CN110132828A - 一种防沉砂测速冲刷腐蚀试验机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防沉砂测速冲刷腐蚀试验机，包括罐体、控制台和电化学工作，通过罐体与左侧端盖和样品之间的转筒设计实现罐体转动不沉砂，通过流速测量仪测量出样品周围流体的流速，得出样品与流体之间的相对速度值，通过卡砂槽的设置有效解决了实验沉砂严重的问题，得到样品与流体之间的相对速度值，提高了实验的准确性，可对管材耐腐蚀性能做出更为准确实际的评价。

Description

一种防沉砂测速冲刷腐蚀试验机

技术领域

本发明涉及冲刷腐蚀试验设备技术领域，尤其涉及一种防沉砂测速冲刷腐蚀试验机。

背景技术

在石油天然气开采运输过程中，腐蚀问题几乎无处不在，每年造成的经济损失达数百亿，而由于气、液、固多相流腐蚀介质的存在，极易引起冲刷腐蚀。在液固两相流下的冲刷腐蚀就是流动状态下的流态对材料表面造成材料损失的现象，它既包括固体颗粒对材料的冲刷作用、介质对材料的腐蚀作用又包括两者之间的协同作用。实验室中常采用旋转式法研究冲刷腐蚀，该设备占地面积小、设备简单易于操作，使用溶液量小同时实验周期短等特点。但存在缺点有沉砂严重，实验冲刷效果不明显，以及试样表面与腐蚀介质存在相对速度，以至于得到得而试验结果不准确。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术之不足，本发明提供一种可有效模拟石油管道运输过程中的冲刷腐蚀过程，解决现有装置沉砂严重的问题，可有效测得试样表面与流体之间的相对速度，便于对管材耐腐蚀性能做出更准确实际评价的一种防沉砂测速冲刷腐蚀试验机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种防沉砂测速冲刷腐蚀试验机，包括罐体、控制台和电化学工作站；所述罐体左侧连接有左侧端盖，右侧固定有右侧端盖；

所述罐体的左侧端盖内接入有样品转动装置，左侧端盖内还固定有固定管、所述固定管上固定有流速测量仪，左侧端盖的左侧还设有驱动样品转动装置转动的样品驱动装置，所述罐体右侧还具有驱动罐体转动的罐体驱动装置；

所述的样品驱动装置、罐体驱动装置和电化学工作站均与控制台线路连接并由控制台控制，所述的流速测量仪与电化学工作站电性连接，左侧端盖上还插接有分别与电化学工作站电性连接的参比电极和辅助电极；

所述的罐体内周面上均匀间隔分布有向内凹陷的卡砂槽；

所述的样品转动装置包括样品转轴、样品转轴右侧端上固定有样品，所述的样品转轴与左侧端盖转动连接。

进一步的，所述的罐体左侧具有密封边，左侧端盖上具有槽口，所述密封边与槽口之间通过滚珠密封轴承转动密封连接。

相应的，所述的样品转轴与左侧端盖之间通过高速密封轴承转动密封连接。

优选的，为了有效驱动罐体，所述的罐体驱动装置包括罐体转接台、罐体固轴台和罐体电机，所述罐体转接台固定在右侧端盖外表面且罐体转接台上固定有罐体转轴，所述罐体转轴与罐体固轴台固定，罐体电机驱动端与罐体固轴台传动连接，右侧端盖外表面与罐体电机之间还设有外套于罐体转接台、罐体固轴台外侧的罐体转轴套筒。

优选的，为了有效驱动样品转轴，所述的样品驱动装置包括样品固轴台、样品电机和样品套筒，所述样品固轴台右侧端部与样品转轴左侧固定，所述样品电机的输出端与样品固轴台传动连接，所述样品套筒外套于样品固轴台和样品转轴左侧端部外。

更进一步的，样品转轴位于罐体内的外周面上固定有转轴防护套，所述转轴防护套的长度小于样品转轴位于罐体的长度，样品转轴上用于安装样品的端部伸出转轴防护套并具有螺纹接口，所述的螺纹接口上螺纹连接有外罩于样品转轴端部的盖帽，所述的样品夹持固定在盖帽端面与转轴防护套的外端面之间，所述的样品与盖帽端面、样品与转轴防护套之间还密封连接有垫圈。

进一步的，所述的卡砂槽为内凹的长条形结构，呈环形阵列分布在罐体内表面上，且长条形结构与罐体旋转中心线平行。

本发明的有益效果是，本发明提供的一种防沉砂测速冲刷腐蚀试验机，结构设计合理，通过罐体与左侧端盖和样品之间的转筒设计实现罐体转动不沉砂，通过流速测量仪测量出样品周围流体的流速，得出样品与流体之间的相对速度值，有效解决了实验沉砂严重的问题，有效得到样品与流体之间的相对速度值，提高了实验的准确性，可对管材耐腐蚀性能做出更为准确实际的评价。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明最优实施例的结构示意图。

图2是罐体与左侧端盖之间的密封结构示意图。

图3是卡砂槽的立体图。

图4是样品转轴与左侧端盖之间的密封结构示意图。

图中1、控制台2、电化学工作站3、滚珠密封轴承4、参比电极5、转轴防护套6、垫圈7、样品8、螺纹接口9、罐体901、卡砂槽902、密封边10、罐体固轴台11、罐体电机12、罐体转轴套筒13、罐体转轴14、罐体转接台15、流速测量仪16、固定管17、样品转轴18、辅助电极19、左侧端盖20、槽口21、高速密封轴承2101、高速密封轴承的滚针2102、高速密封轴承与样品转轴之间的密封面22、样品套筒23、样品固轴台24、样品电机。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1至图4所示的一种防沉砂测速冲刷腐蚀试验机，是本发明最优实施例，包括罐体9、控制台1和电化学工作站2；所述罐体9左侧连接有左侧端盖19，右侧固定有右侧端盖。

所述的罐体9内周面上均匀间隔分布有向内凹陷的卡砂槽901；卡砂槽901数量为四条，且为内凹的长条形结构，呈环形阵列分布在罐体9内表面上，且长条形结构与罐体9旋转中心线平行。

为了便于测量样品7表面的线速度和样品7自转带动流体转动时，样品7和流体之间相对线速度，左侧端盖19内还固定有固定管16、所述固定管16上固定有流速测量仪15。

为了更好地模拟石油管道运输过程中的冲刷腐蚀过程，所述罐体9的左侧端盖19内接入有样品转动装置。左侧端盖19的左侧还设有驱动样品转动装置转动的样品驱动装置，所述罐体9右侧还具有驱动罐体9转动的罐体驱动装置。即罐体9可由右侧的罐体驱动装置转动，样品7可由样品驱动装置驱动转动。同时为了便于罐体9与左侧端盖19之间发生相对转动，所述的罐体9左侧具有密封边902，左侧端盖19上具有槽口20，所述密封边902与槽口20之间通过滚珠密封轴承3转动密封连接。

所述的样品转动装置包括样品转轴17，样品转轴17右侧端上固定有样品7，所述的样品转轴17与左侧端盖19转动连接。所述的样品转轴17位于罐体9内的外周面上固定有转轴防护套5，所述转轴防护套5的长度小于样品转轴17位于罐体9的长度，样品转轴17上用于安装样品7的端部伸出转轴防护套5并具有螺纹接口8，所述的螺纹接口8上螺纹连接有外罩于样品转轴17端部的盖帽。盖帽采用旋钮的方式，通过螺纹接口8与样品转轴17端部固定，从而更好地将样品7固定在样品转轴17上。转轴防护套5与样品转轴17是固定在一起的，防止样品转轴17因为长期处于腐蚀环境而发生腐蚀，盖帽也可防止样品转轴17受到腐蚀。

样品7夹持固定在盖帽端面与转轴防护套5的外端面之间，所述的样品7与盖帽端面、样品7与转轴防护套5之间还密封连接有垫圈6。垫圈6可优选为橡胶材质，可拆卸，在安装固定中起到了固定样品7，避免因为样品7的加工误差使样品在高速旋转中相对样品转轴17滑动的问题，从而也提高电化学测试的准确性。

滚珠密封轴承3实现了左侧端盖19与罐体9之间的密封转动连接，使罐体9转动不会影响左侧端盖19的位置，同时有效提高了罐体9与左侧端盖19之间的密封性能。高速密封轴承21实现了样品转轴17与左侧端盖19之间的密封转动连接，使左侧端盖19的位置不会干涉样品转轴17的正常转动，并提高了样品转轴17与左侧端盖19之间的密封性能。这两个位置处采用轴承进行密封转动连接，可大大提高样品转轴17与承载溶液的罐体9和端盖之间的密封性能，保证实验的安全稳定。

为了有效驱动罐体9，所述的罐体驱动装置包括罐体转接台14、罐体固轴台10和罐体电机11，所述罐体转接台14固定在右侧端盖外表面且罐体转接台14上固定有罐体9转轴，所述罐体9转轴与罐体固轴台10固定，罐体电机11驱动端与罐体固轴台10传动连接，右侧端盖外表面与罐体电机11之间还设有外套于罐体转接台14、罐体固轴台10外侧的罐体转轴套筒12。

为了有效驱动样品转轴17，所述的样品驱动装置包括样品固轴台23、样品电机24和样品套筒22，所述样品固轴台23右侧端部与样品转轴17左侧固定，所述样品电机24的输出端与样品固轴台23传动连接，所述样品套筒22外套于样品固轴台23和样品转轴17左侧端部外。

所述的样品驱动装置、罐体驱动装置和电化学工作站2均与控制台1线路连接并由控制台1控制，所述的流速测量仪15与电化学工作站2电性连接，左侧端盖19上还插接有分别与电化学工作站2电性连接的参比电极4和辅助电极18。电化学工作站2的工作电极则由样品转轴17上装有的样品7组成，样品7与电化学工作站2电性连接。

在实验中，控制器可分别控制样品电机24和罐体电机11，使得样品转轴17带动样品7转动、罐体9发生转动，同时罐体9转动并不会与样品转轴17之间发生干涉。罐体9与样品转轴17之间采用了滚筒式的结构。卡砂槽901均匀分布在承载溶液的罐体9上，罐体9有罐体9转轴控制旋转方向和转速。卡砂槽901可便于携带石英砂，罐体9转动速度缓慢，不会影响样品7所处环境的流态。但是转速缓慢的罐体9带来了一个问题，普通内表面无特殊设计的罐体9，无法仅凭借罐壁将石英砂带至至高点。石英砂会在本身重力作用下动罐壁滑落。此时，在罐体9内壁上设计的卡砂槽901，可便于石英砂的存储在卡砂槽901内并随罐体9转动一并上升。当罐体9转动时，石英砂当罐体9转轴控制罐体9转动，待罐体9转至180°为一个周期后逆向旋转，石英砂则会从至高点落下。此时样品7有样品转轴17带动，样品7的运动与罐体9的运动互不干扰，可实现模拟固体颗粒石英砂的冲刷作用。固体颗粒与介质的协同作用则是由有石英砂和无石英砂在同样介质中冲刷腐蚀试验分析对比得到。

上述装置模具有如下实验过程：

1、将样品7装于样品转轴17上，样品转轴17固定在样品固轴台23上，确定样品转轴17固定稳定后，将罐体9转轴固定在罐体固轴台10上，确定好罐体9固定稳定后，检查罐体9左侧端盖19上设有的密封高速轴承、参比电极4、辅助电极18和流量测量仪固定管16密封情况。

2、把配置好的3.5％NaCl溶液放入罐体9中，然后再加入称好的粒径为20至35mm的石英砂，石英砂浓度为3％。

3、将样品转轴17、参比电极4、辅助电极18分别与电化学工作站2的接口连接。

4、操作控制台1，设定样品电机24的转速为1000rpm，等样品电机24转速稳定后，操作控制台1，设定罐体电机11的转速为100rpm，待罐体电机11转速稳定后，观察控制台1显示的流速测量仪15的流速数据，进行记录。

5、设置实验周期为10小时，在电化学工作站2上记录实验刚开始、3小时、6小时、9小时的样品7表面的腐蚀情况。

6、达到实验周期后，关闭控制台1开关，取样后处理罐体9内溶液，清理装置。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种防沉砂测速冲刷腐蚀试验机，其特征在于：包括罐体(9)、控制台(1)和电化学工作站(2)；所述罐体(9)左侧连接有左侧端盖(19)，右侧固定有右侧端盖；

所述罐体(9)的左侧端盖(19)内接入有样品转动装置，左侧端盖(19)内还固定有固定管(16)、所述固定管(16)上固定有流速测量仪(15)，左侧端盖(19)的左侧还设有驱动样品转动装置转动的样品驱动装置，所述罐体(9)右侧还具有驱动罐体(9)转动的罐体驱动装置；

所述的样品驱动装置、罐体驱动装置和电化学工作站(2)均与控制台(1)线路连接并由控制台(1)控制，所述的流速测量仪(15)与电化学工作站(2)电性连接，左侧端盖(19)上还插接有分别与电化学工作站(2)电性连接的参比电极(4)和辅助电极(18)；

所述的罐体(9)内周面上均匀间隔分布有向内凹陷的卡砂槽(901)；

所述的样品转动装置包括样品转轴(17)、样品转轴(17)右侧端上固定有样品(7)，所述的样品转轴(17)与左侧端盖(19)转动连接。

2.如权利要求1所述的一种防沉砂测速冲刷腐蚀试验机，其特征在于：所述的罐体(9)左侧具有密封边(902)，左侧端盖(19)上具有槽口(20)，所述密封边(902)与槽口(20)之间通过滚珠密封轴承(3)转动密封连接。

3.如权利要求1所述的一种防沉砂测速冲刷腐蚀试验机，其特征在于：所述的样品转轴(17)与左侧端盖(19)之间通过高速密封轴承(21)转动密封连接。

4.如权利要求1所述的一种防沉砂测速冲刷腐蚀试验机，其特征在于：所述的罐体驱动装置包括罐体转接台(14)、罐体固轴台(10)和罐体电机(11)，所述罐体转接台(14)固定在右侧端盖外表面且罐体转接台(14)上固定有罐体(9)转轴，所述罐体(9)转轴与罐体固轴台(10)固定，罐体电机(11)驱动端与罐体固轴台(10)传动连接，右侧端盖外表面与罐体电机(11)之间还设有外套于罐体转接台(14)、罐体固轴台(10)外侧的罐体转轴套筒(12)。

5.如权利要求1所述的一种防沉砂测速冲刷腐蚀试验机，其特征在于：所述的样品驱动装置包括样品固轴台(23)、样品电机(24)和样品套筒(22)，所述样品固轴台(23)右侧端部与样品转轴(17)左侧固定，所述样品电机(24)的输出端与样品固轴台(23)传动连接，所述样品套筒(22)外套于样品固轴台(23)和样品转轴(17)左侧端部外。

6.如权利要求1所述的一种防沉砂测速冲刷腐蚀试验机，其特征在于：所述的样品转轴(17)位于罐体(9)内的外周面上固定有转轴防护套(5)，所述转轴防护套(5)的长度小于样品转轴(17)位于罐体(9)的长度，样品转轴(17)上用于安装样品(7)的端部伸出转轴防护套(5)并具有螺纹接口(8)，所述的螺纹接口(8)上螺纹连接有外罩于样品转轴(17)端部的盖帽，所述的样品(7)夹持固定在盖帽端面与转轴防护套(5)的外端面之间，所述的样品(7)与盖帽端面、样品(7)与转轴防护套(5)之间还密封连接有垫圈(6)。

7.如权利要求1所述的一种防沉砂测速冲刷腐蚀试验机，其特征在于：所述的卡砂槽(901)为内凹的长条形结构，呈环形阵列分布在罐体(9)内表面上，且长条形结构与罐体(9)旋转中心线平行。