CN111678827A - 一种冲蚀腐蚀交互磨损模拟试验装置 - Google Patents

一种冲蚀腐蚀交互磨损模拟试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种冲蚀腐蚀交互磨损模拟试验装置，包括夹具单元，流体动力单元，工作电机，试验桶体，温度计，底部加热装置，旋转轴。所述夹具密封连接板外表面开有八个螺栓孔，用于固定在所述试验桶体上并起密封作用，内表面焊接长方体块并开槽。所述夹具旋转轴安装在所述夹具密封连接板上的通孔中，两端各加工30mm长防滑微型沟槽。所述搅拌叶片呈折叶状，折弯角度为25°，通过螺栓固定在所述叶片固定件上。本发明相对于现有技术而言，试件时刻处于流体冲蚀腐蚀环境中，最大限度模拟管道内壁实际工况，并且相对于试件旋转来说将试件安装在桶壁更稳定可靠，可进行实时监测不同深度流体冲蚀速度，可多试件不同角度同时试验，效率高。

Description

一种冲蚀腐蚀交互磨损模拟试验装置
技术领域
本发明涉及冲蚀腐蚀磨损试验装置，具体地，涉及一种冲蚀腐蚀交互磨损模拟试验装置。
背景技术
石化管道是石油钻井领域重要的运输设备，而液固两相或单相流体是最常见的运输介质，在运输过程中，上述流体介质对管道既有冲蚀磨损作用，又有腐蚀磨损作用，同时存在二者交互作用，经研究发现，当存在二者交互作用时对管道内壁损坏极大，严重时将导致管道断裂，所以对于管道内壁冲蚀与腐蚀磨损机理的研究显得颇为重要。
目前，已有学者通过设计试验装置对冲蚀或腐蚀进行研究，观察试件表面冲蚀或腐蚀磨损的情况得出一结论，但是对于试验装置，大多存在局限性或不足：不能模拟冲蚀腐蚀兼备环境、试件不能浸泡在流体介质中、试件数量少、冲蚀速度不可测，冲蚀效率低等，并不能真实模拟冲蚀腐蚀管道内部环境，所得实验结果不准确。
发明内容
本发明目的是提供一种冲蚀腐蚀交互磨损模拟试验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
进一步的，本发明采用下述技术方案：
一种冲蚀腐蚀交互磨损模拟试验装置，包括夹具单元，流体动力单元，工作电机，球轴承，进料法兰，上密封盖，试验桶体，底部支撑腿，电机安装架，联轴器，温度计，转动支撑环，四脚支架，四脚支架底座，出料法兰，底部加热装置，旋转轴，多普勒超声波流量计。所述夹具单元包括夹具密封连接板，螺栓孔，夹具旋转轴，夹具，金属试件，下锁紧件，螺钉，上锁紧件。所述夹具密封连接板外表面开有八个螺栓孔，用于固定在所述试验桶体上并起密封作用，内表面焊接长方体块并开槽，用于安装所述夹具。
进一步的，所述夹具旋转轴安装在所述夹具密封连接板上的通孔中，两端各加工30mm长防滑微型沟槽。
进一步的，所述夹具共四组，均布在所述夹具旋转轴上，呈半圆块状，底部加工有圆孔，顶部加工方形槽，安装所述金属试件。
进一步的，所述下锁紧件共两组，呈阶梯状，安装在所述夹具密封连接板两端，顶部开有通槽和孔，用于配合所述上锁紧件。
进一步的，所述上锁紧件与所述下锁紧件通过所述螺钉，将所述夹具旋转轴压紧并固定在所述下锁紧件上，限制所述夹具旋转轴旋转。
所述流体动力单元包括搅拌叶片，旋转轴安装件，叶片安装螺栓，叶片固定件，旋转轴安装件螺栓孔。所述搅拌叶片呈折叶状，折弯角度为25°，通过所述叶片安装螺栓固定在所述叶片固定件上。
进一步的，所述叶片固定件呈方形，底部加工圆弧形结构，焊接在所述旋转轴安装件上。
进一步的，所述旋转轴安装件有两组，通过在所述旋转轴安装件螺栓孔上安装螺栓将所述流体动力单元固定在所述旋转轴上。
进一步的，所述工作电机为无级变速，通过所述联轴器与所述旋转轴固连，为旋转提供动力并可调节不同转速。
进一步的，所述上密封盖呈圆盘状，中间安装所述电机安装架，通过螺栓与所述试验桶体连接，边缘一侧开有进料口，安装所述进料法兰，底边边缘安装所述温度计，用于测量桶内温度。
进一步的，所述试验桶体呈圆筒状，侧面开有四个通槽，用于安装所述夹具单元，侧面内部安装所述多普勒超声波流量计，共四组，用于实时测量流体流速，所述试验桶体底部开有出料口，安装所述出料法兰，底部内侧安装所述底部加热装置，用于流体加热，底部外侧安装所述底部支撑腿。
进一步的，所述四脚支架共有四条方形支架，顶部焊接所述转动支撑环，底部安装四脚支架底座，用于支撑所述旋转轴旋转，使转动更稳定。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.设计出一种冲蚀腐蚀交互磨损模拟试验装置，试验时试件时刻处于流体冲蚀腐蚀环境中，最大限度模拟管道内壁实际工况，并且相对于试件旋转来说将试件安装在桶壁更稳定可靠。
2.设计四组搅拌叶片，使流体在不同深度流速尽量保持相同；并且设计有四个测速仪，可进行实时监测不同深度流体冲蚀速度，并通过工作电机可实时调整。
3.本发明可一次进行16个试件不同角度的冲蚀腐蚀磨损试验，效率高。
4.工作电机带动的旋转轴底部安装有四脚支架，使流体动力单元旋转更稳定可靠。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为夹具单元结构示意图。
图3为流体动力单元结构示意图。
图4为试验桶体内部结构示意图。
图中：1.工作电机，2.球轴承，3.进料法兰，4.上密封盖，5.夹具单元，6.试验桶体，7.底部支撑腿，8.电机安装架，9.联轴器，10.温度计，11.流体动力单元，12.转动支撑环，13.四脚支架，14.四脚支架底座，15.出料法兰，16.底部加热装置，17.旋转轴，18.夹具密封连接板，19.螺栓孔，20.夹具旋转轴，21.夹具，22.金属试件，23.下锁紧件，24.螺钉，25.上锁紧件，26.搅拌叶片，27.旋转轴安装件，28.叶片安装螺栓，29.叶片固定件，30.旋转轴安装件螺栓孔，31.多普勒超声波流量计。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
请参阅图1，图2，图3，图4，本发明一种冲蚀腐蚀交互磨损模拟试验装置，包括工作电机1，球轴承2，进料法兰3，上密封盖4，夹具单元5，试验桶体6，底部支撑腿7，电机安装架8，联轴器9，温度计10，流体动力单元11，转动支撑环12，四脚支架13，四脚支架底座14，出料法兰15，底部加热装置16，旋转轴17，多普勒超声波流量计31。所述工作电机1为无级变速，通过所述联轴器9与所述旋转轴17固连，为旋转提供动力并可调节不同转速。
所述上密封盖4呈圆盘状，中间安装所述电机安装8架，通过螺栓与所述试验桶体6连接，边缘一侧开有进料口，安装所述进料法兰3，底边边缘安装所述温度计10，用于测量桶内温度。
所述试验桶体6呈圆筒状，侧面开有四个通槽，用于安装所述夹具单元5，侧面内部安装所述多普勒超声波流量计31，共四组，用于实时测量流体流速，所述试验桶体6底部开有出料口，安装所述出料法兰15，底部内侧安装所述底部加热装置16，用于流体加热，底部外侧安装所述底部支撑腿7，共四组，用于整体试验装置支撑。
所述四脚支架13共有四条方形支架，顶部焊接所述转动支撑环12，底部安装四脚支架底座14，用于支撑所述旋转轴17旋转，使转动更稳定。
如图2所示，所述夹具单元5包括夹具密封连接板18，螺栓孔19，夹具旋转轴20，夹具21，金属试件22，下锁紧件23，螺钉24，上锁紧件25。所述夹具密封连接板18外表面开有八个螺栓孔19，用于固定在所述试验桶体6上并起密封作用，内表面焊接长方体块并开槽，用于安装所述夹具21。所述夹具旋转轴20安装在所述夹具密封连接板18上的通孔中，两端各加工30mm长防滑微型沟槽。所述夹具21共四组，均布在所述夹具旋转轴20上，呈半圆块状，底部加工有圆孔，顶部加工方形槽，安装所述金属试件22。所述下锁紧件23共两组，呈阶梯状，安装在所述夹具密封连接板18两端，顶部开有通槽和孔，用于配合所述上锁紧件25。所述上锁紧件25与所述下锁紧件23通过所述螺钉24，将所述夹具旋转轴20压紧并固定在所述下锁紧件23上，限制所述夹具旋转轴20旋转。
如图3所示，所述流体动力单元11包括搅拌叶片26，旋转轴安装件27，叶片安装螺栓28，叶片固定件29，旋转轴安装件螺栓孔30。所述搅拌叶片26呈折叶状，折弯角度为25°，通过所述叶片安装螺栓28固定在所述叶片固定件29上。所述叶片固定件29呈方形，底部加工圆弧形结构，焊接在所述旋转轴安装件27上。所述旋转轴安装件27有两组，通过在所述旋转轴安装件螺栓孔30上安装螺栓将所述流体动力单元11固定在所述旋转轴17上。
如图4所示，所述多普勒超声波流量计31安装在所述试验桶体6内壁，共设置四组，与所述金属试件22处于同一深度，实时监测所述金属试件22所处深度的流速。所述夹具单元5共设置四组，通过螺栓固定在所述试验桶体6上。所述夹具旋转轴20可在所述夹具密封连接板18上旋转，带动所述夹具21旋转，从而实现不同角度的冲蚀。
本发明在使用时，首先需要将四组所述夹具单元5拆下，安装16个所述金属试件22，调整所述夹具旋转轴20到不同的角度后，锁紧所述上锁紧件25，使所述夹具旋转轴20固定，从而同时进行不同角度的试验，然后将所述夹具单元5安装在所述试验桶体6上。打开所述进料法兰3，加入模拟管道内流体的腐蚀性流体介质，此时打开所述底部加热装置16，观察所述温度计10传出的温度数值，达到试验温度时，开启所述工作电机1，带动所述流体动力单元11旋转，带动流体介质旋转，通过观察所述多普勒超声波流量计31流速，进而调整所述工作电机1转速，使试验装置满足试验条件。试验结束后，关闭所述工作电机1，打开所述出料法兰15，回收流体介质，取出所述金属试件22，通过观测所述金属试件22的腐蚀磨损情况，与试验前进行对比，得出试验结果，进而推测出管道内壁在不同试验条件下的冲蚀腐蚀磨损机理。
需要进一步阐述的是，本发明提到的所述工作电机1，所述温度计10，所述底部加热装置16和所述多普勒超声波流量计31均连接计算机，通过计算机进行显示或控制，关于连接线路按已有技术设置，在此不作赘述。
经实际操作验证，本发明一种冲蚀腐蚀交互磨损模拟试验装置能够进行冲蚀腐蚀磨损试验，与现有技术相比，试验时试件时刻处于流体冲蚀腐蚀环境中，最大限度模拟管道内壁实际工况，并且相对于试件旋转来说将试件安装在桶壁更稳定可靠；设计了四组特殊的搅拌叶片，使流体在不同深度流速尽量保持相同；设计有四个测速仪，可进行实时监测不同深度流体冲蚀速度；可一次进行16个试件不同角度的试验，效率高。
以上所述尽管已经阐述了本发明的实施例，但并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种冲蚀腐蚀交互磨损模拟试验装置，其特征在于：包括夹具单元，流体动力单元，上密封盖，试验桶体，底部支撑腿，转动支撑环，四脚支架，四脚支架底座，底部加热装置，旋转轴，夹具密封连接板，夹具旋转轴，夹具，金属试件，下锁紧件，上锁紧件，搅拌叶片，旋转轴安装件，叶片安装螺栓，叶片固定件；所述试验桶体呈圆筒状，侧面开有四个通槽，用于安装所述夹具单元，侧面内部安装所述多普勒超声波流量计，共四组，用于实时测量流体流速；所述试验桶体底部开有出料口，安装所述出料法兰，底部内侧安装所述底部加热装置，用于流体加热，底部外侧安装所述底部支撑腿。
2.根据权利要求1所述一种冲蚀腐蚀交互磨损模拟试验装置，其特征在于：所述夹具密封连接板共设置四组，外表面开有八个螺栓孔，用于固定在所述试验桶体上并起密封作用，内表面焊接长方体块并开槽开孔，用于安装所述夹具旋转轴。
3.根据权利要求1所述一种冲蚀腐蚀交互磨损模拟试验装置，其特征在于：所述四脚支架共有四条方形支架，顶部焊接所述转动支撑环，底部安装四脚支架底座，用于支撑所述旋转轴旋转，使转动更稳定。
4.根据权利要求2所述一种冲蚀腐蚀交互磨损模拟试验装置，其特征在于：所述夹具旋转轴两端各加工30mm长防滑微型沟槽，中间安装四个所述夹具并限制其旋转。
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