专利名称：海水管系金属构件冲刷腐蚀试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种试验设备，尤其涉及一种海水管系金属构件冲刷腐蚀试验装置。
背景技术：
在海洋工程中冲刷腐蚀屡见不鲜，由于冲刷腐蚀造成的退化和侵蚀使管道、容器、 热交换器等海洋设备遭受损坏，由此增加生产成本、造成延期、增加保养成本，更严重时会 造成重大安全事故。冲刷腐蚀是一种危害较大的局部腐蚀，比单纯的腐蚀和单纯的机械磨 损严重得多，设备受到冲刷腐蚀时会加速其损坏，从而使设备的使用寿命大大缩短。为了减 轻这些问题，提前测试接近实际使用情况下各种材料的耐冲刷腐蚀性能是非常有实用价值 的。冲刷腐蚀(Erosion-Corrosion)是金属表面与腐蚀流体由于高速相对运动而引 起的金属损坏现象，是材料受到冲刷和腐蚀协同作用的结果。冲刷腐蚀是一个很复杂的过 程，影响因素很多，材料本身的化学成分、组织结构、机械性能、硬度、表面粗糙度、耐蚀性能 等是一个方面；而介质的温度、PH值、溶解氧、各种活性离子的浓度、粘度、密度、固相和气 相在液相中的含量、固相颗�：陀捕仁橇硪环矫妫徊⑶夜瞬考男巫�、流体的流速和流态 也具有很大影响，因为不同的流速流态会使流体对材料表面产生不同的力学效果，较其他 因素，PH值、温度和流速对冲刷腐蚀的影响最为明显。PH值不同的水体，金属腐蚀率不同，是由于表面生成膜的性质和成分不同所致。只 有当介质中加入了足够的氧化剂，有钝化特性的金属才能产生钝态，而不具有钝化特性的 金属，氧的存在，特别是在中性条件下，将加速阳极金属的溶解。随着温度的上升，电化学反 应的动力学参数及氧的扩散系数增加，但是溶解氧量减少，而且温度的上升会改变金属表 面膜的特性及金属再钝化能力。不同的情况，升高温度即可能使金属腐蚀率降低，亦可能使 金属腐蚀率提高。通过试验可以得到不同温度下的金属腐蚀率。水体流速在冲刷腐蚀中起 重要作用，影响冲刷腐蚀机理。增加腐蚀可以是通过增加氧气、二氧化碳等腐蚀剂与金属表 面接触的供应量或者是通过减少表面静态膜的厚度，使金属离子等腐蚀产物的扩散与转移 增大。较低的流速也可能由于阻止了引起缝隙腐蚀的污泥或尘垢的沉积而降低腐蚀。因此 不同流速对金属腐蚀影响不同。随着国内外对海洋相关产业建设投入的不断加大，使得国内外对海洋产业相关 设备的研究也更加深入。针对海洋设施重要设备之一的热交换管在海水淡化、滨海电厂、 舰船等设备中冲刷腐蚀严重的问题，国内外也做了大量研究，提出了一些有效的试验方法 1)模拟装置——在实验室内模拟实际环境水体介质，用动力推动水流并流经金属表面，用 重量法测出金属的腐蚀率。此种模拟装置常用的是管流装置，水泵作为动力推动水体流经 管道的金属表面，此法的优点在于管道设计、水体流速、水体组成的模拟性与实际一致。2) 旋转圆盘法——借助高速转动的心轴，对于旋转圆盘试样，可在圆盘端面距中心不同距离 处得到不同的相对速度，改变旋转速度和圆盘直径可在圆盘试样上建立一系列不同的圆周 速度，使用相同尺寸的圆盘试样和同样的旋转速度可以相对比较金属材料的耐冲刷腐蚀性能，但要求试样足够大，以便能观测到临界速度范围，还可以将试样改进，做成旋转圆盘电 极，测出工作电极的极化曲线，计算出金属的腐蚀率。旋转圆盘电极法已在研究电极过程动 力学和腐蚀机理方面得到了广泛的应用。3)旋转圆柱法——上法中试样和心轴垂直，而本 法试样和心轴平行这样圆柱试样上的每一点速度相同，通过改变心轴旋转速度，可获得一 系列不同的圆周速度。同样，亦可将试样改进，作成旋转圆柱电极，测出工作电极的极化曲 线，计算出金属腐蚀率。目前，已有用此法研究冲刷腐蚀行为。4)速喷射测试法——将试样 置于管口的喉管部位，水体流经管口冲刷试样，用重量法测出其腐蚀率，此法便于水体速度 的控制和测量，安装多个平行管道可同时测量多个样品。5)冲击流法一一将固定试样或旋 转试样暴露于高速射流或飞沫冲击之下，用重量法测出其腐蚀率。经对现有技术文献的检索发现，丁 -刚等在《材料保护》2001，34(11)发表的《金属 在液固两相流中的冲刷腐蚀》中综述了国内外对液固两相流的冲刷腐蚀体系开展的研究。 郑玉贵等在《管流式液固双相流冲刷腐蚀试验装置》2001，ZL00253528. 9中介绍了一种管 流式液固双相流冲刷腐蚀试验装置，该装置能在高流速条件下测量流体局部流速流态的分 布。李成明等在《一种测试材料抗腐蚀冲蚀性能的装置》2001，ZL00243391.5中介绍了一种 测试材料抗腐蚀冲蚀性能的装置，该装置适于被测试样是动态、静态或其结合，采用的是旋 转磨盘的结构，具有一机多用的功能，可测量液固两相的冲蚀作用。尽管上述装置可对冲刷腐蚀过程做出进一步的认识，对冲刷腐蚀的影响规律和危 害性进行了试验探讨，然而，针对在相同海水环境、同步对比管材冲刷腐蚀性能的试验装置 还未见正式报道。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种海水管路系统金属构件冲刷 腐蚀试验装置，通过此装置可实现在相同海水环境、同步对比管材冲刷腐蚀性能，同时将其 他形状和规格的材料做成镶嵌样，还可实现多种规格材料相同工况下的耐冲刷腐蚀性能对 比研究。本发明的目的通过以下技术方案来实现海水管系金属构件冲刷腐蚀试验装置，包括氟塑料离心泵和储水箱，特点是所述 储水箱的内侧壁设置有冷却系统，所述氟塑料离心泵的进口与储水箱相连，所述氟塑料离 心泵的出口干路上连接有多条相并联的工作管路，所述每条工作管路上依次串接有流量调 节阀、涡街流量计和工作管段，所述多条相并联的工作管路的出口端经回路连通至储水箱； 所述氟塑料离心泵的出口干路上还设置有旁路，旁路连通至储水箱；另外，所述工作管段还 与电化学测试装置电连接。 进一步地，上述的海水管系金属构件冲刷腐蚀试验装置，其中，所述氟塑料离心泵 与电机驱动连接，所述电机上安装有交流电机驱动器，交流电机驱动器通过可编程控制器 与PLC控制器相连。更进一步地，上述的海水管系金属构件冲刷腐蚀试验装置，其中，所述储水箱上安 装有电磁式液位控制器。更进一步地，上述的海水管系金属构件冲刷腐蚀试验装置，其中，所述氟塑料离心 泵的出口干路上安装有压力表。
再进一步地，上述的海水管系金属构件冲刷腐蚀试验装置，其中，所述储水箱的材 质为UPVC材料。本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在①本发明装置实现在相同介质、相同温度、相同流速等接近完全一致的试验条件 下，不同管材样品的耐冲刷腐蚀性能试验；②本发明实现不同加工和热处理状态下同一材料，在相同介质、相同温度、相同流 速等接近完全一致的试验条件下耐冲刷腐蚀性能的对比，为选择合理的材料加工和热处理 工艺提供依据，有效减少试验时间和试验费用；③本发明实现在相同介质、相同温度、相同流速等接近完全一致的试验条件下，研 究同种材料在不同介质流速条件下的耐冲刷腐蚀性能；④本发明实现多个档位间的无极调速，增大各平行工作段的介质流速范围，便于 进行更多试验研究。
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明图1 本发明的结构示意图。图中各附图标记的含义见下表
权利要求
海水管系金属构件冲刷腐蚀试验装置，包括氟塑料离心泵和储水箱，其特征在于所述储水箱的内侧壁设置有冷却系统，所述氟塑料离心泵的进口与储水箱相连，所述氟塑料离心泵的出口干路上连接有多条相并联的工作管路，所述每条工作管路上依次串接有流量调节阀、涡街流量计和工作管段，所述多条相并联的工作管路的出口端经回路连通至储水箱；所述氟塑料离心泵的出口干路上还设置有旁路，旁路连通至储水箱；另外，所述工作管段还与电化学测试装置电连接。
2.根据权利要求1所述的海水管系金属构件冲刷腐蚀试验装置，其特征在于所述氟 塑料离心泵与电机驱动连接，所述电机上安装有交流电机驱动器，交流电机驱动器通过可 编程控制器与PLC控制器相连。
3.根据权利要求1所述的海水管系金属构件冲刷腐蚀试验装置，其特征在于所述储 水箱上安装有电磁式液位控制器。
4.根据权利要求1所述的海水管系金属构件冲刷腐蚀试验装置，其特征在于所述氟 塑料离心泵的出口干路上安装有压力表。
5.根据权利要求1所述的海水管系金属构件冲刷腐蚀试验装置，其特征在于所述储 水箱的材质为UPVC材科。
全文摘要
本发明涉及海水管系金属构件冲刷腐蚀试验装置，包括氟塑料离心泵和储水箱，储水箱的内侧壁设置有冷却系统，氟塑料离心泵的进口与储水箱相连，氟塑料离心泵的出口干路上连接有多条相并联的工作管路，每条工作管路上依次串接有流量调节阀、涡街流量计和工作管段，所述多条相并联的工作管路的出口端经回路连通至储水箱；所述氟塑料离心泵的出口干路上还设置有旁路，旁路连通至储水箱；工作管段还与电化学测试装置电连接。该装置可实现在相同介质、相同温度、相同流速等接近完全一致的试验条件下，不同管材样品的耐冲刷腐蚀性能试验，还可研究同种材料在不同介质流速条件下的耐冲刷腐蚀性能。
文档编号G01N17/02GK101975744SQ201010281599
公开日2011年2月16日 申请日期2010年9月14日 优先权日2010年9月14日
发明者向朝建, 李华清, 杨春秀, 柴续斌, 汤玉琼, 郭富安, 陈忠平, 黄臣勇 申请人:苏州有色金属研究院有限公司
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