專利名稱：海水管系金屬構(gòu)件沖刷腐蝕試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種試驗設(shè)備，尤其涉及一種海水管系金屬構(gòu)件沖刷腐蝕試驗裝置。
背景技術(shù)：
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(shè)備遭受損壞，由此增加生產(chǎn)成本、造成延期、增加保養(yǎng)成本，更嚴(yán)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(yán)重得多，設(shè)備受到?jīng)_刷腐蝕時會加速其損壞，從而使設(shè)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(xiàn)象，是材料受到?jīng)_刷和腐蝕協(xié)同作用的結(jié)果。沖刷腐蝕是一個很復(fù)雜的過 程，影響因素很多，材料本身的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、機械性能、硬度、表面粗糙度、耐蝕性能 等是一個方面；而介質(zhì)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(tài) 也具有很大影響，因為不同的流速流態(tài)會使流體對材料表面產(chǎn)生不同的力學(xué)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(zhì)和成分不同所致。只 有當(dāng)介質(zhì)中加入了足夠的氧化劑，有鈍化特性的金屬才能產(chǎn)生鈍態(tài)，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(xué)反 應(yīng)的動力學(xué)參數(shù)及氧的擴散系數(shù)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(yīng)量或者是通過減少表面靜態(tài)膜的厚度，使金屬離子等腐蝕產(chǎn)物的擴散與轉(zhuǎn)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(nèi)外對海洋相關(guān)產(chǎn)業(yè)建設(shè)投入的不斷加大，使得國內(nèi)外對海洋產(chǎn)業(yè)相關(guān) 設(shè)備的研究也更加深入。針對海洋設(shè)施重要設(shè)備之一的熱交換管在海水淡化、濱海電廠、 艦船等設(shè)備中沖刷腐蝕嚴(yán)重的問題，國內(nèi)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(nèi)模擬實際環(huán)境水體介質(zhì)，用動力推動水流并流經(jīng)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(jīng) 管道的金屬表面，此法的優(yōu)點在于管道設(shè)計、水體流速、水體組成的模擬性與實際一致。2) 旋轉(zhuǎn)圓盤法——借助高速轉(zhuǎn)動的心軸，對于旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jìn)，做成旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)圓盤電極法已在研究電極過程動 力學(xué)和腐蝕機理方面得到了廣泛的應(yīng)用。3)旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速度，可獲得一 系列不同的圓周速度。同樣，亦可將試樣改進(jìn)，作成旋轉(zhuǎn)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(jīng)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。5)沖擊流法一一將固定試樣或旋 轉(zhuǎn)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(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，丁 -剛等在《材料保護(hù)》2001，34(11)發(fā)表的《金屬 在液固兩相流中的沖刷腐蝕》中綜述了國內(nèi)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(tài)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，ZL00243391.5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(tài)、靜態(tài)或其結(jié)合，采用的是旋 轉(zhuǎn)磨盤的結(jié)構(gòu)，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(jìn)一步的認(rèn)識，對沖刷腐蝕的影響規(guī)律和危 害性進(jìn)行了試驗探討，然而，針對在相同海水環(huán)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。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種海水管路系統(tǒng)金屬構(gòu)件沖刷 腐蝕試驗裝置，通過此裝置可實現(xiàn)在相同海水環(huán)境、同步對比管材沖刷腐蝕性能，同時將其 他形狀和規(guī)格的材料做成鑲嵌樣，還可實現(xiàn)多種規(guī)格材料相同工況下的耐沖刷腐蝕性能對 比研究。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)海水管系金屬構(gòu)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(nèi)側(cè)壁設(shè)置有冷卻系統(tǒng)，所述氟塑料離心泵的進(jìn)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(lián)的工作管路，所述每條工作管路上依次串接有流量調(diào) 節(jié)閥、渦街流量計和工作管段，所述多條相并聯(lián)的工作管路的出口端經(jīng)回路連通至儲水箱； 所述氟塑料離心泵的出口干路上還設(shè)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(xué)測試裝置電連接。 進(jìn)一步地，上述的海水管系金屬構(gòu)件沖刷腐蝕試驗裝置，其中，所述氟塑料離心泵 與電機驅(qū)動連接，所述電機上安裝有交流電機驅(qū)動器，交流電機驅(qū)動器通過可編程控制器 與PLC控制器相連。更進(jìn)一步地，上述的海水管系金屬構(gòu)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(jìn)一步地，上述的海水管系金屬構(gòu)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(jìn)一步地，上述的海水管系金屬構(gòu)件沖刷腐蝕試驗裝置，其中，所述儲水箱的材 質(zhì)為UPVC材料。本發(fā)明技術(shù)方案突出的實質(zhì)性特點和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在①本發(fā)明裝置實現(xiàn)在相同介質(zhì)、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本發(fā)明實現(xiàn)不同加工和熱處理狀態(tài)下同一材料，在相同介質(zhì)、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(jù)，有效減少試驗時間和試驗費用；③本發(fā)明實現(xiàn)在相同介質(zhì)、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(zhì)流速條件下的耐沖刷腐蝕性能；④本發(fā)明實現(xiàn)多個檔位間的無極調(diào)速，增大各平行工作段的介質(zhì)流速范圍，便于 進(jìn)行更多試驗研究。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說明圖1 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各附圖標(biāo)記的含義見下表
權(quán)利要求
海水管系金屬構(gòu)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(nèi)側(cè)壁設(shè)置有冷卻系統(tǒng)，所述氟塑料離心泵的進(jìn)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(lián)的工作管路，所述每條工作管路上依次串接有流量調(diào)節(jié)閥、渦街流量計和工作管段，所述多條相并聯(lián)的工作管路的出口端經(jīng)回路連通至儲水箱；所述氟塑料離心泵的出口干路上還設(shè)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(xué)測試裝置電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海水管系金屬構(gòu)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(qū)動連接，所述電機上安裝有交流電機驅(qū)動器，交流電機驅(qū)動器通過可 編程控制器與PLC控制器相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海水管系金屬構(gòu)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(jù)權(quán)利要求1所述的海水管系金屬構(gòu)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(jù)權(quán)利要求1所述的海水管系金屬構(gòu)件沖刷腐蝕試驗裝置，其特征在于所述儲 水箱的材質(zhì)為UPVC材科。
全文摘要
本發(fā)明涉及海水管系金屬構(gòu)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(nèi)側(cè)壁設(shè)置有冷卻系統(tǒng)，氟塑料離心泵的進(jìn)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(lián)的工作管路，每條工作管路上依次串接有流量調(diào)節(jié)閥、渦街流量計和工作管段，所述多條相并聯(lián)的工作管路的出口端經(jīng)回路連通至儲水箱；所述氟塑料離心泵的出口干路上還設(shè)置有旁路，旁路連通至儲水箱；工作管段還與電化學(xué)測試裝置電連接。該裝置可實現(xiàn)在相同介質(zhì)、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(zhì)流速條件下的耐沖刷腐蝕性能。
文檔編號G01N17/02GK101975744SQ201010281599
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月14日
發(fā)明者向朝建, 李華清, 楊春秀, 柴續(xù)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