一种旋转叶轮式金属冲刷腐蚀测试的实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及金属材料冲刷腐蚀装置领域，具体地说是一种测试金属在流动溶条件下冲刷腐蚀行为的实验装置。
【背景技术】
[0002]金属在流动条件下的腐蚀广泛存在于石油、化工、电力、核电和船舶等各行业领域，常见于阀门、管道、螺旋桨、汽轮机叶片、换热器等典型的过流部件的冲刷腐蚀损伤。因此，对流动冲刷腐蚀的研宄具有非常大的应用背景。与静态溶液中的金属腐蚀不同，流体流动会增大腐蚀过程中的传质及氧传递过程，从而加速腐蚀速度。如果流体中含有固相颗粒形成液固两相流，则固相颗粒还会对材料表面产生冲击磨损的力学破坏作用，在力学损伤和化学腐蚀损伤交互作用下，材料的损伤程度往往比单独作用下的损伤更大，直接影响着设备的服役寿命及整个系统的安全运行。因此，设计一种可以测试材料在流动条件下冲刷腐蚀性能的实验装置具有十分重要的科学意义和工程价值。
[0003]专利号为201010580680.0的专利公开了一种圆环式旋转冲刷腐蚀试验装置，该装置将圆管式试样固定在进入溶液中的转动旋转壁上，模拟管流中的冲刷腐蚀过程。但该装置装夹试样的数量非常有限，且只能采用管状试样，当材料数量繁多时实验效率低，且不能进行电化学测量。目前较为常见的是旋转圆盘型冲刷腐蚀实验装置，该装置将试样固定于旋转圆盘上，通过转盘与溶液间的相对速度模拟溶液对材料的冲刷腐蚀作用，但是由于旋转圆盘尺寸较小，分布的试样数量有限，难以同时进行数十种金属开路电位的测量工作。
[0004]针对以上研宄装置的不足，设计一种既能对流动冲刷条件下腐蚀进行电化学测量、又能同时测量大量材料开路电位的装置，对研宄材料的冲刷腐蚀机理、对比材料腐蚀电位的高低，筛选耐冲蚀性能的优劣具有重要的科学意义和工程价值。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题在于提供一种旋转叶轮式金属冲刷腐蚀测试的实验装置，可以根据实际需要设置溶液成分和冲刷速度，任意调整测试试样的数量，可以进行电化学测量，测量大量材料开路电位，评价材料在流动冲刷条件下的腐蚀性能。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案:
[0007]—种旋转叶轮式金属冲刷腐蚀测试的实验装置，包括设置有盖板的圆形溶液槽，在所述溶液槽内壁沿圆周方向上紧密相连布满测试试样，或者在所述溶液槽内壁沿圆周方向上紧密相连布满测试试样和与测试试样等厚度的试样补偿板，所述每个测试试样为内部封装待测试金属材料的环氧试块，测试试样将金属材料的一面作为工作面暴露于溶液中，每个待测试金属材料连接引至溶液槽外的导线；在溶液槽的盖板下部和溶液槽底部平行设置用于固定测试试样的上卡环、下卡环；在溶液槽的盖板中心竖直设置转轴，转轴的上端连接变频电机，转轴的下端连接用于搅拌溶液的搅拌叶轮；在溶液槽的盖板上沿圆周方向均匀固定四根下端均可插入到溶液的硅碳棒；在溶液槽的底部径向固定一内部封装饱和甘汞电极的导管，导管的中部裸露饱和甘汞电极于溶液中；在溶液槽中还设置有恒定温度的冷却水回路。
[0008]所述测试试样为长方体，测试试样中封装的待测试金属材料连接引至溶液槽外的铜导线。
[0009]所述四根硅碳棒分别设置在盖板上沿圆周方向的12点、3点、6点、9点钟位置。
[0010]所述导管固定于下卡环的缺槽中，导管的长度与溶液槽内径相同。
[0011]所述试样补偿板采用弧形垫圈。
[0012]本实用新型具有如下优点:
[0013]1.本实用新型在实验溶液中的部件除了试样表面外，其他部分均为非金属部件，避免了非试样的金属件引入对电化学测量信号的干扰。
[0014]2.本实用新型既可以同时测量数十个试样在不同流速条件下的腐蚀电位，也可以测量某种金属的电化学阻抗谱、极化曲线等电化学腐蚀信息。
[0015]3.本实用新型采用四个硅碳棒对电极十字交叉对称式分布、一个饱和甘汞电极居中设置的分布方式，保证了对各个试样电化学测量的均衡性。
[0016]4.本实用新型结构简单、造价低廉，十分适合广大高校和研宄所单位进行流动冲刷条件下的金属腐蚀研宄。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的结构侧视图。
[0018]图2为本实用新型的俯视图。
[0019]其中:1-测试试样；2_溶液槽；3_上卡环；4-盖板；5_娃碳棒；6-转轴；7_揽样叶轮；8-饱和甘汞电极；9-下卡环；10_导管；11-冷却水回路。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明。
[0021]本实用新型提供一种旋转叶轮式金属冲刷腐蚀测试的实验装置，包括设置有盖板4的圆形溶液槽2，可以根据需要剪裁试样的尺寸，调整封样的大小和数量，在溶液槽2内壁沿圆周方向上紧密相连布满测试试样1，形成光滑的试样边壁；每个测试试样I为将待测金属材料连同其背部铜导线的焊接接头封装在内的长方体环氧试块，测试试样I将金属材料的一面作为工作面暴露于溶液中，每个待测试金属材料连接引至溶液槽2外的铜导线，便于连接电化学测量装置。在溶液槽的盖板4下部和溶液槽底部平行设置用于固定测试试样I的上卡环3、下卡环9，测试试样I通过上、下卡环及溶液槽内壁面固定于溶液槽四周内壁。若测试试样较少，不足以布满整个溶液槽2内壁时，可采用同测试试样I等厚度的试样补偿板补足空缺的地方，保证实验边壁的连续性和平滑性，即在溶液槽2内壁沿圆周方向上紧密相连布满测试试样I和试样补偿板，试样补偿板可以使用弧形垫圈，既能在周向上通过挤压固定测试试样1，又能与测试试样I 一起形成光滑内壁，避免测试试样工作面流体流动状态的波动。
[0022]在溶液槽的盖板4中心竖直设置转轴6，转轴6的上端连接变频电机，转轴的下端连接用于搅拌溶液的搅拌叶轮7，转轴6带动搅拌叶轮7旋转，从而带动溶液周向流动冲刷测试试样工作面，冲刷速度可通过调节变频电机的转速实现。
[0023]在溶液槽的盖板4上沿圆周方向均匀固定四根下端均可插入到溶液的硅碳棒5，具体位置为12点、3点、6点、9点钟位置，保证对电极和试样工作电极间的均衡性；硅碳棒上下位置可调整，使其插入溶液而不碰到搅拌叶轮7。
[0024]在溶液槽的底部径向、下卡环9的缺槽中固定一内部封装饱和甘汞电极的导管10，导管10的长度与溶液槽2内径相同，导管10的中部剖开，裸露饱和甘汞电极8于溶液中与溶液联通，保证其与周围工作电极的距离基本相等，进而保证测量的均匀性。
[0025]在溶液槽2中还设置有冷却水回路，保证实验温度的恒定。
[0026]本实用新型在接触溶液的所有部件中，只有试样暴露面(工作面)为金属，其他部位均为非金属材料，避免了非实验金属材料的腐蚀或与试样电极形成电偶腐蚀对实验材料电化学测试信号的干扰。
[0027]本实用新型的工作原理:采用搅拌叶轮旋转带动溶液转动，冲刷固定在溶液槽边壁上的测试试样，采用两电极或三电极系统测量材料在不同腐蚀溶液、不同冲刷速度条件下腐蚀的电化学信号。进行开路电位测试时，采用万用表或多通道电位测量仪连接饱和甘汞电极导线和测试试样导线，测量不同冲蚀时刻后各材料的腐蚀电位；进行电化学阻抗谱或极化曲线测试时，采用电化学工作站连接测试试样工作电极、饱和甘汞电极和硅碳棒电极形成三电极系统，测试金属材料的电化学腐蚀信号。
[0028]相比旋转圆盘型冲刷腐蚀试验装置，本装置既可以同时测试数十种金属材料的开路电位，还可以测试某种材料的电化学阻抗谱，极化曲线等电化学腐蚀信息。此外，该种冲刷形式的冲蚀速度范围比旋转圆盘型冲蚀实验装置的更大。该实验装置测试方法科学、结构简单，实验方便、造价低廉，十分适合广大研宄所和高校单位研宄金属材料在流动条件下的冲刷腐蚀行为。
【主权项】
1.一种旋转叶轮式金属冲刷腐蚀测试的实验装置，其特征在于:包括设置有盖板的圆形溶液槽，在所述溶液槽内壁沿圆周方向上紧密相连布满测试试样，或者在所述溶液槽内壁沿圆周方向上紧密相连布满测试试样和与测试试样等厚度的试样补偿板，所述每个测试试样为内部封装待测试金属材料的环氧试块，测试试样将金属材料的一面作为工作面暴露于溶液中，每个待测试金属材料连接引至溶液槽外的导线；在溶液槽的盖板下部和溶液槽底部平行设置用于固定测试试样的上卡环、下卡环；在溶液槽的盖板中心竖直设置转轴，转轴的上端连接变频电机，转轴的下端连接用于搅拌溶液的搅拌叶轮；在溶液槽的盖板上沿圆周方向均匀固定四根下端均可插入到溶液的硅碳棒；在溶液槽的底部径向固定一内部封装饱和甘汞电极的导管，导管的中部裸露饱和甘汞电极于溶液中；在溶液槽中还设置有恒定温度的冷却水回路。2.根据权利要求1所述的旋转叶轮式金属冲刷腐蚀测试的实验装置，其特征在于:所述测试试样为长方体，测试试样中封装的待测试金属材料连接引至溶液槽外的铜导线。3.根据权利要求1所述的旋转叶轮式金属冲刷腐蚀测试的实验装置，其特征在于:所述四根硅碳棒分别设置在盖板上沿圆周方向的12点、3点、6点、9点钟位置。4.根据权利要求1所述的旋转叶轮式金属冲刷腐蚀测试的实验装置，其特征在于:所述导管固定于下卡环的缺槽中，导管的长度与溶液槽内径相同。5.根据权利要求1所述的旋转叶轮式金属冲刷腐蚀测试的实验装置，其特征在于:所述试样补偿板采用弧形垫圈。
【专利摘要】本实用新型提供一种旋转叶轮式金属冲刷腐蚀测试的实验装置，包括设置有盖板的圆形溶液槽，在溶液槽内壁沿圆周方向上紧密相连布满测试试样；在溶液槽的盖板下部和溶液槽底部平行设置用于固定测试试样的上卡环、下卡环；在溶液槽的盖板中心竖直设置转轴，转轴的上端连接变频电机，转轴的下端连接用于搅拌溶液的搅拌叶轮；在溶液槽的盖板上沿圆周方向均匀固定四根下端均可插入到溶液的硅碳棒；在溶液槽的底部径向固定一内部封装饱和甘汞电极的导管，导管的中部裸露饱和甘汞电极于溶液中；在溶液槽中还设置有恒定温度的冷却水回路。本实用新型结构简单、造价低廉，适合高校和研究所单位进行流动冲刷条件下的金属腐蚀研究。
【IPC分类】G01N17/00
【公开号】CN204718938
【申请号】CN201520366883
【发明人】刘春波, 胡红祥, 赵中营, 雷清华, 王政彬, 龙康, 姚瑶, 刘炳峰, 靳先聚, 郑玉贵
【申请人】华电郑州机械设计研究院有限公司, 中国科学院金属研究所
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年8月12日