【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料防腐，具体而言，尤其涉及一种弯管冲刷腐蚀试验装置及方法。
技术介绍
1、在生产工程装置内部、装置和装置之间布满了纵横交错、结构复杂的管路系统，这些管路系统是生产产品的大动脉，将整个生产串联起来构成一个整体。弯管是管路系统的主要部分之一，在工作中它们不仅承受着来自工艺要求带来的压力等外在条件，而且要抵抗来自流体的高频冲刷腐蚀，甚至是流体本身具有腐蚀性。弯管在加工成型过程中材料的塑性变形大、形变不均匀，引起弯管部位应力集中，在流体冲刷下，弯管极易发生局部损伤，而且破坏形式复杂。另外，流体经过弯管突变时不可避免地导致湍流增加，致使冲刷腐蚀加剧，特别是当流体中含有固体颗粒时，弯管的局部损伤会更加明显。在流体长期、湍流、高频、大载荷冲刷作用下，会造成弯管不同程度的管壁减薄，甚至穿孔。这些复杂因素严重影响着弯管部位的长周期、安全化运行，是整个管路系统中最薄弱的环节，长期运行存在极大的腐蚀穿孔失效风险，给生产安全带来巨大隐患。
2、引起弯管冲刷腐蚀的原因主要有二个方面：一方面介质的高速冲刷，导致弯管壁面不能形成保护膜，加速管壁金属氧化物的脱落，使管壁的减薄速率加快，该因素主要与介质的流速和壁面剪切应力的大小有关；另一个方面管中液相介质的沉积会引起腐蚀，比如，强电解质溶解在液相介质中，一旦聚集在管壁上就会形成酸性的环境，腐蚀管壁，该因素主要与管中液相介质的成分有关。弯管冲刷腐蚀是一种局部腐蚀，在弯管不同部位湍流强度不同，因而弯管表现出的腐蚀特征不同，现有的试验装置无法实现流体湍流型态，以及控制和表征流体强度，无
3、公开的“一种石油炼化厂静设备工作环境的模拟装置及评价方法”(cn111595762a)，该专利技术模拟一种高温、高压、潮湿分为交互所用的静态环境，不涉及动态腐蚀。
4、公开的“一种弯管冲刷腐蚀测试装置以及模拟场站”(cn211877665u)，该技术模拟弯管冲刷腐蚀，采用的试样形成弯管角度，流体对其进行冲刷的方式。无法确认是否产生湍流型态，不能控制湍流大小。
5、公开的“一种简易高效的多用途冲刷腐蚀实验设备”(cn20190100010.5)，该专利解决了高腐蚀性流动介质(如熔融金属)对试样夹具严重破坏的问题，提供了这一种能够同时进行多试样、多参数的建议高效的冲刷腐蚀试验设备。没有对冲刷流体流型进行控制，不能实现湍流冲刷。
6、公开的“一种模拟不同倾角弯管冲刷腐蚀的在线监测试验装置”(cn106644920a)，该专利模拟管道运行环境腐蚀，实现模拟管道内壁冲刷和不同倾角弯管冲刷腐蚀。首先，采用喷射式直喷试样，通过调整试样角度实现不同角度弯管冲刷腐蚀。众多研究表明喷射式方式流体强度较大，不能很好的模拟实际工况条件，其冲刷比实际情况严重。也没有体现湍流对弯管部位冲刷的影响。对弯管冲刷腐蚀模拟性较差。其次，该专利技术装置设计实现不了管道上部无液体介质状态，随着循环进行，管道必定会被液体填满，这样顶部不会形成温差。另外，实现管流式冲刷腐蚀需要对工作段的长度和进流速度进行设计，该专利均没有设计，这样在腐蚀箱内极有可能是相对静态，达不到冲刷腐蚀状态。
7、上述公开的专利不涉及冲刷腐蚀，或者不能控制流体型态、强度以及角度。另外，上述专利技术工艺复杂，不能实现嵌入式，耗费成本高。为了解决上述专利技术的缺陷，本专利技术采用喷射流体冲击管道流体构造湍流型态，模拟弯管工况冲刷腐蚀环境，进而测试材料的冲刷腐蚀性能。
技术实现思路
1、根据上述提出的技术问题，而提供一种弯管冲刷腐蚀试验装置及方法。
2、本专利技术采用的技术手段如下：
3、一种弯管冲刷腐蚀试验装置，包括：试样架、喷射部件、配量泵和储液罐，试样固定在试样架上，所述试样架置于管流式冲刷腐蚀试验设备工作段的箱体内，管流式冲刷腐蚀试验设备的工作段管道为试样提供管道流体，管道流体冲刷试样表面；
4、所述喷射部件、配量泵和储液罐依次通过管道相连，所述配量泵和储液罐位于箱体的外部，所述配量泵用于将储液罐中的流体输送至喷射部件，所述喷射部件的喷射端位于箱体的内部，用于将流体喷射至试样表面，同时形成喷射流体，所述喷射流体冲击试样表面的管道流体。
5、进一步地，还包括旋转部件，所述喷射部件与旋转部件相连，所述旋转部件用于调整喷射部件喷射流体的角度。
6、进一步地，喷射角度为喷射流体与管道流体所夹锐角，喷射角度的范围为0～90°。
7、进一步地，所述旋转部件上设置有角度指示仪，用于显示喷射流体喷射角度，精准到1°。
8、进一步地，喷射流体方向为喷射管道中轴线，管道流体方向为管流式冲刷腐蚀设备工作段试样表面流体冲刷方向。
9、进一步地，所述喷射部件与配量泵的连接管道上设有第一流量计，用于测量喷射流体的流量。
10、进一步地，所述试样的表面中轴处设有第二流量计，用于测量中轴处流体流量。
11、进一步地，所述喷射流体冲击管道流体，使流体形成漩涡，并且进入相邻流层，使流体转变为湍流，该湍流冲刷试样表面，通过调整管道流体流量、喷射流体流量和角度构造不同强度和角度的湍流流体来冲刷试样，实现模拟不同角度弯管冲刷腐蚀试验。
12、进一步地，喷射流体冲击管道流体后形成的流体是否为湍流型态以及强度均通过雷诺数re来表征：
13、
14、式中，ρ、v、η分别为流体的密度(kg/m3)、速度(m/s)和动力粘性系数(pa·s)，d为特征长度(m)；圆形管道中，d为圆管直径；方形管道中，d＝2ab/(a+b)，a，b分别为方管的长度和宽度；
15、流体的速度为试样表面中轴处流体速度，通过第二流量计算获得；
16、雷诺数re≥4000时，流体型态为湍流。
17、进一步地，配量泵输送的喷射流体的流量大于3.5m3/h。
18、进一步地，为了模拟不同角度弯管冲刷腐蚀工况，试样表面流体构造为湍流型态，应使雷诺数re≥4000，那么，喷射距离(喷射部件喷头到试样表面距离)与试样表面流速(第二流量计测量)情况为：试样表面流速范围2m/s～160m/s，喷射距离范围50mm～350mm，两者呈反比关系。
19、进一步地，所述储液罐中配备搅拌器，用于使固相和液相混合均匀，所述储液罐中贮存的试验介质为单相的流体，或包含泥沙等固相的多相流体，固相浓度不超过30％。
20、本专利技术还提供了一种弯管冲刷腐蚀试验装置的试验方法，包括如下步骤：
21、步骤一、将弯管冲刷腐蚀试验装置嵌入至管流式冲刷腐蚀试验设备，密封；
22、步骤二、将平板试样加工至合适尺寸，脱脂后，装入试样架固定；
23、步骤三、通过旋转部件将喷射部件调整到喷射目标角度，并通过角度指示仪读取喷射角度；
24、步骤四、通过管流式冲刷腐蚀试验设备的工作段管道为试样提供管道流体；通过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种弯管冲刷腐蚀试验装置，其特征在于，包括：试样架(1)、喷射部件(3)、配量泵(8)和储液罐(9)，试样(2)固定在试样架(1)上，所述试样架(1)置于管流式冲刷腐蚀试验设备工作段的箱体(4)内，管流式冲刷腐蚀试验设备的工作段管道为试样(2)提供管道流体，管道流体冲刷试样(2)表面；
2.根据权利要求1所述的弯管冲刷腐蚀试验装置，其特征在于，还包括旋转部件(5)，所述喷射部件(3)与旋转部件(5)相连，所述旋转部件(5)用于调整喷射部件(3)喷射流体的角度。
3.根据权利要求2所述的弯管冲刷腐蚀试验装置，其特征在于，喷射角度为喷射流体与管道流体所夹锐角，喷射角度的范围为0～90°，喷射流体的流量大于3.5m3/h。
4.根据权利要求2或3所述的弯管冲刷腐蚀试验装置，其特征在于，所述旋转部件(5)上设置有角度指示仪(6)，用于显示喷射流体喷射角度，精准到1°。
5.根据权利要求1所述的弯管冲刷腐蚀试验装置，其特征在于，所述喷射部件(3)与配量泵(8)的连接管道上设有第一流量计(7)，用于测量喷射流体的流量。
6.根据
7.根据权利要求1所述的弯管冲刷腐蚀试验装置，其特征在于，所述喷射流体冲击管道流体，使流体形成漩涡，并且进入相邻流层，使流体转变为湍流，该湍流冲刷试样(2)表面，通过调整管道流体流量、喷射流体流量和角度构造不同强度和角度的湍流流体来冲刷试样(2)，实现模拟不同角度弯管冲刷腐蚀试验。
8.根据权利要求1或7所述的弯管冲刷腐蚀试验装置，其特征在于，喷射流体冲击管道流体后形成的流体是否为湍流型态以及强度均通过雷诺数Re来表征：
9.根据权利要求1所述的弯管冲刷腐蚀试验装置，其特征在于，所述储液罐(9)中配备搅拌器，用于使固相和液相混合均匀，所述储液罐(9)中贮存的试验介质为单相的流体，或包含泥沙固相的多相流体，固相浓度不超过30％。
10.一种如权利要求1-9任意一项权利要求所述的弯管冲刷腐蚀试验装置的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种弯管冲刷腐蚀试验装置，其特征在于，包括：试样架(1)、喷射部件(3)、配量泵(8)和储液罐(9)，试样(2)固定在试样架(1)上，所述试样架(1)置于管流式冲刷腐蚀试验设备工作段的箱体(4)内，管流式冲刷腐蚀试验设备的工作段管道为试样(2)提供管道流体，管道流体冲刷试样(2)表面；
2.根据权利要求1所述的弯管冲刷腐蚀试验装置，其特征在于，还包括旋转部件(5)，所述喷射部件(3)与旋转部件(5)相连，所述旋转部件(5)用于调整喷射部件(3)喷射流体的角度。
3.根据权利要求2所述的弯管冲刷腐蚀试验装置，其特征在于，喷射角度为喷射流体与管道流体所夹锐角，喷射角度的范围为0～90°，喷射流体的流量大于3.5m3/h。
4.根据权利要求2或3所述的弯管冲刷腐蚀试验装置，其特征在于，所述旋转部件(5)上设置有角度指示仪(6)，用于显示喷射流体喷射角度，精准到1°。
5.根据权利要求1所述的弯管冲刷腐蚀试验装置，其特征在于，所述喷射部件(3)与配量泵(8)的连接管道上设有第一流量计(7)，用于测量...
【专利技术属性】
技术研发人员：艾芳芳，陈义庆，高鹏，钟彬，李琳，王储，伞宏宇，沙楷智，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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