一种管道冲刷腐蚀测试实验装置的制作方法

本发明涉及冲刷腐蚀实验测试技术领域，特别是涉及一种管道冲刷腐蚀测试实验装置。

背景技术：

冲刷腐蚀(Erosion-Corrosion)又称为磨损腐蚀，是金属表面与腐蚀流体之间由于高速相对运动而引起的金属损坏现象，是材料受冲刷切削和腐蚀交互作用的结果，是一种危害性较大的局部腐蚀，在石油、化工等生产领域广泛存在。暴露在运动流体中的所有类型的设备如料浆输送管道、泵的过流部件和阀门等，都会遭受到冲刷腐蚀的破坏，尤其是在含固相颗粒的双相流中，破坏更为严重。因此冲刷腐蚀问题的研究，引起了人们的高度重视。

冲刷腐蚀是一个很复杂的过程，影响因素众多，概括起来主要包括材料(冶金)、环境和流体力学三个方面。过去人们通过失重实验以及各种流动条件下的电化学测量技术，对前两方面因素的影响做了较为深入的研究，并进而开展了冲刷和腐蚀交互作用的研究，以期揭示冲刷腐蚀的本质。但是由于受到条件的限制，研究过程中无法很好的控制环境因素(温度，含氧量等)和流体流态等问题，导致结果无法满足研究人员所预期的要求，使得对流体力学方面的研究进展缓慢。因此迫切需要人们对实验装置进行改进，以期望能够解决管道的冲刷腐蚀问题。

冲刷腐蚀的研究设备多种多样，所得冲刷腐蚀数据随实验方法的不同而有一定的差异.目前常用的冲刷腐蚀的研究设备主要包括旋转式、管流式和喷射式三类。旋转式实验装置的缺点主要是试样与液固双相流间的相对流速一般较低,而且流速的精确值很难确定；固体颗粒悬浮程度不均匀甚至沉淀在装置底部；攻角一般无法控制；较高流速下的动态电化学测试也较难实现。喷射式实验装置开发出了一些可以进行电化学测量的装置,但由于采用的动力泵等的局限性,不适用于含固量大或固相颗粒较大的体系。管流实验由于实验条件容易控制，因此是模拟管道冲刷腐蚀的最好方法。实验过程中采用挂片或者贴片式样品，测试满足管道内冲刷腐蚀的部分条件。实验过程中所用的流体与实际管道内通过的流体一致或相似，通过此方法来研究流体冲刷对材料腐蚀的影响。此方法虽然能够进行冲刷实验，但是由于挂片或贴片样品对流场的干扰，对研究人员进行冲刷腐蚀实验结果的正确的判断产生干扰，阻碍了研究人员对冲刷腐蚀的研究进展。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：为了解决现有技术中实验装置不完善，实验过程中外部条件差异对实验的影响比较大，导致无法很好地测试管道冲刷腐蚀技术问题。本发明提供一种可用于做冲刷腐蚀的样品台，样品台末端与管道内壁有很好的平滑过渡，在实验过程中，不会对实验流动产生额外的影响。

本发明提供一种可用于冲刷腐蚀实验测试的装置，能把样品直接置于管道内部进行冲刷腐蚀实验，通过一定的手段(如螺纹连接等)使样品台与管道固定，通过垫圈等方法使样品台与管道密封，同时样品与管道内壁平滑过渡，在实验过程中，不会因为样品的存在增加对管道内流体的扰动而对实验测试结果产生附加的影响。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种管道冲刷腐蚀测试实验装置，包括管道、加强圈、样品台、螺杆、螺母、橡胶垫圈、电化学测试平台以及样品。管道即为测试实验所用的管段，可以是弯管或直管。管道上开孔以便于安装样品台，管道开孔为锥形孔，孔径由管道内壁向外壁方向逐渐增大，样品台末端形状为与锥形孔形状匹配的锥形台，管道的开孔处(管道和样品台连接处)沿周向设有与管道一体连接的加强圈。管道与样品台通过螺纹连接，连接部分样品台形状与管道的开孔紧密配合，由于加强圈的内孔孔径大于开孔的孔径，因此加强圈的内孔与开孔依次连接形成阶梯孔，所述样品台为与所述阶梯孔配合的圆柱形阶梯轴，样品台与管道的阶梯形配合处设有橡胶垫圈来进行密封。样品台采用绝缘材质。所述样品台末端设有腐蚀测试样品安装面，所述腐蚀测试样品安装面上设有腐蚀测试样品安装孔，所述样品置于所述安装孔内，样品台内部的安装面与管道内壁在一个曲面(或平面)上，避免管道内流体流经接合处时出现流场扰动。样品台中心位置沿轴向设有一圆孔，圆孔内设有螺杆贯穿样品台，并且螺杆通过螺纹与样品台耦合。样品台内部设腐蚀测试样品安装孔，安装孔的形状为圆形或方形，样品加工时保证与样品台内部安装孔紧密配合，且样品厚度不大于样品台内部样品安装孔深度。样品背部中心设有螺孔，与贯穿样品台中部的螺杆螺纹连接，螺杆为金属材质，外接导线连接电化学测试平台。安装样品时，通过螺杆控制样品安装深度，当样品测试面与样品台的测试样品安装面(即管道内壁)在同一曲面(或平面)时通过螺母锁紧，螺母锁紧时下设金属垫片，避免管道内流体流经接合处时出现流场扰动。本发明还设置一个参比电极与辅助电极放置孔，方便实验的进行，防止实验过程中由于参比电极与辅助电极放置扰动管道内流体对实验结果产生干扰，提高实验结果的准确性。所述参比电极与辅助电极放置孔在样品台对面，与开孔相对设置。本发明可更换样品进行冲刷腐蚀实验，所述样品台与管道密封性好，牢固可靠，且体积小，样品、样品台内部和管道内壁在同一曲面(或平面)上，能有效避免挂片、贴片实验带来的流场扰动。该发明既能满足管道冲刷腐蚀测试实验的要求，又简化了测试操作流程，极大地方便了测试实验的进行。

作为优选，所述样品台为一圆柱形阶梯结构，样品台台身阶梯结构中与加强圈连接部分的外部直径在50mm～200mm之间，与开孔连接部分的外部的直径在20mm～100mm之间，样品台高度不限。所述样品台中间有一圆孔，所述圆孔直径在5mm～20mm之间。

作为优选，所述螺杆采用平底螺钉，所述螺钉长度配合样品台长度后，外部超出样品台30mm～100mm，直径在5mm～20mm之间，配合样品台中心圆孔螺纹。样品背部中心螺纹深度为2mm～10mm，与螺杆连接防止样品滑动脱落。

作为优选，所述起密封作用的橡胶垫圈采用防油橡胶垫圈。

作为优选，所述加强圈内径在50mm～200mm之间，并有内螺纹，与样品台配合，为圆环结构。

作为优选，所述参比电极与辅助电极放置孔为一直径在20mm～50mm的密封螺孔，外接电化学测试平台。

作为优选，所述管道和加强圈与样品台连接处、样品台与样品和螺杆连接处以及参比电极与辅助电极放置孔连接处均通过密封油脂进行密封。

作为优选，所述管道冲刷腐蚀测试实验装置样品台为绝缘材质，螺杆为金属材质，外接导线连接电化学测试平台，其他部件为透明有机玻璃、合金材质或其他管道材质。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种管道冲刷腐蚀测试实验装置，通过设置样品台等这一系列部件，与以前实验相比，由于样品台的存在，有以下几个优点：首先，样品台能够快速装卸，保证实验操作简单、方便；其次，由于样品台能把样品直接放置在管道内部，样品台的密封性，紧固性良好，且样品与管道内壁平滑过渡，消除了流体流态等影响实验的因素，满足了研究人员做管道冲刷腐蚀测试实验的要求；第三，样品台可以反复的使用，节约实验成本。因此是一种比较理想的实验装置。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明一种用于做冲刷腐蚀实验测试装置的最优实施例的结构示意图。

图2为样品台的俯视图示意图。

图3为图1中参比电极与辅助电极放置孔局部I的放大示意图。

图4为图1中样品放置处局部II的放大示意图。

图5为图1中密封垫圈局部III的放大示意图。

图6为图1中加强圈与样品台装配的局部IV的放大示意图。

图7为图1中螺杆与样品台用螺母固定局部V的放大示意图。

图中：1、螺杆，2、螺母，3、样品台，4、加强圈，5、管道，6、样品，7、橡胶垫圈，8、参比电极与辅助电极放置孔，9、金属垫片。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-7所示，是本发明实施例，一种用于管道冲刷腐蚀测试实验装置，包含螺杆1，螺母2，样品台3，加强圈4，管道5，样品6，橡胶垫圈7，参比电极与辅助电极放置孔8，金属垫片9。管道5为弯管。所述样品台3为一圆柱形阶梯结构，与加强圈4连接部分的外部直径为100mm，下部有外螺纹，与开孔连接部分的外部的外部直径为50mm，腐蚀测试样品6安装面中间圆孔直径为8mm。管道5壁厚为10mm，样品台3高度为80mm，样品台3为绝缘材质，优选透明有机玻璃材质。加强圈4内径为100mm，为有内螺纹圆筒结构，与样品台3配合，并采用橡胶垫圈7密封。螺杆1采用平底螺钉，螺杆1长为130mm，直径为8mm，样品6厚度为8mm，样品6背面螺孔深度为4mm，与螺杆1通过螺纹连接防止样品6滑动脱落，螺杆1为金属材质，优选为铜，外接导线连接电化学测试平台。安装样品6时，通过螺杆1控制样品6安装深度，当样品6测试面与样品台3顶面(管道5内壁)在同一曲面(或平面)时通过螺母2锁紧，螺母2锁紧时下设金属垫圈9，避免管道5内流体流经接合处时出现流场扰动。管道5冲刷腐蚀测试实验装置采用透明有机玻璃制造，便于观察管道5内流体流动状态。参比电极与辅助电极放置孔8安装参比电极与辅助电极，并连接到螺杆1所连接的电化学测试平台。

实验开始后，管道5内流体按照工况或实验要求流经管道5冲刷腐蚀测试实验装置，在冲刷腐蚀管道5、样品台3内部同时，在未受到任何扰动的情况下冲刷腐蚀样品6，于此同时，开启电化学测试平台可实时监控样品6腐蚀状态，了解腐蚀进程。冲刷腐蚀结束后，可以卸下样品6，可对其进行分析测试。

本发明通过设置样品台3等这一系列部件，与以前实验相比，由于该管道5冲刷腐蚀测试实验装置的存在，样品台3能够快速装卸，保证实验操作简单、方便，由于样品台3能把样品6直接放置在管道5内部，样品台3的密封性，紧固性良好，且样品6与管道5内壁平滑过渡，与管道5内一致，不会改变流态等因素，同时能实时监控检测管道5腐蚀状态，满足了研究人员对管道5冲刷腐蚀进行研究的要求，样品台3可以反复的使用，节约实验成本。因此是一种理想的管道5冲刷腐蚀测试实验装置。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。