基于动态模拟的腐蚀试验装置及试验方法与流程

本发明属于腐蚀介质，涉及一种基于动态模拟的腐蚀试验装置，本发明还涉及一种基于动态模拟的腐蚀试验方法。

背景技术：

1、动态腐蚀试验装置，是针对实际设备存在内部液态介质流动状态时，液态流动介质与设备本体产生相对运动，从而导致液态流动介质对设备产生冲刷腐蚀的情况，通过设置管道循环流动系统，或者是通过旋转运动系统，模拟流动腐蚀环境，试验测试设备金属材质的腐蚀。

2、现有技术中动态腐蚀试验装置和试验方法的缺点与不足包括：1)现有技术中管道循环流动模拟动态腐蚀试验系统，整体组成结构比较复杂，占地面积大，制作成本和维护费用均比较高，操作和维护也比较复杂。2)现有技术中旋转式动态腐蚀试验装置和方法，采用的挂架是固定在反应釜内壁附近的，试片放置在挂架上，试验时试片是静止不动的，通过反应釜搅拌桨叶片转动，搅动试验溶液转动，与试片形成相对运行，模拟动态冲刷腐蚀。但这时试验溶液与试片的相对流动速度是无法获知的，也是不确定的，由于不能得到准确的流速数值，所以现有动态腐蚀试验装置和试验方法，有很大局限性。3)现有技术中旋转式动态腐蚀试验装置和方法，在反应釜内固定试片时，未采用绝缘垫片将挂架与试片绝缘隔离，由于挂架材质耐腐蚀等级一般比较高，与试片存在腐蚀电位差，试验时在液态试验溶液中，试片会出现电偶腐蚀，影响腐蚀试验数据的准确可靠性。4)现有技术中旋转式动态腐蚀试验装置和方法，未考虑空气中的氧气对腐蚀试验的影响，故未设置反应釜氮气保护装置，对腐蚀试验结果的准确性造成不利影响。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于动态模拟的腐蚀试验装置，解决了现有技术中存在的腐蚀试验结构设置不合理，腐蚀试验数据准确性不足的问题。

2、本发明的另一目的是提供一种基于动态模拟的腐蚀试验方法。

3、本发明所采用的技术方案是，一种基于动态模拟的腐蚀试验装置，包括并排竖直固定在基座上的螺旋升降杆和导向杆，螺旋升降杆和导向杆的下部共同安装有固定块，固定块与反应釜水平固定连接，螺旋升降杆和导向杆的上部滑动安装有升降块，升降块与螺旋涡轮机构传动连接，升降块与盖板水平固定连接；反应釜本体外圆表面包裹有电加热带，反应釜的底板连通有排液管；

4、盖板的轴心上表面安装有上部磁转子，上部磁转子与变频电机传动连接，盖板的轴心下表面安装有下部磁转子，下部磁转子向下吊挂有挂架，挂架通过绝缘垫片连接有多个试片；

5、盖板开有多个竖直的通孔，各个通孔中分别安装有温度传感器、压力传感器、压力表、进气管、泄压安全阀、排气管，温度传感器、压力传感器和变频电机均与控制器信号连接。

6、本发明所采用的另一技术方案是，一种基于动态模拟的腐蚀试验方法，利用上述的基于动态模拟的腐蚀试验装置，按照以下步骤实施：

7、步骤1：试验前，将三个试片用无水乙醇清洗并烘干后，使用电子天平称重，测量尺寸并记录；另外，制备好试验溶液；

8、步骤2：在盖板打开状态下，转动螺旋涡轮机构的手柄使升降块上升，使得下部磁转子及挂架伸出反应釜，取下挂架；

9、步骤3：将三个试片分别固定在挂架的三个吊挂位上，试片与挂架、以及试片与耐腐蚀螺栓的接触面，均使用绝缘垫片进行隔离；

10、步骤4：将挂架与下部磁转子连接牢靠；

11、步骤5：将长颈漏斗下口伸进反应釜中，将试验溶液倒入漏斗，缓慢流入反应釜中，试验溶液的液位不能超过反应釜内部的2/3高度；

12、步骤6：摇动螺旋涡轮机构的手柄，使盖板缓慢下落，直至与反应釜密封面准确对接，安装密封螺栓；

13、步骤7：先确保进气管的阀门和排气管的阀门关闭，然后打开氮气瓶的阀门，再开启进气管的阀门，当反应釜内压力传感器显示压力与氮气瓶出口压力一致时，缓慢打开排气管的阀门，保持进气管的阀门打开状态，将反应釜内气体流通适当时间，先关闭排气管的阀门，再关闭进气管的阀门，最后关闭氮气瓶的阀门，此时反应釜内空气已经全部置换为保护气；

14、步骤8：打开控制器的电源开关，设定加热温度，启动电加热带对反应釜加热；打开变频电机的电源开关，调节到试验要求所需转速，挂架带着试片在实验溶液中旋转，开始试验；

15、步骤9：到达试验时间后，控制器关闭电加热带和变频电机，等待反应釜内温度降低到室温，反应釜内压力降低到0.1mpa后，缓慢打开排气管的阀门，释放反应釜内残余压力；

16、步骤10：将密封螺栓拆下，使得反应釜与盖板解除连接，转动螺旋涡轮机构手柄使盖板上升，从下部磁转子上取下挂架，将三个试片取出；

17、步骤11：对每个试片的表面腐蚀形貌观察记录后，使用配制的清洗液将每个试片清洗干净，再用无水乙醇清洗后烘干，逐一称重并记录；

18、步骤12：计算试片的腐蚀速率，

19、s＝[87600(w1-w2)]/(a*t*d)，

20、其中，s表示腐蚀速率，单位为毫米/年；w1表示试验前试片重量，单位为克；w2表示试验后试片重量，单位为克；a表示试片表面积，单位为平方厘米；t表示试验时间，单位为小时；d表示试片金属的密度，单位为克/立方厘米；

21、步骤13：计算试验溶液的模拟流动速度，

22、v＝6.28r*n/60，

23、其中，v表示流动速度，单位为米/秒；r为挂架的旋转半径，单位为米；n为挂架的旋转速度，单位为转/分钟；

24、步骤14：记录上述的一定腐蚀介质、温度、流速参数下，金属的腐蚀速率的数据，输出数据，即成。

25、本发明的有益效果是，包括以下几个方面：

26、1)本发明采用旋转式动态腐蚀试验结构，体积小占地少，操作运行和检查维护便捷。2)本发明设置变频电机转速控制、磁力耦合传动，试片转动速度可控可知，通过计算能获得准确流速数值，对动态腐蚀试验的重要参数进行完善，提升了试验研究质量。3)本发明在反应釜内试片架上固定试片时，采用两点固定与绝缘垫片，试片固定牢固，不会发生摇摆，挂架与试片绝缘隔离，避免电偶腐蚀的不利影响，提高了试验数据的准确性。4)本发明设置反应釜氮气保护结构，提升了试验数据的可靠性。

技术特征：

1.一种基于动态模拟的腐蚀试验装置，其特征在于：包括并排竖直固定在基座(24)上的螺旋升降杆(11)和导向杆(12)，螺旋升降杆(11)和导向杆(12)的下部共同安装有固定块(21)，固定块(21)与反应釜(20)水平固定连接，螺旋升降杆(11)和导向杆(12)的上部滑动安装有升降块(14)，升降块(14)与螺旋涡轮机构(13)传动连接，升降块(14)与盖板(1)水平固定连接；反应釜(20)本体外圆表面包裹有电加热带(22)，反应釜(20)的底板连通有排液管(23)；

2.根据权利要求1所述的基于动态模拟的腐蚀试验装置，其特征在于：所述的盖板(1)为密封的法兰结构，盖板(1)上安装有多个密封螺栓(2)，每个密封螺栓(2)向下与反应釜(20)口沿中的密封螺孔对应连接。

3.根据权利要求1所述的基于动态模拟的腐蚀试验装置，其特征在于：所述的反应釜(20)为圆柱形筒状，采用耐腐蚀的合金材料制作，反应釜(20)与盖板(1)通过密封螺栓(2)连接；反应釜(20)的法兰口沿槽中设置有密封垫圈(19)。

4.根据权利要求1所述的基于动态模拟的腐蚀试验装置，其特征在于：所述的挂架(17)采用耐蚀的合金材料制作，挂架(17)设置有三个吊挂位的挂架，按照圆周方向呈120度角均匀布置。

5.根据权利要求1所述的基于动态模拟的腐蚀试验装置，其特征在于：所述的试片(18)制作为扁长方体形状，每个试片(18)上部设置有双耳孔。

6.一种基于动态模拟的腐蚀试验方法，利用权利要求1-5任一所述的基于动态模拟的腐蚀试验装置，其特征在于，按照以下步骤实施：

技术总结
本发明公开了一种基于动态模拟的腐蚀试验装置，包括在螺旋升降杆和导向杆下部安装有固定块，固定块与反应釜连接，螺旋升降杆和导向杆上部滑动安装有升降块，升降块与螺旋涡轮机构传动连接，升降块与盖板连接；反应釜本体包裹有电加热带；盖板的轴心上下表面分别安装有上部磁转子和下部磁转子，上部磁转子与变频电机传动连接，下部磁转子向下吊挂有挂架，挂架通过绝缘垫片连接有多个试片；盖板的各个通孔中分别安装有温度传感器、压力传感器、压力表、进气管、泄压安全阀、排气管，温度传感器、压力传感器和变频电机均与控制器信号连接。本发明公开了一种基于动态模拟的腐蚀试验方法。本发明装置及方法，提高了试验数据的准确性。

技术研发人员：盛刚,任世科,柴雪娇,赵丽,刘蓉,何兴,张婷,高建苹,张军明,梁宗忠,张维燕,王璐,胡轶,张荫勋,王世祺
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23