專利名稱：海水管系金屬構件沖刷腐蝕試驗裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種試驗設備，尤其涉及一種海水管系金屬構件沖刷腐蝕試驗裝置。
背景技術：
在海洋工程中沖刷腐蝕屢見不鮮，由于沖刷腐蝕造成的退化和侵蝕使管道、容器、 熱交換器等海洋設備遭受損壞，由此增加生產成本、造成延期、增加保養成本，更嚴重時會造成重大安全事故。沖刷腐蝕是一種危害較大的局部腐蝕，比單純的腐蝕和單純的機械磨損嚴重得多，設備受到沖刷腐蝕時會加速其損壞，從而使設備的使用壽命大大縮短。為了減輕這些問題，提前測試接近實際使用情況下各種材料的耐沖刷腐蝕性能是非常有實用價值的。沖刷腐蝕(Erosion-Corrosion)是金屬表面與腐蝕流體由于高速相對運動而引起的金屬損壞現象，是材料受到沖刷和腐蝕協同作用的結果。沖刷腐蝕是一個很復雜的過程，影響因素很多，材料本身的化學成分、組織結構、機械性能、硬度、表面粗糙度、耐蝕性能等是一個方面；而介質的溫度、PH值、溶解氧、各種活性離子的濃度、粘度、密度、固相和氣相在液相中的含量、固相顆粒和硬度是另一方面；并且過濾部件的形狀、流體的流速和流態也具有很大影響，因為不同的流速流態會使流體對材料表面產生不同的力學效果，較其他因素，PH值、溫度和流速對沖刷腐蝕的影響最為明顯。PH值不同的水體，金屬腐蝕率不同，是由于表面生成膜的性質和成分不同所致。只有當介質中加入了足夠的氧化劑，有鈍化特性的金屬才能產生鈍態，而不具有鈍化特性的金屬，氧的存在，特別是在中性條件下，將加速陽極金屬的溶解。隨著溫度的上升，電化學反應的動力學參數及氧的擴散系數增加，但是溶解氧量減少，而且溫度的上升會改變金屬表面膜的特性及金屬再鈍化能力。不同的情況，升高溫度即可能使金屬腐蝕率降低，亦可能使金屬腐蝕率提高。通過試驗可以得到不同溫度下的金屬腐蝕率。水體流速在沖刷腐蝕中起重要作用，影響沖刷腐蝕機理。增加腐蝕可以是通過增加氧氣、二氧化碳等腐蝕劑與金屬表面接觸的供應量或者是通過減少表面靜態膜的厚度，使金屬離子等腐蝕產物的擴散與轉移增大。較低的流速也可能由于阻止了引起縫隙腐蝕的污泥或塵垢的沉積而降低腐蝕。因此不同流速對金屬腐蝕影響不同。隨著國內外對海洋相關產業建設投入的不斷加大，使得國內外對海洋產業相關設備的研究也更加深入。針對海洋設施重要設備之一的熱交換管在海水淡化、濱海電廠、 艦船等設備中沖刷腐蝕嚴重的問題，國內外也做了大量研究，提出了一些有效的試驗方法 1)模擬裝置——在實驗室內模擬實際環境水體介質，用動力推動水流并流經金屬表面，用重量法測出金屬的腐蝕率。此種模擬裝置常用的是管流裝置，水泵作為動力推動水體流經管道的金屬表面，此法的優點在于管道設計、水體流速、水體組成的模擬性與實際一致。2) 旋轉圓盤法——借助高速轉動的心軸，對于旋轉圓盤試樣，可在圓盤端面距中心不同距離處得到不同的相對速度，改變旋轉速度和圓盤直徑可在圓盤試樣上建立一系列不同的圓周速度，使用相同尺寸的圓盤試樣和同樣的旋轉速度可以相對比較金屬材料的耐沖刷腐蝕性能，但要求試樣足夠大，以便能觀測到臨界速度范圍，還可以將試樣改進，做成旋轉圓盤電極，測出工作電極的極化曲線，計算出金屬的腐蝕率。旋轉圓盤電極法已在研究電極過程動力學和腐蝕機理方面得到了廣泛的應用。幻旋轉圓柱法——上法中試樣和心軸垂直，而本法試樣和心軸平行這樣圓柱試樣上的每一點速度相同，通過改變心軸旋轉速度，可獲得一系列不同的圓周速度。同樣，亦可將試樣改進，作成旋轉圓柱電極，測出工作電極的極化曲線，計算出金屬腐蝕率。目前，已有用此法研究沖刷腐蝕行為。4)速噴射測試法——將試樣置于管口的喉管部位，水體流經管口沖刷試樣，用重量法測出其腐蝕率，此法便于水體速度的控制和測量，安裝多個平行管道可同時測量多個樣品。幻沖擊流法——將固定試樣或旋轉試樣暴露于高速射流或飛沫沖擊之下，用重量法測出其腐蝕率。經對現有技術文獻的檢索發現，丁一剛等在《材料保護》2001，34(11)發表的《金屬在液固兩相流中的沖刷腐蝕》中綜述了國內外對液固兩相流的沖刷腐蝕體系開展的研究。 鄭玉貴等在《管流式液固雙相流沖刷腐蝕試驗裝置》2001，ZL00253528. 9中介紹了一種管流式液固雙相流沖刷腐蝕試驗裝置，該裝置能在高流速條件下測量流體局部流速流態的分布。李成明等在《一種測試材料抗腐蝕沖蝕性能的裝置》2001，ZL00M3391.5中介紹了一種測試材料抗腐蝕沖蝕性能的裝置，該裝置適于被測試樣是動態、靜態或其結合，采用的是旋轉磨盤的結構，具有一機多用的功能，可測量液固兩相的沖蝕作用。盡管上述裝置可對沖刷腐蝕過程做出進一步的認識，對沖刷腐蝕的影響規律和危害性進行了試驗探討，然而，針對在相同海水環境、同步對比管材沖刷腐蝕性能的試驗裝置還未見正式報道。
實用新型內容本實用新型的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種海水管路系統金屬構件沖刷腐蝕試驗裝置，通過此裝置可實現在相同海水環境、同步對比管材沖刷腐蝕性能，同時將其他形狀和規格的材料做成鑲嵌樣，還可實現多種規格材料相同工況下的耐沖刷腐蝕性能對比研究。本實用新型的目的通過以下技術方案來實現海水管系金屬構件沖刷腐蝕試驗裝置，包括氟塑料離心泵和儲水箱，特點是所述儲水箱的內側壁設置有冷卻系統，所述氟塑料離心泵的進口與儲水箱相連，所述氟塑料離心泵的出口干路上連接有多條相并聯的工作管路，所述每條工作管路上依次串接有流量調節閥、渦街流量計和工作管段，所述多條相并聯的工作管路的出口端經回路連通至儲水箱； 所述氟塑料離心泵的出口干路上還設置有旁路，旁路連通至儲水箱；另外，所述工作管段還與電化學測試裝置電連接。 進一步地，上述的海水管系金屬構件沖刷腐蝕試驗裝置，其中，所述氟塑料離心泵與電機驅動連接，所述電機上安裝有交流電機驅動器，交流電機驅動器通過可編程控制器與PLC控制器相連。更進一步地，上述的海水管系金屬構件沖刷腐蝕試驗裝置，其中，所述儲水箱上安裝有電磁式液位控制器。更進一步地，上述的海水管系金屬構件沖刷腐蝕試驗裝置，其中，所述氟塑料離心泵的出口干路上安裝有壓力表。再進一步地，上述的海水管系金屬構件沖刷腐蝕試驗裝置，其中，所述儲水箱的材質為UPVC材料。本實用新型技術方案的實質性特點和進步主要體現在①本實用新型裝置實現在相同介質、相同溫度、相同流速等接近完全一致的試驗條件下，不同管材樣品的耐沖刷腐蝕性能試驗；②本實用新型實現不同加工和熱處理狀態下同一材料，在相同介質、相同溫度、相同流速等接近完全一致的試驗條件下耐沖刷腐蝕性能的對比，為選擇合理的材料加工和熱處理工藝提供依據，有效減少試驗時間和試驗費用；③本實用新型實現在相同介質、相同溫度、相同流速等接近完全一致的試驗條件下，研究同種材料在不同介質流速條件下的耐沖刷腐蝕性能；④本實用新型實現多個檔位間的無極調速，增大各平行工作段的介質流速范圍， 便于進行更多試驗研究。
以下結合附圖對本實用新型技術方案作進一步說明
圖1 本實用新型的結構示意圖。圖中各附圖標記的含義見下表
權利要求1.海水管系金屬構件沖刷腐蝕試驗裝置，包括氟塑料離心泵和儲水箱，其特征在于 所述儲水箱的內側壁設置有冷卻系統，所述氟塑料離心泵的進口與儲水箱相連，所述氟塑料離心泵的出口干路上連接有多條相并聯的工作管路，所述每條工作管路上依次串接有流量調節閥、渦街流量計和工作管段，所述多條相并聯的工作管路的出口端經回路連通至儲水箱；所述氟塑料離心泵的出口干路上還設置有旁路，旁路連通至儲水箱；另外，所述工作管段還與電化學測試裝置電連接。
2.根據權利要求1所述的海水管系金屬構件沖刷腐蝕試驗裝置，其特征在于所述氟塑料離心泵與電機驅動連接，所述電機上安裝有交流電機驅動器，交流電機驅動器通過可編程控制器與PLC控制器相連。
3.根據權利要求1所述的海水管系金屬構件沖刷腐蝕試驗裝置，其特征在于所述儲水箱上安裝有電磁式液位控制器。
4.根據權利要求1所述的海水管系金屬構件沖刷腐蝕試驗裝置，其特征在于所述氟塑料離心泵的出口干路上安裝有壓力表。
5.根據權利要求1所述的海水管系金屬構件沖刷腐蝕試驗裝置，其特征在于所述儲水箱的材質為UPVC材料。
專利摘要本實用新型涉及海水管系金屬構件沖刷腐蝕試驗裝置，包括氟塑料離心泵和儲水箱，儲水箱的內側壁設置有冷卻系統，氟塑料離心泵的進口與儲水箱相連，氟塑料離心泵的出口干路上連接有多條相并聯的工作管路，每條工作管路上依次串接有流量調節閥、渦街流量計和工作管段，所述多條相并聯的工作管路的出口端經回路連通至儲水箱；所述氟塑料離心泵的出口干路上還設置有旁路，旁路連通至儲水箱；工作管段還與電化學測試裝置電連接。該裝置可實現在相同介質、相同溫度、相同流速等接近完全一致的試驗條件下，不同管材樣品的耐沖刷腐蝕性能試驗，還可研究同種材料在不同介質流速條件下的耐沖刷腐蝕性能。
文檔編號G01N17/02GK201945545SQ20102052869
公開日2011年8月24日 申請日期2010年9月14日 優先權日2010年9月14日
發明者向朝建, 李華清, 楊春秀, 柴續斌, 湯玉瓊, 郭富安, 陳忠平, 黃臣勇 申請人:蘇州有色金屬研究院有限公司