CN204286967U - 一种销盘式腐蚀磨损试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种销盘式腐蚀磨损试验装置，其包括：转盘，其与转盘驱动装置连接，所述转盘驱动装置驱动转盘绕着其中心轴线转动；试样台，其设于所述转盘上方，其上设有试样；试样台驱动装置，其与所述试样台连接，以驱动试样台在竖直方向上移动并驱动试样台上的试样向转盘施加压力；试验筒，用于盛装试验介质，所述转盘设于试验筒内；电化学系统，其包括恒电位仪，以及与所述恒电位仪电连接的参比电极、辅助电极和工作电极，其中所述参比电极和辅助电极固定设置在所述试样台上，所述工作电极为所述试样。

Description

一种销盘式腐蚀磨损试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种材料的磨损试验装置，尤其涉及一种腐蚀磨损试验装置。

背景技术

磨损在工程机械等领域广泛存在。磨粒磨损是固体颗粒在材料表面以一定的压力划过时对材料造成的损伤。例如自卸车使用过程中硬质的砂石以一定的压力与材料表面接触并相对运动，产生磨粒磨损。而腐蚀磨损(磨蚀)一般是指发生磨粒磨损的同时存在腐蚀磨损，多发生在多相流介质环境中。例如，在疏浚航道、围海造陆过程中，挖泥船和采沙船等工程设备通过管道把大量泥沙输送到陆地上，工作过程中浆体中的固体颗粒以较高的速度与管道内壁产生刮擦、碰撞，引起管道磨损；同时海水本身为腐蚀性介质，对管体产生腐蚀破坏。特别是沿海的港口区域，工程土质较复杂，以火山灰岩、砾石、中粗沙、亚黏土加中粗沙为主，对输送管体磨损严重，加上海水腐蚀，具有典型的腐蚀磨损特性。此外，在矿浆输送及化工、电厂等行业中也广泛存在含固体颗粒的流动浆体对管体的腐蚀磨损问题。

目前用于磨粒磨损研究的试验机以摩擦磨损试验机为多，从种类上大体可分为环块式和销盘式两种类型。其中环块式磨损试验机(如比较常用的MM-2000型摩擦磨损试验机)将试样作成块状以一定的载荷压在对磨环上，试验过程中通过对磨环的旋转模拟材料的磨损，以试验前后材料的磨损失重(根据磨痕宽度或称量计算失重)评价耐磨性能，但该类试验机存在试验条件不稳定、结果不可靠的问题。在这种检验方式中，环与块的接触形式随着试验的进行从最初的线接触改变为弧面接触，且接触面积不断扩大。同样的载荷下，环与块之间的接触应力不断降低，特别是耐磨性较差材料在磨损后期由于接触面积扩大，接触应力降低，其磨损失重反而低于更耐磨的材料，直接影响试验结果的可信性。公开号为CN101629888，公开日为2010年1月20号，名称为“改进的销-盘摩擦磨损试验机”的中国专利文献公开了一种研究两种金属摩擦磨损的试验装置，包括转盘和安装在盘槽上的金属环带试样，以及销试样。该类型试验机可研究在一定速度下环带试样与销试样的摩擦磨损情况，但在试验过程中存在试样温度迅速升高的问题。高硬度的耐磨钢多采用淬火+低温回火的生产工艺，试验过程中的温度升高直接影响材料的性能，从而无法反映其实际的耐磨性能。

浆体输送过程中管体的磨蚀是力学因素、化学和电化学因素及其交互作用的结果，特别是腐蚀与磨损的交互作用，使问题复杂化。目前国内外还没有用于检测材料在高固体颗粒含量浆体中耐磨蚀性能的专用商业试验机，目前评价材料耐磨蚀性能的试验装置多为科研院所自制的设备，从功能上划分主要有管流式、喷射式和旋转式三种。

公开号为CN101975744A，公开日为2011年2月16号，名称为“海水管系金属构件冲刷腐蚀试验装置”的中国专利文献公开了一种管流式腐蚀磨损试验装置，用于模拟含沙海水环境中的腐蚀磨损情况。但管流式试验装置只能模拟固体颗粒含量极低的浆体介质，且固体颗粒细小(微米级)，易引起管道堵塞，同时实验所需溶液量大，实验周期长，循环泵需要持续运转，所以还存在泵阀的可靠性以及介质泄漏问题。公开号为CN101382477A，公开日为2009年3月11号，名称为“喷射式液固双相流冲刷腐蚀实验装置”的中国专利文献公开了一种管流式腐蚀磨损试验装置，属于喷射型试验装置，对喷嘴要求极高，试验过程中喷嘴易堵塞、损坏，试验结果重现性不好，且试验介质中颗粒粒度较小(微米级)并且含量很低，不能测试材料在较大颗粒直径及较高颗粒含量流体中的腐蚀磨损性能。公开号为CN201917511U，公开日为2011年8月3号，名称为“一种模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式实验装置”的中国专利文献公开了一种旋转型磨蚀试验装置，此类试验装置的试验介质构成不受颗粒粒径、数量的限制，但由于试样处于旋转状态，电化学测试难度较高。目前采用铜环-碳刷装置实现动态条件下待测试样的电化学信号传递，存在电化学信号波动及噪音问题，同时试验过程中石墨块受铜环的摩擦将产生磨损，弹簧压力降低，导致石墨块与铜环的接触将逐渐松弛，极易引起电化学信号波动甚至电化学测试中断以及电流、电压的失稳，这些都将影响电化学测试的可靠性和稳定性。此外，文献《多头立式泥沙磨损试验机试验研究》(李爱农《武汉理工大学学报》2002,26(6))及《Development ofAbrasion-resistant Pipe(NK-SL80)for Slurry Transportation Systems》(NKK TECHNICAL REVIEW.2001,85)均提及了一种旋转式腐蚀磨损测试装置，能够测试材料在浆体材料中的磨蚀性能。但上述试验装置不带有电化学测试系统，无法测试腐蚀与磨损的交互作用，且该装置为立式敞开式结构，试验过程中介质易飞溅、跑漏，并存在颗粒沉积问题从而导致试验介质密度不均匀。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种销盘式腐蚀磨损试验装置，其既能够评价待测试样材料在干、湿工况下的磨粒磨损性能，又能够评价待测试样材料在腐蚀介质中的腐蚀磨损性能，并能够分析腐蚀与磨损的交互作用。

为了达到上述实用新型的目的，本实用新型提供了一种销盘式腐蚀磨损试验装置，其包括：

转盘，其与转盘驱动装置连接，所述转盘驱动装置驱动转盘绕着其中心轴线转动；

试样台，其设于所述转盘上方，其上设有试样；

试样台驱动装置，其与所述试样台连接，以驱动试样台在竖直方向上移动并驱动试样台上的试样向转盘施加压力；

试验筒，用于盛装试验介质，所述转盘设于试验筒内；

电化学系统，其包括恒电位仪，以及与所述恒电位仪电连接的参比电极、辅助电极和工作电极，其中所述参比电极和辅助电极固定设置在所述试样台上，所述工作电极为所述试样。

本实用新型所述的销盘式腐蚀磨损试验装置具有磨粒磨损和腐蚀磨损两种试验模式，在磨粒磨损试验模式下，在转盘的盘面上设置砂纸作为与试样的对磨材料，试样固定在试样台上后，转盘被驱动绕着垂直于其盘面的中心轴旋转，试样台被驱动垂直靠近并接触转盘的盘面，以使待测试样向盘面施加一预设压力(通常为1-100N)，从而进行磨粒磨损试验。在腐蚀磨损试验模式下，向所述试验筒内注入腐蚀性试验介质，其液面要覆盖所述转盘。

另外，本实用新型所述的销盘式腐蚀磨损试验装置通过设置电化学系统，还可以分析腐蚀与磨损的交互作用。

进一步地，本实用新型所述的销盘式腐蚀磨损试验装置还包括：喷嘴，该喷嘴向试样喷射试验介质。在磨粒磨损试验模式下，为了确保试验温度的恒定，可以通过喷嘴向试样喷射压缩空气或水以分别模拟干磨和湿磨工况。

更进一步地，本实用新型所述的销盘式腐蚀磨损试验装置还包括：试验介质箱，其通过管路与所述喷嘴连通。

该试验介质箱内盛装有试验介质，喷嘴可以将试验介质箱内的介质喷到试验上，例如水，来模拟湿磨工况；也可以将试验介质箱内的腐蚀介质通过喷嘴送入到试验筒中，以便于进行腐蚀磨损试验。

优选地，在本实用新型所述的销盘式腐蚀磨损试验装置中，所述参比电极和辅助电极以工作电极为对称中心对称设置在所述试样台上。

进一步地，所述参比电极距离所述试样1-2mm。

进一步地，所述辅助电极距离所述试样5-12mm。

优选地，在本实用新型所述的销盘式腐蚀磨损试验装置中，所述试样台驱动装置包括：

液压杆，其与所述试样台固定连接；

液压缸，其驱动所述液压杆在竖直方向上移动。

本实用新型通过液压力施加载荷，载荷可以在适当的范围内无级调节，比现有的砝码式具有更好的使用效果。

优选地，本实用新型所述的销盘式腐蚀磨损试验装置还包括：

竖直设立的立柱，所述液压缸设于所述立柱内；

水平设置的步进横梁，其一端与所述立柱的上端连接，其另一端与所述液压杆连接，所述步进横梁连接有液压杆的一端设置为可在水平方向上发生位移。

通过上述设置，在试验过程中，转盘转动的同时试样在水平方向上发生位移(例如以1-10mm/min的速度)，这就使得试样在砂纸上形成螺旋状摩擦线。

可选地，本实用新型所述的销盘式腐蚀磨损试验装置包括：

驱动电机；

传动皮带，其与所述驱动电机连接；

传动轴，其与所述转盘和传动皮带连接，所述驱动电机驱动传动皮带运动以带动传动轴转动，进而带动所述转盘绕着其中心轴线转动。

优选地，在本实用新型所述的销盘式腐蚀磨损试验装置中，所述试样台上设有插口，所述插口内安装有锌棒。

锌棒的作用是抑制待测试样的电化学腐蚀，实现腐蚀磨损中的纯磨损测试。

由此可见，本实用新型所述的销盘式腐蚀磨损试验装置既能够评价材料干、湿工况下的磨粒磨损性能，又能够评价材料的腐蚀磨损情况，并能够分析腐蚀与磨损的交互作用，且试验过程中试能够保持压力、温度等试验条件的稳定，具体来说具有以下优点：

1)本实用新型一方面能够模拟工程机械中的干、湿磨粒磨损工况，进行材料的磨粒磨损性能评价，同时能够充分模拟多相流介质对材料的腐蚀磨损破坏，特别是针对围海造陆、航道及内河清淤等工程中颗粒含量高、颗粒尺寸大环境下固液双相流对输送管道的腐蚀磨损破坏；通过不同粗糙度砂纸、载荷及介质PH值的调整，模拟不同的施工环境，测试不同施工条件下材料的腐蚀磨损性能。

2)本实用新型试验过程中，由于待测试样与转盘之间为面接触，且接触面积保持不变，从而实现了试验过程中压力和摩擦力的稳定；同时喷嘴喷出的冷却水或压缩空气使得试验温度始终保持恒定，从而确保在整个试验过程中试验条件的稳定。

3)本实用新型试验过程中，由于转盘旋转，而待测试样仅沿盘面水平运动，解决了旋转型腐蚀磨损试验机中由于试样旋转导致的电化学信号不稳定的问题；试样台安装的锌棒有效抑制了电化学腐蚀的发生，易于实现腐蚀磨损试验中的纯磨损测试。

4)本实用新型采用不同粗糙度的砂纸作为对磨材料，解决了目前腐蚀磨损试验设备中颗粒分布不均、颗粒尺寸受限以及颗粒含量偏低的问题。通过液压杆施加压力载荷可调，比砝码式加载更容易。

5)本实用新型采用砂纸替代固体颗粒作为对磨材料，并在试验筒内注入不同PH值的液体介质作为腐蚀性介质，模拟实际工况的腐蚀磨损条件，从而解决了其它类型腐蚀磨损试验中固液混合介质的固体颗粒分布不均问题，其易于操作，降低了试验难度。

6)本实用新型与现有技术相比，降低了试验难度，具有易于操作的特点。一方面解决了现有磨粒磨损试验机中存在的摩擦压力及温度的不稳问题，能够模拟不同条件下的磨粒磨损，另一方面解决了浆体输送过程中管道的耐腐蚀磨损性能测试问题，能够真实模拟实际工况条件下的腐蚀磨损条件，同时突破了试验介质在时间、空间上分布不均的局限性，并能够抑制待测试样的电化学腐蚀，有助于分析腐蚀、磨损及其交互作用，从而提高了材料的磨粒磨损试验及腐蚀磨损试验可靠性及科研水平，推动了不同工况下磨粒磨损和腐蚀磨损机理的研究分析。此外，本实用新型还可以推广用于矿山、电厂中矿浆、粉煤灰对管道的腐蚀磨损破坏，也可以用于测试水厂、大坝中水轮机等过流部件的耐腐蚀磨损性能。

附图说明

图1为本实用新型所述的销盘式腐蚀磨损试验装置在一种实施方式下的结构示意图。

图2显示了为本实用新型所述的销盘式腐蚀磨损试验装置在一种实施方式下的电化学系统的结构示意框图。

图3为试样台上设置参比电极、辅助电极和工作电极的示意图。

图4为图3的侧向视图。

具体实施方式

下面将根据具体实施例及说明书附图对本实用新型所述的销盘式腐蚀磨损试验装置做进一步说明，但是该说明并不构成对本实用新型技术方案的不当限定。

图1显示了本实用新型所述的销盘式腐蚀磨损试验装置在一种实施方式下的结构。

如图1所示，本实施例的销盘式腐蚀磨损试验装置包括：上表面水平的台架11，水平设置于台架11上的试验筒8、水平设置于试验筒8内的转盘1及其驱动装置，该驱动装置设置在台架11内部，包括传动连接的传动轴14、传动皮带13及变频驱动电机10，传动轴14垂直于转盘1的盘面并与转盘1中心固定连接；试样台2设于转盘1的上方，液压杆3的驱动端与试样台2固定连接，液压杆3的固定端与步进横梁5的首端固定连接，步进横梁5的尾端与立柱6固定连接，立柱6竖直固定设置在台架11的上表面，液压缸7设置在立柱6内部，液压缸7驱动液压杆3在竖直方向上进给，从而使得试样台2上固定设置的试样向下施加一定压力的载荷。另外，当立柱6绕其自身轴心转动时，会带动步进横梁5的首端在水平方向上的位置发生变化，即发生水平方向上的位移，进而带动固定在试样台2上的试样在水平方向上发生位移。此外，销盘式腐蚀磨损试验装置还包括如图2所示的电化学系统。另外，销盘式腐蚀磨损试验装置还包括试验介质箱12，其内装腐蚀性试验介质，试验介质箱12与喷嘴连通，试验介质箱12可以自带恒温控制系统；喷嘴，用于为试验介质、水或压缩空气提供注入/喷射接口。

如图2所示，电化学系统包括恒电位仪以及与其电连接的参比电极、辅助电极和工作电极，其中参比电极和辅助电极可以以工作电极为对称中心对称固定设置在试样台2上。

图3和图4显示了在另一种实施方式下，试样台上设置参比电极、辅助电极和工作电极的示意图，在该实施方式下，参比电极和辅助电极并未以工作电极为对称中心对称设置。

如图3和图4所示，工作电极即为工作时安装在试样台2上的试样4，试样4通过拧紧螺钉19固定设置在试样台2上。参比电极9和辅助电极15通过安装槽18安装在试样台2上，其中参比电极9距离试样1mm，辅助电极15距离试样10mm。此外，试样台2上还设有安装锌棒的插口17。

本实施例的销盘式腐蚀磨损试验装置工作过程如下：

请继续参考图1，圆柱形试样4作为工作电极经清洁、干燥、称重后固定安装在试样台2上，将作为对磨材料的砂纸固定在转盘1上；通过控制系统设定摩擦载荷及步进速度，液压缸7将试样4降到转盘1上；试验介质箱12通过喷嘴向试验筒8内注入配制好的腐蚀性试验介质，其液面淹没转盘1；打开恒电位仪设置电化学控制参数；试验时转盘1以设定速度旋转，从而使得试样4与砂纸以设定摩擦载荷摩擦，同时试样4通过立柱6绕着其自身轴心的转动而被步进横梁带动着以设定的水平步进速度水平移动(该水平移动速度可以设定为1-10mm/min，通过控制立柱6的转动角速度来实现)，从而在砂纸上形成螺旋轨迹，实现均匀摩擦；试验结束后关闭恒电位仪，液压杆3升起取下试样4；试样4经超声波清洗、烘箱烘干并称重记录数据，根据试验前后质量损失评价材料的耐腐蚀磨损性能；仅进行湿磨试验时，试验介质箱12内加入自来水或直接外接自来水循环；干磨时则喷嘴外接压缩空气源以冷却试样4；试验完毕后排空并清理试验筒8，保持试验筒8的清洁干燥。

本实施例中，根据需求，以不同粗糙度的砂纸作为对磨材料；喷嘴所接软管为耐腐蚀材质的塑料管，喷嘴可以通过卡扣固定在液压杆3的外套上，并且喷嘴的喷射位置可调；通过安装在试验介质箱12上的循环泵16实现试验介质的循环冷却功能，同时还可以在试验介质箱12上安装温度感应和控制装置，以实现对试验介质温度的稳定控制。

需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本实用新型的具体实施例。显然本实用新型不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本实用新型公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种销盘式腐蚀磨损试验装置，其特征在于，包括：

转盘，其与转盘驱动装置连接，所述转盘驱动装置驱动转盘绕着其中心轴线转动；

试样台，其设于所述转盘上方，其上设有试样；

试样台驱动装置，其与所述试样台连接，以驱动试样台在竖直方向上移动并驱动试样台上的试样向转盘施加压力；

试验筒，用于盛装试验介质，所述转盘设于试验筒内；

电化学系统，其包括恒电位仪，以及与所述恒电位仪电连接的参比电极、辅助电极和工作电极，其中所述参比电极和辅助电极固定设置在所述试样台上，所述工作电极为所述试样。

2.如权利要求1所述的销盘式腐蚀磨损试验装置，其特征在于，还包括喷嘴，该喷嘴向试样喷射试验介质。

3.如权利要求2所述的销盘式腐蚀磨损试验装置，其特征在于，还包括一试验介质箱，其通过管路与所述喷嘴连通。

4.如权利要求1所述的销盘式腐蚀磨损试验装置，其特征在于，所述参比电极和辅助电极以工作电极为对称中心对称设置在所述试样台上。

5.如权利要求1所述的销盘式腐蚀磨损试验装置，其特征在于，所述参比电极距离所述试样1-2mm。

6.如权利要求4所述的销盘式腐蚀磨损试验装置，其特征在于，所述辅助电极距离所述试样5-12mm。

7.如权利要求1所述的销盘式腐蚀磨损试验装置，其特征在于，所述试样台驱动装置包括：

液压杆，其与所述试样台固定连接；

液压缸，其驱动所述液压杆在竖直方向上移动。

8.如权利要求7所述的销盘式腐蚀磨损试验装置，其特征在于，还包括：

竖直设立的立柱，所述液压缸设于所述立柱内；

水平设置的步进横梁，其一端与所述立柱的上端连接，其另一端与所述液压杆连接，所述步进横梁连接有液压杆的一端设置为可在水平方向上发生位移。

9.如权利要求1所述的销盘式腐蚀磨损试验装置，其特征在于，所述转盘驱动装置包括：

驱动电机；

传动皮带，其与所述驱动电机连接；

传动轴，其与所述转盘和传动皮带连接，所述驱动电机驱动传动皮带运动以带动传动轴转动，进而带动所述转盘绕着其中心轴线转动。

10.如权利要求1所述的销盘式腐蚀磨损试验装置，其特征在于，所述试样台上设有插口，所述插口内安装有锌棒。