[实用新型]海水管系金属构件冲刷腐蚀试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种试验设备，尤其涉及一种海水管系金属构件冲刷腐蚀试验装置。

背景技术

在海洋工程中冲刷腐蚀屡见不鲜，由于冲刷腐蚀造成的退化和侵蚀使管道、容器、热交换器等海洋设备遭受损坏，由此增加生产成本、造成延期、增加保养成本，更严重时会造成重大安全事故。冲刷腐蚀是一种危害较大的局部腐蚀，比单纯的腐蚀和单纯的机械磨损严重得多，设备受到冲刷腐蚀时会加速其损坏，从而使设备的使用寿命大大缩短。为了减轻这些问题，提前测试接近实际使用情况下各种材料的耐冲刷腐蚀性能是非常有实用价值的。

冲刷腐蚀(Erosion-Corrosion)是金属表面与腐蚀流体由于高速相对运动而引起的金属损坏现象，是材料受到冲刷和腐蚀协同作用的结果。冲刷腐蚀是一个很复杂的过程，影响因素很多，材料本身的化学成分、组织结构、机械性能、硬度、表面粗糙度、耐蚀性能等是一个方面；而介质的温度、PH值、溶解氧、各种活性离子的浓度、粘度、密度、固相和气相在液相中的含量、固相颗粒和硬度是另一方面；并且过滤部件的形状、流体的流速和流态也具有很大影响，因为不同的流速流态会使流体对材料表面产生不同的力学效果，较其他因素，PH值、温度和流速对冲刷腐蚀的影响最为明显。

PH值不同的水体，金属腐蚀率不同，是由于表面生成膜的性质和成分不同所致。只有当介质中加入了足够的氧化剂，有钝化特性的金属才能产生钝态，而不具有钝化特性的金属，氧的存在，特别是在中性条件下，将加速阳极金属的溶解。随着温度的上升，电化学反应的动力学参数及氧的扩散系数增加，但是溶解氧量减少，而且温度的上升会改变金属表面膜的特性及金属再钝化能力。不同的情况，升高温度即可能使金属腐蚀率降低，亦可能使金属腐蚀率提高。通过试验可以得到不同温度下的金属腐蚀率。水体流速在冲刷腐蚀中起重要作用，影响冲刷腐蚀机理。增加腐蚀可以是通过增加氧气、二氧化碳等腐蚀剂与金属表面接触的供应量或者是通过减少表面静态膜的厚度，使金属离子等腐蚀产物的扩散与转移增大。较低的流速也可能由于阻止了引起缝隙腐蚀的污泥或尘垢的沉积而降低腐蚀。因此不同流速对金属腐蚀影响不同。

随着国内外对海洋相关产业建设投入的不断加大，使得国内外对海洋产业相关设备的研究也更加深入。针对海洋设施重要设备之一的热交换管在海水淡化、滨海电厂、舰船等设备中冲刷腐蚀严重的问题，国内外也做了大量研究，提出了一些有效的试验方法：1)模拟装置——在实验室内模拟实际环境水体介质，用动力推动水流并流经金属表面，用重量法测出金属的腐蚀率。此种模拟装置常用的是管流装置，水泵作为动力推动水体流经管道的金属表面，此法的优点在于管道设计、水体流速、水体组成的模拟性与实际一致。2)旋转圆盘法——借助高速转动的心轴，对于旋转圆盘试样，可在圆盘端面距中心不同距离处得到不同的相对速度，改变旋转速度和圆盘直径可在圆盘试样上建立一系列不同的圆周速度，使用相同尺寸的圆盘试样和同样的旋转速度可以相对比较金属材料的耐冲刷腐蚀性能，但要求试样足够大，以便能观测到临界速度范围，还可以将试样改进，做成旋转圆盘电极，测出工作电极的极化曲线，计算出金属的腐蚀率。旋转圆盘电极法已在研究电极过程动力学和腐蚀机理方面得到了广泛的应用。3)旋转圆柱法——上法中试样和心轴垂直，而本法试样和心轴平行这样圆柱试样上的每一点速度相同，通过改变心轴旋转速度，可获得一系列不同的圆周速度。同样，亦可将试样改进，作成旋转圆柱电极，测出工作电极的极化曲线，计算出金属腐蚀率。目前，已有用此法研究冲刷腐蚀行为。4)速喷射测试法——将试样置于管口的喉管部位，水体流经管口冲刷试样，用重量法测出其腐蚀率，此法便于水体速度的控制和测量，安装多个平行管道可同时测量多个样品。5)冲击流法——将固定试样或旋转试样暴露于高速射流或飞沫冲击之下，用重量法测出其腐蚀率。

经对现有技术文献的检索发现，丁一刚等在《材料保护》2001，34(11)发表的《金属在液固两相流中的冲刷腐蚀》中综述了国内外对液固两相流的冲刷腐蚀体系开展的研究。郑玉贵等在《管流式液固双相流冲刷腐蚀试验装置》2001，ZL00253528.9中介绍了一种管流式液固双相流冲刷腐蚀试验装置，该装置能在高流速条件下测量流体局部流速流态的分布。李成明等在《一种测试材料抗腐蚀冲蚀性能的装置》2001，ZL00243391.5中介绍了一种测试材料抗腐蚀冲蚀性能的装置，该装置适于被测试样是动态、静态或其结合，采用的是旋转磨盘的结构，具有一机多用的功能，可测量液固两相的冲蚀作用。