[发明专利]温度压力可控型旋转式冲蚀实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于腐蚀与流动耦合作用测试的冲蚀实验装置，具体地说是涉及一种温度压力可控型旋转式冲蚀实验装置。

背景技术

能源是社会、经济发展的基础，石化工业是能源工业的重要支撑。随着经济的发展，石油化工行业在重点实施规模大型化、原油劣质化、产品清洁化策略的过程中，许多压力设备及流体管道相继发生了多起泄漏事故，例如加氢裂化反应流出物空冷器系统、常压塔顶回流系统等，该类设备通常具有工艺过程复杂、工况条件苛刻等特征，一旦出现冲蚀泄漏、着火等安全事故，不仅严重影响企业生产计划、成本与效益，而且还严重威胁着国家财产和生命安全。

本课题组前期的研究结果表明：压力设备及流体管道出现的冲蚀失效，其失效机理是腐蚀与流动耦合作用的结果，受温度、压力、介质浓度、pH值等因素的影响较大，发生冲蚀破坏具有明显的局部性、突发性和风险性，现有的预测方法很难预测上述流程型设备的冲蚀失效事故。鉴于目前针对压力设备及流体管道尚无可靠的预防控制措施，以致许多石化工业设备在复杂流动腐蚀环境下始终处于“等着泄漏”状态，运行风险很高，已成为制约流程型工业安全运行的关键技术问题之一。围绕石化行业炼油设备系统频繁出现的冲蚀失效现状，国外包括NACE、UOP、API等机构相继进行了大量调查研究，并针对高硫劣质原料油加工生产等提出了相应的防护措施，但这些措施基本上是在调研统计的基础上归纳总结得出的，提出的失效控制方法和措施难以适应原料油劣质化、工况苛刻化发展的需要，工程实际应用中存在着较大的局限性。

针对目前石化行业普遍存在的冲蚀失效难题，为了进一步研究流程型工业相关设备及相联管道的冲蚀机理，一些研究院所及大专院校设计了多种冲蚀实验装置，旨在通过实验方法研究冲蚀失效机理及冲蚀失效关键影响因素。但是，已有的冲蚀实验装置存在的不足之处主要在于：1)对冲蚀实验的设计方案不够合理，相关设备测试时间较长，且实验工况与实际工况存在较大差异，实验结果不具备参考性；2)常规的冲蚀实验装置一般通过称重或测厚的方法测试平均腐蚀速率，无法测试复杂工况下发生冲蚀破坏的临界值和瞬态特性。本课题组基于流固耦合冲蚀失效机理长期研究的基础上，先前已创新设计了适用于常温、常压工况条件下的旋转式单相流冲蚀试验装置，但是存在的缺点是难以针对实际工况进行变温(度)、变压(力)等冲蚀失效临界实验测试，实验结果与实际工况下的冲蚀临界特性误差较大。

发明内容

针对目前国内外冲蚀试验装置存在的不足，本发明的目的在于提供一种温度压力可控型旋转式冲蚀实验装置，适用于构建流动腐蚀耦合冲蚀失效机理、流体动力学仿真分析、冲蚀试验研究相结合的流动腐蚀失效预测研究体系。本实验装置可模拟工业环境中不同温度、不同压力、不同pH值等实际工况条件，运用电化学测试系统，实时测试获得不同材质在不同工况下的冲蚀临界值和瞬态特性。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

包括变频调速电机、内磁总成、工控计算机、压力传感器、温度传感器、电化学工作站、上液体容器、外磁总成、联接架、支撑盖、预膜室、观察视窗、传动中心轴、下液体容器、循环泵和过滤器；布有冷却盘管的下液体容器与上液体容器通过法兰联接，上液体容器下法兰盖为法兰盖结构，法兰盖中心开轴承孔，周边开有通孔；上法兰盖与上液体容器通过固定螺栓联接；开有中心孔的传动中心轴从上液体容器上法兰盖中心轴承孔插入至下法兰盖的轴承孔内，传动中心轴与上液体容器上下法兰盖中心轴承孔形成转动配合，旋转圆盘通过花键安装在上液体容器的传动中心轴上，待测试件测试面与上液体容器内壁面平齐，从待测试件的工作电极、参比电极和辅助电极分别引线与电化学工作站联接，电化学工作站再与工控计算机通过数据线联接，同时压力传感器和温度传感器信号也通过导线传输至工控计算机；位于上液体容器上法兰盖外的传动中心轴上通过键与内磁总成联接，内磁总成外侧套有隔离套，隔离套通过螺栓固定在支撑盖上，支撑盖与上法兰盖通过螺栓联接，支撑盖外侧的联接架通过螺栓固定在上法兰盖上，联接架上安装有变频调速电机，变频调速电机转子通过键与外磁总成联接，外磁总成、隔离套和内磁总成组成磁力传动系统；下液体容器底部开有两孔，一孔由调节控制阀构成PH值采样线，另一孔经第四调节阀出口形成两个支路，主支路依次联接过滤器、循环泵、观察视窗、第二调节阀、预膜室、第一调节阀和钢管，钢管依次穿过联接架和支撑盖，旁路经第三调节阀构成垫液线。