通孔，第一固定块开有圆形通孔，第一挡板和第二挡板之间的距离大于第二固定块的宽度。
进一步的，所述固定装置包括连接块、第二橡胶垫片、第二连接板、螺栓和移动板，所述连接块焊接在第二连接板的一端并对称分布在实验管段的两侧，所述第二橡胶垫片为环形且尺寸大于第二连接板并设置在实验管段与第二连接板之间，第二连接板具有一定的弯度，第二连接板按度均布在实验管段周向上，每个第二连接板上焊有螺栓，移动板开有3个圆形通孔，螺栓穿过移动板的圆形通孔通过螺母固定，所述第一固定块和第二固定块安装在移动板上。
本发明中，变径接头的工作原理如下：首先把第二橡胶垫片安装在实验管段上，把带螺栓的第二连接板固定在实验管段上，调整移动板的位置，使其U型拉杆能够紧密嵌入法兰板中，通过螺母固定住移动板，通过第一双头螺柱固定住第二连接板，然后向上推动T型杆，进而带动U型拉杆嵌入法兰板中，向下拉动T型杆，使其U型拉杆锁紧，进而使实验管段与测试支路管紧密结合。
本发明的工作过程如下：首先按下启动按钮，第二电磁闸阀得电开启，海水进入水箱内，当到达液位传感器的最高点时，第二电磁闸阀关闭。此时加热器加热水箱内溶液，当温度达到限定值时，加热器停止加热，第一电磁闸阀得电打开，海水泵得电运转，电磁调速阀开启，第一温度传感器把检测信号传送给控制柜，计算后输出信号控制加热器的工作状态，进而使实验管段内的温度保持恒定，超声波流量计把检测到的被测信号传送给控制柜，计算后输出信号控制电磁调速阀的开度，进而使实验管段内的流速保持到设定值，实验装置在工作的过程中，当液位传感器检测到水箱水位低于最低点时，第二电磁闸阀打开，海水进入水箱内，到达液位传感器的最高点时，第二电磁闸阀关闭，水箱内第二温度传感器检测到温度低于限定值时，加热器得电加热，当第二温度传感器检测到温度达到设定值时停止加热。
本发明的有益效果是：
本发明提供的一种管流式冲刷腐蚀实验装置，设置了多条测试支路，可以对不同公称直径的直管试样、弯管试样和焊接管试样进行冲刷腐蚀实验，可以模拟控制不同温度、不同流量等影响参数对管道内壁的腐蚀，腐蚀介质可以为海水等单相流体、含砂原油等固液两相流体以及海洋生物生理活动产生的代谢产物等对管道内壁的影响，装置实用性较强，对管道材料和内壁涂层具有一定的研究价值。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明中变径接头的俯视示意图。
图3是本发明中变径接头的主视示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
如图1所示，一种管流式冲刷腐蚀实验装置，其特征在于，包括水箱1，以及一端与所述水箱1连通的主管路Ⅰ2和主管路II3，所述主管路Ⅰ2另一端和主管路II3的另一端之间连接有若干测试支路，所述主管路Ⅰ2和水箱1之间还设有溢流支路4，所述主管路Ⅰ2、主管路II3、测试支路和溢流支路4下方均设有固定支架，所述主管路Ⅰ2、主管路II3、测试支路和溢流支路4上分别设有第一控流装置、第二控流装置、第三控流装置及第四控流装置，所述水箱1的一侧设有控制柜5，所述第一控流装置、第二控流装置、第三控流装置及第四控流装置均与所述控制柜5电连接，所述控制柜5内部设有电化学工作站，所述水箱1一侧侧壁上设有进水管6和出水管7。
如图1所示，所述测试支路上设有实验管段，所述实验管段通过变径接头8串接在测试支路上，所述测试支路包括第一测试支路9、第二测试支路10和第三测试支路11，所述第一测试支路9上的实验管段为弯管实验管段，所述第二测试支路10和第三测试支路11上的实验管段为直管实验管段。
如图1所示，所述第三控流装置包括设在实验管段前方测试支路上的电磁调速阀12、第一压力表13和温度计14，设在实验管段上的超声波流量计15，以及设在实验管段后端的参比电极16和辅助电极17，所述实验管段、参比电极16和辅助电极17通过导线与所述控制柜5内部的电化学工作站连接。
如图1所示，所述第一控流装置包括沿所述主管路Ⅰ2内部水流流向依次设置的过滤器18、海水泵19、单向阀20、第二压力表21、第一电磁闸阀22、流量计23和第一温度传感器24，所述第二控流装置包括设在主管路II3上的背压阀25，所述第四控流装置包括设在溢流支路4上的溢流阀26。
如图1所示，所述固定支架包括设在所述主管路Ⅰ2上的固定支架I27和固定支架II28、设在溢流支路4上的固定支架III29、设在测试支路上的固定支架Ⅳ30和固定支架V31以及设在主管路II3上的固定支架Ⅵ32。
如图1所示，所述控制柜5底部设有用于支撑控制柜5的支柱33，所述控制柜5上设有触摸显示屏34。
如图1所示，所述水箱1内部相对的两个内壁上均设有加热器35，所述进水管6上设有第二电磁闸阀36，所述水箱1内壁的顶部设有液位传感器37和第二温度传感器38，所述液位传感器37和第二温度传感器38设在进水管6的同侧。
如图2和图3所示，所述变径接头8包括法兰板39、上部装置和下部装置，所述上部装置和下部装置结构相同并通过第一双头螺柱40连接，上部装置包括锁紧装置和固定装置，法兰板39焊接在测试支路与实验管段连接的端头上，法兰板39上下各开有两个一定深度的矩形槽，锁紧装置通过第一固定块41和第二固定块42固定在固定装置上。
如图2和图3所示，所述锁紧装置包括第一橡胶垫片43、拉杆44、第二双头螺柱45、第一挡板46、第一连接板47、T型杆48、第一固定块41、第二挡板49和第二固定块42，所述第一橡胶垫片43设在测试支路与实验管段之间，所述拉杆44由圆杆弯曲为U字型，拉杆44的封闭端嵌入到法兰板39的矩形槽中，拉杆44的伸出端开有螺纹并穿过第一连接板47的圆形通孔通过螺母固定，所述第一挡板46和第二挡板49通过第二双头螺柱45对称固定在第一固定块41的两侧，T型杆48焊接在第一连接板47的中间处，第一连接板47上开有两个圆形通孔，第一固定块41开有圆形通孔，第一挡板46和第二挡板49之间的距离大于第二固定块42的宽度。
如图2和图3所示，所述固定装置包括连接块51、第二橡胶垫片52、第二连接板53、螺栓54和移动板50，所述连接块51焊接在第二连接板53的一端并对称分布在实验管段的两侧，所述第二橡胶垫片52为环形且尺寸大于第二连接板53并设置在实验管段与第二连接板53之间，第二连接板53具有一定的弯度，第二连接板53按360度均布在实验管段周向上，每个第二连接板53上焊有螺栓54，移动板50开有3个圆形通孔，螺栓54穿过移动板50的圆形通孔通过螺母固定，所述第一固定块41和第二固定块42安装在移动板50上。
本实施例中，变径接头8的工作原理如下：首先把第二橡胶垫片52安装在实验管段上，把带螺栓54的第二连接板53固定在实验管段上，调整移动板50的位置，使其U型拉杆44能够紧密嵌入法兰板39中，通过螺母固定住移动板50，通过第一双头螺柱40固定住第二连接板53，然后向上推动T型杆48，进而带动U型拉杆44嵌入法兰板39中，向下拉动T型杆48，使其U型拉杆44锁紧，进而使实验管段与测试支路管紧密结合。
本实施例的工作过程如下：首先按下启动按钮，第二电磁闸阀36得电开启，海水进入水箱1内，当到达液位传感器37的最高点时，第二电磁闸阀36关闭。此时加热器35加热水箱1内溶液，当温度达到限定值时，加热器35停止加热，第一电磁闸阀22得电打开，海水泵19得电运转，电磁调速阀12开启，第一温度传感器24把检测信号传送给控制柜5，计算后输出信号控制加热器35的工作状态，进而使实验管段内的温度保持恒定，超声波流量计15把检测到的被测信号传送给控制柜5，计算后输出信号控制电磁调速阀12的开度，进而使实验管段内的流速保持到设定值，实验装置在工作的过程中，当液位传感器37检测到水箱1水位低于最低点时，第二电磁闸阀36打开，海水进入水箱1内，到达液位传感器37的最高点时，第二电磁闸阀36关闭，水箱1内第二温度传感器38检测到温度低于限定值时，加热器35得电加热，当第二温度传感器38检测到温度达到设定值时停止加热。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管流式冲刷腐蚀实验装置，其特征在于，包括水箱（1），以及一端与所述水箱（1）连通的主管路Ⅰ（2）和主管路II（3），所述主管路Ⅰ（2）另一端和主管路II（3）的另一端之间连接有若干测试支路，所述主管路Ⅰ（2）和水箱（1）之间还设有溢流支路（4），所述主管路Ⅰ（2）、主管路II（3）、测试支路和溢流支路（4）下方均设有固定支架，所述主管路Ⅰ（2）、主管路II（3）、测试支路和溢流支路（4）上分别设有第一控流装置、第二控流装置、第三控流装置及第四控流装置，所述水箱（1）的一侧设有控制柜（5），所述第一控流装置、第二控流装置、第三控流装置及第四控流装置均与所述控制柜（5）电连接，所述控制柜（5）内部设有电化学工作站，所述水箱（1）一侧侧壁上设有进水管（6）和出水管（7）。
2.根据权利要求1所述的一种管流式冲刷腐蚀实验装置，其特征在于，所述测试支路上设有实验管段，所述实验管段通过变径接头（8）串接在测试支路上，所述测试支路包括第一测试支路（9）、第二测试支路（10）和第三测试支路（11），所述第一测试支路（9）上的实验管段为弯管实验管段，所述第二测试支路（10）和第三测试支路（11）上的实验管段为直管实验管段。
3.根据权利要求2所述的一种管流式冲刷腐蚀实验装置，其特征在于，所述第三控流装置包括设在实验管段前方测试支路上的电磁调速阀（12）、第一压力表（13）和温度计（14），设在实验管段上的超声波流量计（15），以及设在实验管段后端的参比电极（16）和辅助电极（17），所述实验管段、参比电极（16）和辅助电极（17）通过导线与所述控制柜（5）内部的电化学工作站连接。
4.根据权利要求1所述的一种管流式冲刷腐蚀实验装置，其特征在于，所述第一控流装置包括沿所述主管路Ⅰ（2）内部水流流向依次设置的过滤器（18）、海水泵（19）、单向阀（20）、第二压力表（21）、第一电磁闸阀（22）、流量计（23）和第一温度传感器（24），所述第二控流装置包括设在主管路II（3）上的背压阀（25），所述第四控流装置包括设在溢流支路（4）上的溢流阀（26）。
5.根据权利要求1所述的一种管流式冲刷腐蚀实验装置，其特征在于，所述固定支架包括设在所述主管路Ⅰ（2）上的固定支架I（27）和固定支架II（28）、设在溢流支路（4）上的固定支架III（29）、设在测试支路上的固定支架Ⅳ（30）和固定支架V（31）以及设在主管路II（3）上的固定支架Ⅵ（32）。
6.根据权利要求1所述的一种管流式冲刷腐蚀实验装置，其特征在于，所述控制柜（5）底部设有用于支撑控制柜（5）的支柱（33），所述控制柜（5）上设有触摸显示屏（34）。
7.根据权利要求1所述的一种管流式冲刷腐蚀实验装置，其特征在于，所述水箱（1）内部相对的两个内壁上均设有加热器（35），所述进水管（6）上设有第二电磁闸阀（36），所述水箱（1）内壁的顶部设有液位传感器（37）和第二温度传感器（38），所述液位传感器（37）和第二温度传感器（38）设在进水管（6）的同侧。
8.根据权利要求2所述的一种管流式冲刷腐蚀实验装置，其特征在于，所述变径接头（8）包括法兰板（39）、上部装置和下部装置，所述上部装置和下部装置结构相同并通过第一双头螺柱（40）连接，上部装置包括锁紧装置和固定装置，法兰板（39）焊接在测试支路与实验管段连接的端头上，法兰板（39）上下各开有两个一定深度的矩形槽，锁紧装置通过第一固定块（41）和第二固定块（42）固定在固定装置上。
9.根据权利要求8所述的一种管流式冲刷腐蚀实验装置，其特征在于，所述锁紧装置包括第一橡胶垫片（43）、拉杆（44）、第二双头螺柱（45）、第一挡板（46）、第一连接板（47）、T型杆（48）、第一固定块（41）、第二挡板（49）和第二固定块（42），所述第一橡胶垫片（43）设在测试支路与实验管段之间，所述拉杆（44）由圆杆弯曲为U字型，拉杆（44）的封闭端嵌入到法兰板（39）的矩形槽中，拉杆（44）的伸出端开有螺纹并穿过第一连接板（47）的圆形通孔通过螺母固定，所述第一挡板（46）和第二挡板（49）通过第二双头螺柱（45）对称固定在第一固定块（41）的两侧，T型杆（48）焊接在第一连接板（47）的中间处，第一连接板（47）上开有两个圆形通孔，第一固定块（41）开有圆形通孔，第一挡板（46）和第二挡板（49）之间的距离大于第二固定块（42）的宽度。
10.根据权利要求9所述的一种管流式冲刷腐蚀实验装置，其特征在于，所述固定装置包括连接块（51）、第二橡胶垫片（52）、第二连接板（53）、螺栓（54）和移动板（50），所述连接块（51）焊接在第二连接板（53）的一端并对称分布在实验管段的两侧，所述第二橡胶垫片（52）为环形且尺寸大于第二连接板（53）并设置在实验管段与第二连接板（53）之间，第二连接板（53）具有一定的弯度，第二连接板（53）按360度均布在实验管段周向上，每个第二连接板（53）上焊有螺栓（54），移动板（50）开有3个圆形通孔，螺栓（54）穿过移动板（50）的圆形通孔通过螺母固定，所述第一固定块（41）和第二固定块（42）安装在移动板（50）上。
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