[發明專利]彎管可視化圖像監測流動腐蝕試驗裝置

有效

• 申請號: 202010259102.0
• 申請日: 2020-04-03
• 公開（公告）號: CN111474110B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 周昊;張建偉;馬鴻雁;李恩田;朱媛媛;任瑩;張禹
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02;G01N17/00
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 鄭云

本發明提供了一種彎管可視化圖像監測流動腐蝕試驗裝置，包括彎管上游直管段、彎管流動腐蝕管段、彎管下游直管段、高速攝像儀和電化學測試相關電極。本發明通過高速攝像儀可以對彎管內進行跟蹤拍攝，通過電化學測試相關電極可在彎管段構建三電極系統，利用電化學測試法和重量法對管道彎管多相流局部流動腐蝕進行測試研究，能有效模擬并對彎管內流體的流動腐蝕過程進行直觀的監測、研究，開展不同介質、不同流速、彎管軸向不同環向截面和彎管環向截面不同位置處的管流流動腐蝕測試，對管道內的多相流流型、流態、腐蝕狀態和流體流動腐蝕過程進行全程監控；各部件及相關電極易于拆卸、安裝和更換，且電化學測試相關電極結構簡單，插入電極數量少。

技術領域

本發明涉及流動腐蝕研究技術領域，尤其涉及一種彎管可視化圖像監測流動腐蝕試驗裝置。

背景技術

流動腐蝕是金屬表面與腐蝕性流體之間由于高速相對運動而引起的金屬損壞現象，是材料受機械沖刷和電化學腐蝕協同作用的結果，是一種危害性較大的局部腐蝕。在多相流混輸管道中，輸送介質為氣、液、固多相介質，管內流體的流態復雜，在流體流速較高時，管件的流動腐蝕失效問題尤為突出。管道流動腐蝕失效是腐蝕與流動耦合作用的結果，是一個十分復雜的過程，它與管道流量、管道幾何構造、管壁材料、流體性質及流動狀態、固體顆粒含量、顆粒形狀、顆粒粒徑等諸多因素均有關系。彎管是流體輸送管線中不可或缺的零部件，但由于其幾何形狀的復雜性，造成流體流態及固體顆粒的運動在彎管處發生明顯變化，導致彎管受流動腐蝕的破壞程度遠遠大于直管段，并且在彎管不同部位的腐蝕行為存在較大差異。流體動力學參數作為影響流動腐蝕的主要因素，在彎管位置其影響更為顯著。流體流經彎管產生二次流現象，導致大量旋渦產生；在彎管不同位置，流速、固體沙粒的濃度和沖擊角度存在差異。這些因素相互作用，使彎管的流動腐蝕機理變得相當復雜。因此，弄清流體動力學因素對彎管段流動腐蝕的作用機理，對建立有效的防護措施、提高輸送管道的安全性具有重要意義。

在實驗室內開展模擬工藝條件下的實驗研究是當前獲得管道流動腐蝕行為規律行之有效的方法。目前，應用較多的實驗裝置包括旋轉式流動腐蝕實驗裝置、管流式實驗裝置和射流式實驗裝置。各類實驗裝置都有各自的優缺點，適合于特定工況的研究。其中管流式實驗裝置由于其實驗參數容易控制，能較好地模擬管道流動腐蝕的實際工況，而且還可模擬多種多相流流態形式，并有良好的流體力學模型支持，實驗結果與工程實際最為接近，有利于深入開展理論分析和研究，因此近年來在流動腐蝕研究領域得到了廣泛的使用。

近年來，電化學測量技術已經廣泛應用于腐蝕研究領域之中，電化學測量法可在較短時間內測得金屬腐蝕過程中的動力學參數及腐蝕速率，為揭示金屬腐蝕的微觀機理提供有價值的信息。同時將高速攝像技術應用于腐蝕研究領域可以在短時間內對沖刷流體的流動情況進行記錄監測，實現多相流管道輸送條件下管道近壁流動狀態的定量測量，并分析流型、流速等流體力學因素對多相流流動腐蝕的影響規律。但是，在流體輸送管道的彎管部位，由于彎管幾何形狀的復雜性將電化學測量法與高速攝像技術相結合進行彎管部位的多相流流動腐蝕研究較為困難。因此，采用管道流動實驗思路，借助電化學測量技術和高速攝像技術，發明了一種彎管可視化圖像監測流動腐蝕試驗裝置，可從流體力學和電化學兩方面及其耦合效應深入地研究多相流流動腐蝕機理，從而為管道多相流流動腐蝕的預測和預防提供理論支撐。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：為了克服現有技術之不足，本發明提供一種能較好的模擬管道流動腐蝕的實際工況，有效的對彎管內流體的流動腐蝕過程進行直觀的監測、研究，以實現多相流管道輸送條件下的流動腐蝕實驗以及管道近壁流場的定量監測，并分析流型、流速等流體力學因素對多相流流動腐蝕的影響規律，便于結合電化學測試技術與數值模擬技術，從流體力學和電化學兩方面及其耦合效應深入地研究多相流流動腐蝕機理的彎管可視化圖像監測流動腐蝕試驗裝置。