多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元及测试结构制造技术

本发明专利技术提供一种多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元及测试结构，包括循环主管道以及同心且分离地布置在循环主管道内的中心椎体；所述中心椎体具有两端的锥头以及位于两个锥头之间的身部；在所述循环主管道的内侧壁或者在所述中心椎体的外壁沿周向设有一圈试样安装槽，所述试样安装槽是槽底宽、槽口窄的阶梯槽，在所述试样安装槽内嵌卡固定有沿周向排列的若干个试样片，相邻的试样片之间采用绝缘固定件进行隔绝；在循环主管道与中心椎体的身部相对的内壁上安装有探针。身部相对的内壁上安装有探针。身部相对的内壁上安装有探针。

【技术实现步骤摘要】
多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元及测试结构


[0001]本专利技术主要涉及石油化工、煤化工安全领域，特别涉及一种多工况下多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元及测试结构，用于快速研究复杂环境下多相冲刷、流动腐蚀、气蚀单一或耦合机理及规律，为承压设备损伤安全边界设置和风险评估提供数据支撑，指导承压设备复杂环境下损伤速率预测和安全防控。

技术介绍

[0002]石油化工、煤化工装置承压设备内服役环境严苛，存在多相冲蚀、气蚀，多介质流动腐蚀等多机理耦合损伤，常造成装置非计划停工，严重影响装置长周期安全运行。目前，现场为防止多机理耦合损伤，常基于API 571、GB/T 30579等标准和金属腐蚀手册，查询各损伤机理不同工艺参数(如流速、腐蚀介质浓度)下腐蚀速率和临界设防值，然而，现有数据多是针对基于单一损伤机理，缺乏多相冲蚀、气蚀，多介质流动腐蚀等多机理耦合损伤速率的预测数据及模型，多机理耦合作用机制也不明。因此，需要通过实验来模拟现场严苛服役环境，研究这些多机理耦合作用机制，测量耦合损伤下的损伤边界和损伤速率，从而有效指导承压设备复杂环境下腐蚀预测和安全防控。
[0003]目前，国内外常用实验测试装置有三种，即旋转搅拌式、喷射式和环路式。旋转搅拌式和喷射式试样装置无法模拟流动状况对损伤的影响，与真实损伤过程存在一些差异。环路式试验装置多用于模拟实际长输和天然气/油气开采管道水砂/油砂体系中不同流动状况下冲蚀、流动腐蚀，鲜有针对石油化工、煤化工严苛工况下的冲蚀腐蚀装置；同时，该装置实验周期长，多工况同步测试多采用不同的分支测试管路来进行，导致设备较大，操作和控制难，实验效率低；此外，现有环路式试验装置大多无法做多相气蚀、20m/s以上高流速下冲蚀等实验研究。

技术实现思路

[0004]为了大幅提升环路式试验装置实验效率和缩短实验周期，高效研究多工况下多相冲蚀、气蚀，多介质流动腐蚀等多机理耦合损伤机理及规律，本专利技术在不增加环路式试验装置体积的前提下，设计一种多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元及测试结构，有效解决了实验工况多导致实验周期长的问题，实现多工况下多相冲刷与流动腐蚀损伤管路加速试验，为承压设备损伤安全边界设置和风险评估提供数据支撑，指导承压设备复杂环境下腐蚀预测和安全防控。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元，其特征在于，包括循环主管道以及同心且分离地布置在循环主管道内的中心椎体；
[0007]所述中心椎体具有两端的锥头以及位于两个锥头之间的身部；
[0008]在所述循环主管道的内侧壁或者在所述中心椎体的外壁沿周向设有一圈试样安装槽，所述试样安装槽是槽底宽、槽口窄的阶梯槽，在所述试样安装槽内嵌卡固定有沿周向
排列的若干个试样片，相邻的试样片之间采用绝缘固定件进行隔绝；
[0009]在循环主管道与中心椎体的身部相对的内壁上安装有探针。
[0010]所述的多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元，其中，在试样安装槽的轴向一侧设有供单个试样片以及单个绝缘固定件依次交替进出的试样固定槽，试样固定槽中固定有试样固定件，试样固定件与试样片接触的一侧采用橡胶垫隔绝，使试样安装槽中的试样片无法从轴向脱离。
[0011]所述的多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元，其中，所述循环主管道由进侧测试段与出侧测试段连接组成，或者由进侧测试段、出侧测试段以及连接在进侧测试段以及出侧测试段之间的至少一个中间测试段组成。
[0012]所述的多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元，其中，所述进侧测试段的入口端与管道缩径结构相接，所述出侧测试段的出口端与管道扩径结构相接。
[0013]所述的多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元，其中，所述中心椎体具有两端的锥头以及位于两个锥头之间的身部，所述身部的外侧壁上对应于进侧测试段以及出侧测试段分别沿周向设有至少三个凸起，而所述进侧测试段以及出侧测试段分别对应于各凸起设有固定螺母，所述固定螺母拧入所述凸起，而将所述中心椎体固定在所述进侧测试段以及出侧测试段内部并呈同心分离状态。
[0014]所述的多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元，其中，所述探针是壁面剪切力探针和/或三电极腐蚀探针。
[0015]所述的多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元，其中，所述中心椎体为中心突扩椎体、中心突缩椎体、中心突扩缩椎体或中心突缩扩椎体；所述试样片安装槽布置在各突扩面和/或突缩面上。
[0016]所述的多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元，其中，布置在各突扩面和/或突缩面上的试样片安装槽的底面为平面状或曲面状。
[0017]一种多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速测试结构，其特征在于，包括加压泵、搅拌泵以及使加压泵、搅拌泵循环连接的循环管道，在循环管道的稳定直管区域中接入有所述的多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元。
[0018]本专利技术在不增加环路式试验装置体积的前提下，设计一种多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元及测试结构，有效解决了实验工况多导致实验周期长的问题，实现多工况下多相冲刷与流动腐蚀损伤管路加速试验，为承压设备损伤安全边界设置和风险评估提供数据支撑，指导承压设备复杂环境下腐蚀预测和安全防控。
附图说明
[0019]图1是多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元的第一实施例的剖视结构图；
[0020]图2、图3分别是图1中的进侧测试段、出侧测试段的立体图；
[0021]图4是图1中的中心椎体的立体图；
[0022]图5、图6、图7、图8分别是剪切力探头、试样片、绝缘固定件、试样固定件的立体图；
[0023]图9、图10是管道试样安装槽的两种不同的截面形状示意图；
[0024]图11是多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元的第二实施例的剖视结构图；
[0025]图12是图11中的中心椎体的立体图；
[0026]图13是图12的第一种试样片安装结构的A
‑
A剖面图；
[0027]图14、图15、图16分别是图12的第一种试样片安装结构所采用的斜面试样片、斜面绝缘固定件、斜面试样固定件的立体图；
[0028]图17是图12的第二种试样片安装结构的A
‑
A剖面图；
[0029]图18、图19、图20分别是图12的第二种试样片安装结构所采用的曲面试样片、曲面绝缘固定件、曲面试样固定件的立体图；
[0030]图21是多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元的第三实施例的剖视结构图；
[0031]图22是多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元的第四实施例的剖视结构图；
[0032]图23是多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元的第五实施例的剖视结构图；
[0033]图24是多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元的第六实施例的剖视结构图；
[0034]图25是本专利技术的测试结构示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元，其特征在于，包括循环主管道以及同心且分离地布置在循环主管道内的中心椎体；所述中心椎体具有两端的锥头以及位于两个锥头之间的身部；在所述循环主管道的内侧壁或者在所述中心椎体的外壁沿周向设有一圈试样安装槽，所述试样安装槽是槽底宽、槽口窄的阶梯槽，在所述试样安装槽内嵌卡固定有沿周向排列的若干个试样片，相邻的试样片之间采用绝缘固定件进行隔绝；在循环主管道与中心椎体的身部相对的内壁上安装有探针。2.根据权利要求1所述的多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元，其特征在于，在试样安装槽的轴向一侧设有供单个试样片以及单个绝缘固定件依次交替进出的试样固定槽，试样固定槽中固定有试样固定件，试样固定件与试样片接触的一侧采用橡胶垫隔绝，使试样安装槽中的试样片无法从轴向脱离。3.根据权利要求1所述的多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元，其特征在于，所述循环主管道由进侧测试段与出侧测试段连接组成，或者由进侧测试段、出侧测试段以及连接在进侧测试段以及出侧测试段之间的至少一个中间测试段组成。4.根据权利要求3所述的多相冲蚀与流动腐蚀耦合损伤加速试验单元，其特征在于，所述进侧测试段的入口端与管道缩径结构相接，所述出侧测试段的出口端与管道扩径结构相接。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昇，何萌，姜海一，谢国山，刘娟波，李志峰，李秀峰，郭璟倩，
申请(专利权)人：中国特种设备检测研究院，
类型：发明
国别省市：