专利名称：旋转式液固两相流冲蚀磨损试验装置的测试组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及液固两相流环境下材料的冲蚀磨损性能测试装置，尤其是涉及一种旋转式液固两相流冲蚀磨损试验装置的测试组件。
背景技术：
流体管道、管配件及阀门是在一定压力下运输流体的特种设备。随着经济的发展，管道、管配件及阀门已广泛运用于原油、天然气、自来水、城市液化气以及流程工业领域中各种流体物料的输送。研究发现管道、管配件及阀门失效的形式多样，如材料缺陷、腐蚀、磨损、外力破坏等，其中冲蚀磨损是最广泛也是最常见的破坏形式。冲蚀磨损失效具有明显的局部性、突发性和风险性，特别在含固、腐蚀性条件下多相流介质流动引起的冲蚀磨损穿孔更为复杂， 难以准确预测其发生的位置，已成为流体管道安全运行的关键问题。近年来，国家大力推行煤转化为洁净能源，实现石油替代的发展战略。在煤化工领域，反应介质构成十分复杂，既有以氢气为主的气相，也有未反应的煤、矿物质、及催化剂组成的固相，还有轻油(粗汽油)、中油等馏分油及重油组成的液相，因冲蚀磨损失效此造成的煤化工中管道及阀门失效的较为常见，已成为制约煤化工装置安全、稳定、长周期运行的主要障碍，严重影响了煤液化设备长周期运行的稳定性和经济性，阻碍了示范工程的推广，亟待解决。多相流冲蚀磨损一直是学术界和工程界关注的重要问题，国外的加州大学伯克利分校Lawrence实验室、日本Tokyo大学、瑞典Uppsala大学、美国俄亥俄大学，国内的中科院、中国矿业大学、清华大学等针对多相流磨损问题开展了大量的研究并取得了一定的成绩，但至今为止仍没有可靠的方法来预测煤化工过程中管道、管配件及阀门等易发生磨损的失效区域和磨损的破坏程度。针对目前煤化工领域存在的多相流冲蚀磨损问题，为进一步研究材料的磨损机理，国内外研究者设计了一系列的磨损试验装置，通过实验手段来研究材料的磨损机理，以期找到管道、管配件及阀门材料磨损的临界特性。但目前的液固两相流磨损试验装置存在的一些不足之处在于
(O常规的旋转式冲蚀磨损试验装置对冲击速度不能有效控制；
(2)喷射式冲蚀磨损试验装置不能同时测试多种冲击角下的试件，测试的时间较长，由于介质冲击时产生的铺展效应导致的实际冲角误差大；
(3)管流式冲蚀磨损试验装置占据空间大、成本高、实验周期长，且试验装置中泵阀易泄露。
发明内容
针对国内外液固两相流冲蚀磨损试验装置存在的不足，本发明的目的在于提供一种旋转式液固两相流冲蚀磨损试验装置的测试组件，适用于液固两相流环境下旋转式冲蚀磨损试验装置中对各种影响因素下不同材料的冲蚀磨损机理、冲蚀磨损性能和规律研究的测试组件。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是
本发明包括八个结构相同的试件紧固板、八个试件台架，八个结构相同的待测试件和圆环固定架；将八个待测试件分别安装于各自试件紧固板的矩形槽中，再将安装好待测试件的试件紧固板侧面与各自试件台架的半圆柱体矩形切面贴合，内六角螺钉依次穿过各自试件紧固板和各自待测试件下部的通孔与各自试件台架的螺孔固定连接；圆环固定架同一圆周上开有等分分布的八个凹槽，每个试件台架底部长方台分别嵌入圆环固定架对应的凹槽内，每个试件台架与圆环固定架分别通过安装于对应圆环固定架凹槽底部的另一内六角螺钉固定连接，圆环固定架的外圆柱面与浆料罐的内壁焊接固定；所述八个试件台架，均由上部为半圆柱体和下部为长方台组成，半圆柱体下部开设螺纹孔，长方台底面中心开设螺纹孔；半圆柱体矩形切面与长方台上端面垂直，与长方台沿长度方向的中心垂直平面分别呈 0°、15°、30°、45°、0°、60°、75°、90° 共 7 种角度布置。 所述八个结构相同的试件紧固板呈长方体，长方体沿高度和宽度的一侧面，自底部至顶部开设有与待测试件宽度相同的矩形槽，矩形槽至左边、右边和上边距离相同；长方体另一侧面下面有凸台，凸台上开有通孔。本发明具有的有益效果是
采用试件紧固板，试件台架，待测试件，圆环固定架为一体的应用于液固两相流环境中旋转式冲蚀磨损试验装置的测试组件，可以同时测试8个不同冲击角度下的试件，并缩小了实际冲击速度和冲击角度的计算误差，适合于各种影响因素下对不同材料耐磨性能的测试和冲蚀磨损规律的研究，另外，本发明结构简单、稳定性好、成本低廉，易于加工制作和更换。
图I是本发明的结构示意图。图2是本发明的待测试件结构示意图。图3是本发明的试件紧固板正视图。图4是本发明的试件紧固板左视图。图5是本发明的试件台架结构主视图。图6是本发明的试件台架结构左视图。图7是本发明的试件台架结构俯视图。图8是本发明的圆环固定架主视图。图9是本发明的圆环固定架俯视图。图10是本发明的安装示意图。图11是试件台架、试件紧固板和待测试件的安装结构立体图。图中1、试件台架，2、待测试件，3、试件紧固板，4、内六角螺钉，5、圆环固定架，6、浆料罐。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图I 图8、图11所示，包括八个结构相同的试件紧固板3、八个试件台架1，八个结构相同的待测试件2和圆环固定架5 ;将八个待测试件2分别安装于各自试件紧固板3的矩形槽中，再将安装好待测试件的试件紧固板3侧面与各自试件台架I的半圆柱体矩形切面贴合，内六角螺钉4依次穿过各自试件紧固板和各自待测试件下部的通孔与各自试件台架的螺孔固定连接，其中试件紧固板3上端高出试件台架I半圆柱体顶面I 2 mm ;圆环固定架5同一圆周上开有等分分布的八个凹槽，每个试件台架I底部长方台分别嵌入各自对应的圆环固定架5凹槽内，每个试件台架I与圆环固定架5分别通过安装于各自圆环固定架凹槽底部的另一内六角螺钉固定连接，圆环固定架5的外圆柱面与浆料罐6的内壁焊接固定。如图I、图5、图6、图7、图9、图11所示。所述的八个试件台架，均由上部为圆柱体和下部为长方台组成，其中半圆柱体下部开设螺纹孔，长方台底面中心开设螺纹孔；半圆柱体矩形切面与长方台上端面垂直；图7为试件台架结构的 俯视图，其中半圆柱体矩形切面与底部长方台沿长度方向的中心垂直平面分别呈
角，^分别为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°共7种角度布置方式，此外 可根据实际测试需要取其它值。如图11所示，试件台架I的加工方式为先将长方体一端铣出圆柱体，再运用线切割获得半圆柱体。半圆柱体下部开设螺纹孔，长方台底面中心开设螺纹孔。如图3、图4所示，所述的试件紧固板3呈长方体，长方体沿高度和宽度的一侧面，自底部至顶部开设有与待测试件2宽度相等矩形槽，矩形槽至左边、右边和上边距离相同；长方体另一侧面下面有凸台，凸台上开设有通孔；具体加工过程描述为八个试件紧固板3呈长方体，高度为35 40 mm,宽度为15 20 mm,厚度为4 6 mm，沿高度和宽度的一个侧面，自底部至顶部铣出深度为1/2试件紧固板厚度的矩形槽，其中矩形槽至左边、右边和上边距离相同；沿高度和宽度的另一侧面，自上部至距离底部12 15 mm区域铣出深度为1/2试件紧固板厚度的端面，形成一个凸台，凸台上开设有通孔，安装过程中，将待测试件2嵌入试件紧固板3开设的矩形槽中。如图8、图9所示，圆环固定架5圆周上开设等分分布的八个凹槽，可同时安装8个冲击角度的试件台架1，即包括15°、30°、45°、60°、75°、90°六种角度和两个0°，共八种角度布置方式。圆环固定架5周边布置的八个试件台架安装槽底部开设沉孔，试件台架I底部长方台分别嵌入圆环固定架5对应的凹槽内，内六角螺钉穿过凹槽底部沉孔与试件台架I底部长方台联接固定。如图I、图10所示，其中图I为图10中A的放大图，图10为本发明的安装示意图。圆环固定架5外缘与浆料罐6内壁焊接固定，通过变频电机调节搅拌轴的旋转速度，测试含固多相流介质对壁面待测试件的冲蚀磨损效果。本发明的工作过程如下
如图I 图11所示，首先将圆环固定架5焊接固定在浆料罐6内壁上；根据实验方案选取制作好编号的八个待测试件用清水和酒精清洗擦干后，通过电子天平对单个试件分别
五次秤重记录下原始重量，计算平均值5 ;将八个待测试件2分别嵌入八个相同的试件紧固板3试件安装凹槽内，然后再将安装完毕的试件紧固板3和待测试件2形成的组件分别与0° (2个)、15°、30°、45°、60°、75°、90°的8个不同冲角试件台架I用内六角螺钉固定，然后再通过试件台架I下部长方台底面嵌入圆环固定架5边缘凹槽内，并通过内六角螺钉固定。将按照一定浓度配置好的液固流体介质倒入浆料罐6，启动变频电机，设定实验所需转速，待固定转速达到实验所要求的时间后，关闭变频电机；拆卸下浆料罐6，导出流体介质，拆卸内六角螺钉4，为便于下次实验，试件台架I与圆环固定架5的固定螺钉可不用取出，取出冲蚀磨损后的试件用清水和酒精清洗后擦干，再次通过电子电平
对八个试件分别称重五次记录下实验后的重量，计算平均值
权利要求
1.一种旋转式液固两相流冲蚀磨损试验装置的测试组件，其特征在于包括八个结构相同的试件紧固板(3)、八个试件台架(1)，八个结构相同的待测试件(2)和圆环固定架(5);将八个待测试件(2)分别安装于各自试件紧固板(3)的矩形槽中，再将安装好待测试件的试件紧固板侧面与各自试件台架(I)的半圆柱体矩形切面贴合，内六角螺钉(4)依次穿过各自试件紧固板和各自待测试件下部的通孔与各自试件台架的螺孔固定连接；圆环固定架(5)同一圆周上开有等分分布的八个凹槽，每个试件台架(I)底部长方台分别嵌入圆环固定架(5)对应的凹槽内，每个试件台架(I)与圆环固定架(5)分别通过安装于对应圆环固定架凹槽底部的另一内六角螺钉固定连接，圆环固定架(5)的外圆柱面与浆料罐(6)的内壁焊接固定；所述八个试件台架，均由上部为半圆柱体和下部为长方台组成，半圆柱体下部开设螺纹孔，长方台底面中心开设螺纹孔；半圆柱体矩形切面与长方台上端面垂直，与长方台沿长度方向的中心垂直平面分别呈0°、15°、30°、45°、0°、60°、75°、90°共7种角度布置。
2.根据权利要求I所述的一种旋转式液固两相流冲蚀磨损试验装置的测试组件，其特征在于所述八个结构相同的试件紧固板(3)呈长方体，长方体沿高度和宽度的一侧面，自底部至顶部开设有与待测试件(2)宽度相同的矩形槽，矩形槽至左边、右边和上边距离相同；长方体另一侧面下面有凸台，凸台上开有通孔。
全文摘要
本发明公开了一种旋转式液固两相流冲蚀磨损试验装置的测试组件。将八个待测试件分别安装于各自试件紧固板的矩形槽中，试件紧固板与各自试件台架的矩形切面贴合用螺钉固接；圆环固定架上开有等分的八个凹槽，试件台架底部长方台分别嵌入圆环固定架的对应凹槽内用螺钉固接，圆环固定架与浆料罐的内壁焊接。所述八个试件台架，均由上部为半圆柱体和下部为长方台组成，与长方台沿长度方向的中心垂直平面分别呈0°、15°、30°、45°、0°、60°、75°、90°共7种角度布置。本发明可同时测试不同冲击角度下的试件，并缩小了实际冲击速度和冲击角度的计算误差，适合于各种影响因素下对不同材料耐磨性能的测试和冲蚀磨损规律的研究。
文档编号G01N17/00GK102830056SQ201210309188
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日
发明者偶国富, 叶健, 饶杰, 金浩哲 申请人:杭州富如德科技有限公司