本发明专利技术公开了一种可调式气液固三相流冲蚀磨损试验装置，包括气流控制模块、出砂模块、供液模块、冲蚀试验模块和数据采集模块；所述气流控制模块为试验提供稳定可控的气相；所述出砂模块为试验提供具有高分散性和均匀性的固相；所述供液模块为试验提供液相；所述冲蚀试验模块和数据采集模块用于还原实现弯管冲蚀和射流冲蚀两种工况并进行实验结果数据提取。本发明专利技术采用喷射式和管流式相结合的方式，可用于模拟管流式和喷射式工况下冲蚀磨损，满足试验室当前在管流式和喷射式冲蚀磨损方面的多介质耦合冲蚀研究需求，通过节流器和弹性砂袋实现固液分离，提高砂料分散性和均匀性，为多相流冲蚀特性与磨损演变规律提供实物验证途径和科学理论依据。证途径和科学理论依据。证途径和科学理论依据。
【技术实现步骤摘要】
一种可调式气液固三相流冲蚀磨损试验装置
[0001]本专利技术涉及管道冲蚀
，特别涉及一种可调式气液固三相流冲蚀磨损试验装置。
技术介绍
[0002]冲蚀是指金属表面与流体介质间由于高速相对运动而引起的金属磨损现象，是管道破坏和设备失效的重要原因。在长输管线中冲蚀破坏主要发生在弯头、三通等管件，尤其在迎流壁面处极易发生磨损失效，不仅致使管道壁厚减薄，降低使用年限，甚至会造成钻孔裂缝、承压能力降低引发油气资源泄漏等恶性事故。此外石油勘探中磨料射流破岩割缝钻进时，固相磨料在高压流体携带下会对管柱内壁造成较严重的冲蚀作用，随着脉冲射流破岩技术的发展和广泛应用，气液两相流的冲蚀特性和磨损演变规律也是国内外冲蚀领域研究重点。
[0003]目前大多冲蚀磨损试验装置仅提供单一管流或喷射冲蚀工况，循环浆料采用混合收集装置，砂粒浓度不易调节，仅可以考虑冲击速度、颗粒浓度、靶材硬度等有限变量，不能模拟实现气固、固液及气液固等多种介质耦合工况。
技术实现思路
[0004]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种可调式气液固三相流冲蚀磨损试验装置，该装置采用喷射式和管流式相结合的方式，可用于模拟管流式和喷射式工况下冲蚀磨损，解决了传统试验室相似试验研究少，测试起来不方便不准确的问题，本专利技术可以满足试验室当前在管流式和喷射式冲蚀磨损方面的多介质耦合冲蚀研究需求，通过节流器和弹性砂袋实现固液分离，提高砂料分散性和均匀性，本专利技术可以同时进行冲蚀失重试验及冲蚀形貌研究，减少试验周期，适用于对各种影响因素下材料耐磨性能测试和冲蚀磨损规律的研究，为多相流冲蚀特性与磨损演变规律提供实物验证途径和科学理论依据。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种可调式气液固三相流冲蚀磨损试验装置，包括气流控制模块、出砂模块、供液模块、冲蚀试验模块和数据采集模块；
[0007]所述气流控制模块为试验提供稳定可控的气相；
[0008]所述出砂模块为试验提供具有高分散性和均匀性的固相；
[0009]所述供液模块为试验提供液相；
[0010]所述冲蚀试验模块和数据采集模块用于还原实现弯管冲蚀和射流冲蚀两种工况并进行实验结果数据提取。所述气流控制模块包括空压机1、气流缓冲罐2、调节阀一31、调节阀二32、不锈钢连接管一41和不锈钢连接管二42，所述空压机1与气流缓冲罐2通过不锈钢连接管一41连接，对高压气体进行稳压缓冲，随后经过电磁流量计5，通过调节阀一31获取用于试验的注气流量；调节阀二32用于调节液相流速，不锈钢连接管二42用于连接空压
机1和气流缓冲罐2。
[0011]所述出砂模块包括设置在不锈钢连接管二42位置的砂料漏斗6、设置在不锈钢储液桶18位置的弹性砂袋17和设置在不锈钢连接管二42位置的节流器7，砂料漏斗6通过不锈钢连接管二42与空压机1连接并导通，砂料通过不锈钢连接管二42进入节流器7内，形成均匀气固混合物；不锈钢储液桶18用于存储完成试验后的液相，弹性砂袋17用于存储完成试验后的固相，实现固相与液相分离。
[0012]所述供液模块包括与不锈钢连接管二42相连的供液模块泥浆泵19、调节阀二32和与弹性砂袋17相连的不锈钢储液桶18，所述不锈钢储液桶18与泥浆泵19通过不锈钢连接管三43连接，实现液体循环利用；所述泥浆泵19用于实现液相的压送与循环。
[0013]所述冲蚀试验模块包括在不锈钢连接管四44位置设置的喷射室14、喷嘴13和滑动支架11，不锈钢连接管二42通过法兰接口12连接喷嘴13，滑动支架11与带孔冲蚀弯管9连接，在喷射室14位置设置的试样夹持器16，式样夹持器16位置设置的块状试样15，在带孔冲蚀弯管9位置设置的试样挂片10。
[0014]所述滑动支架11连接喷射室14和带孔冲蚀弯管9，通过所述法兰接口12与所述不锈钢连接管二42连接模拟管流式和射流式两种工况；所述浆料从喷嘴13喷射至块状试样10表面上造成冲蚀磨损后，由不锈钢连接管四44回流至弹性砂袋17和不锈钢储液桶18，实现砂液分离循环利用。
[0015]所述试样挂片10在加工制作过程中分两类制作，第一类试样挂片采用光滑加工工艺，便于模拟无损管道冲蚀磨损工况；第二类试样挂片采用凹坑加工工艺，试样挂片圆心位置钻刻形成0.5毫米深度凹坑，便于模拟含腐蚀坑管道冲蚀磨损工况。
[0016]所述数据采集模块包括电子天平20、隔膜压力表8、电磁流量计5、成像显微镜21和计算机22，分别用于记录冲蚀试验模块的砂浆含水率、流量参数、试样失重率和表面形貌，所述电子天平20用于称重计算所述砂料含水率及试样被冲蚀前后的重量，所述成像显微镜21用于采集块状试样15和试样挂片10被冲蚀后的表面形貌，并可随所述表面形貌中表面冲蚀磨损裂纹的长度、宽度、裂缝边缘宽度拉线测量，所述计算机22用于接收保存所述表面形貌图片。
[0017]所述喷射室14为全透明的高强度玻璃室，便于喷射介质在块状试样15表面呈现冲蚀演示试验过程，所述块状试样15被试样夹持器16固定在喷射室14壁上，块状试样15中心垂直平面分别呈一定角度。
[0018]所述块状试样15加工成大小为25mm
×
25mm
×
5mm的试块，加工好的试样先用砂纸打磨去除加工造成的表面凹坑、毛刺等缺陷，以备试验。
[0019]所述式样夹持器16前端设置旋转接口，实现0
‑
90
°
连续可调，这样避免了只能进行特定角度下的冲蚀样貌研究，使得角度对比试验结果更具连续性，且方便拿取操作。
[0020]所述喷嘴13与试样夹持器16之间的角度设置为倾斜45度，试样夹持器16前端采用可旋转接口，根据所需角度实现块状试样15与喷嘴13在0
‑
90
°
可调。
[0021]所述带孔冲蚀弯管9为全透明高强度90
°
玻璃弯管，曲率半径为1.5倍弯管外径，便于观察冲蚀过程，可以更贴切的模拟输气管道工程实际。
[0022]所述孔冲蚀弯管9外壁处依次排布12个直径1厘米的圆孔，所述试样挂片10为直径1厘米的圆形铁片，由定型胶依次粘贴于带孔冲蚀弯管9的孔隙内，并保证试样挂片10与带
孔冲蚀弯管9内壁平齐，可模拟管道冲蚀工程实际。所述隔膜压力表8和所述电磁流量计5经采集处理系统连接至所述计算机22，所述采集处理系统可控制调节试验装置、记录处理试验数据。
[0023]所述的电子天平20为LP503型电子天平称重，精度为0.1毫克。
[0024]所述的成像显微镜21为双层机械移动式，配1200万像素，可拍照录像，并可做报表导出，兼带测量软件，精度为0.001微米。
[0025]冲蚀试验完成后采用LP503型电子天平称重(精度为0.1mg)，称重多次取平均值计算试样失重率；基于成像显微镜分析试样表面形貌特征，将试样固定在载物台上，调试好需要的角度和光路，矫正比例尺寸，对试本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可调式气液固三相流冲蚀磨损试验装置，其特征在于，包括气流控制模块、出砂模块、供液模块、冲蚀试验模块和数据采集模块；所述气流控制模块为试验提供稳定可控的气相；所述出砂模块为试验提供具有高分散性和均匀性的固相；所述供液模块为试验提供液相；所述冲蚀试验模块和数据采集模块用于还原实现弯管冲蚀和射流冲蚀两种工况并进行实验结果数据提取。2.根据权利要求1所述的一种可调式气液固三相流冲蚀磨损试验装置，其特征在于，所述气流控制模块包括空压机(1)、气流缓冲罐(2)、调节阀一(31)、调节阀二(32)、不锈钢连接管一(41)和不锈钢连接管二(42)，所述空压机(1)与气流缓冲罐(2)通过不锈钢连接管一(41)连接，对高压气体进行稳压缓冲，随后经过电磁流量计(5)，通过调节阀一(31)获取用于试验的注气流量；调节阀二(32)用于调节液相流速，不锈钢连接管二(42)用于连接空压机(1)和气流缓冲罐(2)。3.根据权利要求1所述的一种可调式气液固三相流冲蚀磨损试验装置，其特征在于，所述出砂模块包括设置在不锈钢连接管二(42)位置的砂料漏斗(6)、设置在不锈钢储液桶(18)位置的弹性砂袋(17)和设置在不锈钢连接管二(42)位置的节流器(7)，砂料漏斗(6)通过不锈钢连接管二(42)与空压机(1)连接并导通，砂料通过不锈钢连接管二(42)进入节流器(7)内，形成均匀气固混合物；不锈钢储液桶(18)用于存储完成试验后的液相，弹性砂袋(17)用于存储完成试验后的固相，实现固相与液相分离。4.根据权利要求1所述的一种可调式气液固三相流冲蚀磨损试验装置，其特征在于，所述供液模块包括与不锈钢连接管二(42)相连的供液模块泥浆泵(19)、调节阀二(32)和与弹性砂袋(17)相连的不锈钢储液桶(18)，所述不锈钢储液桶(18)与泥浆泵(19)通过不锈钢连接管三(43)连接，实现液体循环利用；所述泥浆泵(19)用于实现液相的压送与循环。5.根据权利要求1所述的一种可调式气液固三相流冲蚀磨损试验装置，其特征在于，所述冲蚀试验模块包括在不锈钢连接管四(44)位置设置的喷射室(14)、喷嘴(13)和滑动支架(11)，不锈钢连接管二(42)通过法兰接口(12)连接喷嘴(13)，滑动支架(11)与带孔冲蚀弯管(9)连接，在喷射室(14)位置设置的试样夹持器(16)，式样夹持器(16)位置设置的块状试样(15)，在带孔冲蚀弯管(9)位置设置的试样挂片(10)。6.根据权利要求5所述的一种可调式气液固三相流冲蚀磨损试验装置，其特征在于，所述滑动支架(11)连接喷射室(14)和带孔冲蚀弯管(9)，通过所述法兰接口(12)与所述不锈钢连接管二(42)连接模拟管流式和射流式两种工况；所述浆料从喷嘴(13)喷射至块状试样(10)表面上造成冲蚀磨损后，由不锈钢连接管四(44)回流至弹性砂袋(17)和不锈钢储液桶(18...
【专利技术属性】
技术研发人员：李新宏，韩子月，张认认，刘亚洲，胡亚平，贾明汭，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：
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