本發(fā)明涉及一種高速漿流沖蝕與腐蝕試驗(yàn)裝置，具體涉及高速漿流條件下材料的平行沖蝕、角度自由沖蝕和淹沒射流下的沖蝕、空蝕及其電化學(xué)腐蝕等單一或組合的磨損的測(cè)試裝置。

背景技術(shù)：

在海洋運(yùn)輸、石油化工、煤礦電力等有液體介質(zhì)參與的機(jī)械設(shè)備中，由于液體中的固體介質(zhì)如沙粒、鹽顆粒群等的存在，當(dāng)固、液界面產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，將可能產(chǎn)生沖蝕、空蝕及其電化學(xué)腐蝕等磨損行為，使設(shè)備失效，帶來安全隱患或產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失；隨著相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的提高，比如噴射式水面、洋面艦船等，材料的沖蝕腐蝕機(jī)理的研究和評(píng)價(jià)、改進(jìn)材料的耐磨蝕、耐腐蝕性能等需要相關(guān)測(cè)試裝置。目前是通過軟件仿真和沖蝕腐蝕試驗(yàn)來研究和評(píng)價(jià)材料性能的，其中沖蝕腐蝕試驗(yàn)主要有旋轉(zhuǎn)式?jīng)_蝕腐蝕裝置、噴射式?jīng)_蝕腐蝕裝置和管道循環(huán)沖蝕腐蝕裝置等，它們?cè)谘芯磕ノg機(jī)理和評(píng)價(jià)材料性能中發(fā)揮著很大作用。已公開的旋轉(zhuǎn)式磨蝕裝置是通過試件在漿液里面高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生高的相對(duì)速度，來加速試件的沖蝕腐蝕過程；噴射式磨蝕裝置是通過噴口將漿液自由噴射至試件實(shí)現(xiàn)高速?zèng)_蝕腐蝕，或者將旋轉(zhuǎn)式和噴射式組合，來產(chǎn)生較高相對(duì)速度，但由于工作原理所限，這些試驗(yàn)方式局限較大，且無法控制和監(jiān)測(cè)實(shí)際沖刷速度；水洞、管道循環(huán)沖蝕腐蝕、現(xiàn)場(chǎng)模擬等裝置的體積龐大，且試驗(yàn)條件難以穩(wěn)定，這些都影響了高速狀態(tài)下材料的抗沖蝕、腐蝕性能的研究、評(píng)價(jià)和開發(fā)耐磨蝕、耐腐蝕等高性能新材料的進(jìn)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)國內(nèi)外現(xiàn)有試驗(yàn)裝置存在的不足，本發(fā)明提供了一種高速漿流沖蝕與腐蝕試驗(yàn)裝置，通過充當(dāng)射流流道并可以方便裝拆的試件組，實(shí)現(xiàn)了高速?zèng)_蝕、腐蝕及其組合的測(cè)試，射流流道中流場(chǎng)穩(wěn)定，避免了淹沒射流中速度遞減極快的缺點(diǎn)，從而在只需較小能量消耗的前提下實(shí)現(xiàn)較高相對(duì)速度的沖蝕，安裝在箱體中的試件組又形成了第二次淹沒射流沖刷，且各試件間及與箱體等零件間相互絕緣，這樣，在同一實(shí)驗(yàn)條件中，可實(shí)現(xiàn)多種可控速度、電流強(qiáng)度單獨(dú)可控的沖蝕、腐蝕及其組合的試驗(yàn)，如果在流道中安裝擾流物，還可實(shí)現(xiàn)材料在漿液環(huán)境下的平行沖蝕、角度自由沖蝕和淹沒射流下的沖蝕、空蝕及其電化學(xué)腐蝕等多種單一或組合的磨損類型，提高了實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行效率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明的高速漿流沖蝕與腐蝕試驗(yàn)裝置，包括變徑口(1)、第一試件組(2)、法蘭(3)、第一試件座(4)、視鏡(5)、弱電接口(6)、第二試件組(7)、第二試件座(8)、調(diào)節(jié)螺釘(9)、腔體(10)及參比電極(11)；所述變徑口(1)、法蘭(3)、第一試件座(4)順序安裝，第一試件組(2)安裝在第一試件座(4)上，視鏡(5)、弱電接口(6)、第二試件座(8)、調(diào)節(jié)螺釘(9)、參比電極(11)安裝在腔體(10)上，第二試件組(7)安裝在第二試件座(8)上，腔體(10)與法蘭(3)連接形成箱體。

優(yōu)選地，第一試件座(4)在安裝了第一試件(2)后形成的中空截面形狀及尺寸與變徑口(1)的出口相匹配，其形狀為長(zhǎng)方形并作為射流流道的一段，其中，第一試件組(2)至少有2件試件。

優(yōu)選地，第一試件座(4)可以安裝在變徑口(1)與法蘭(3)之間。

優(yōu)選地，第二試件座(8)與第一試件座相鄰，且在射流口噴出區(qū)域，可以通過調(diào)節(jié)螺釘(9)調(diào)節(jié)其與漿液噴出方向間的夾角。

優(yōu)選地，形成的中空截面的射流流道中可以安裝擾流物，便于形成空蝕源。

優(yōu)選地，循環(huán)系統(tǒng)漿液流動(dòng)方向?yàn)樽儚娇?1)從大到小的方向，漿液可以充滿箱體，形成淹沒射流。

優(yōu)選地，第一試件組(2)、第二試件組(7)可以獨(dú)立安裝弱電接口(6)，與其它零件間絕緣。

可見，本發(fā)明的高速漿流沖蝕與腐蝕試驗(yàn)裝置，利用可以方便裝拆的試件充當(dāng)射流流道，可以在流道中安裝擾流物，在同一實(shí)驗(yàn)條件中，實(shí)現(xiàn)漿液條件下可控的較高相對(duì)速度、單獨(dú)電流強(qiáng)度下的單一或不同材料的沖蝕、空蝕、腐蝕及其組合磨損的試驗(yàn)及其比較，試驗(yàn)簡(jiǎn)單可靠，操作簡(jiǎn)便，整機(jī)功率小，特別容易實(shí)現(xiàn)高速漿液沖蝕、空蝕、腐蝕及其組合磨損。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和循環(huán)系統(tǒng)連接的示意圖。

圖2為本發(fā)明的試件及其安裝結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1—變徑口2—第一試件3—法蘭4—第一試件座5—視鏡6—弱電接口7—第二試件8—第二試件座9—調(diào)節(jié)螺釘10—腔體11—參比電極21—信號(hào)處理及控制裝置22—傳感器23—調(diào)節(jié)閥24—高壓渣漿泵25—漿液池。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1所示，本發(fā)明的高速漿流沖蝕與腐蝕試驗(yàn)裝置，包括變徑口(1)、第一試件組(2)、法蘭(3)、第一試件座(4)、視鏡(5)、弱電接口(6)、第二試件組(7)、第二試件座(8)、調(diào)節(jié)螺釘(9)、腔體(10)及參比電極(11)，漿液循環(huán)系統(tǒng)有信號(hào)處理及控制裝置(21)、傳感器(22)、調(diào)節(jié)閥(23)、高壓渣漿泵(24)、漿液池(25)等常見漿液循環(huán)動(dòng)力和相關(guān)流量計(jì)、壓力計(jì)、溫度計(jì)和電化學(xué)腐蝕測(cè)試裝置等儀器儀表。

當(dāng)高壓渣漿泵(24)將漿液從漿液池(25)吸出并通過傳感器(22)、調(diào)節(jié)閥(23)等測(cè)試儀器后送到變徑口(1)；如圖2所示，由于變徑口(1)截面從大變小，因而使?jié){流加速，進(jìn)入第一試件組所在磨損區(qū)，漿液中的固體顆粒和鹽粒群因碰撞反彈，在該磨損區(qū)高速波動(dòng)前進(jìn)，從而形成對(duì)試件的沖蝕，由于切入時(shí)碰撞角度較小，且射流入口為長(zhǎng)窄口（高度小于8mm，寬度大于20mm），因而其碰撞接近平行沖蝕；在顆粒逸出第一試件組所在磨損區(qū)后，即進(jìn)入與第一試件組相鄰的第二試件組所在磨損區(qū)，盡管在淹沒流體中顆粒速度下降很快，但依然能對(duì)第二試件組形成沖蝕，之后，漿流回流至漿液池(25)；試件能單獨(dú)加電，因此在同一試驗(yàn)環(huán)境下可以完成試件的單獨(dú)沖蝕、沖蝕腐蝕組合的測(cè)試；在第一試件組組成的射流流道中安裝擾流體，又可以實(shí)現(xiàn)沖蝕、空蝕和腐蝕及其組合的測(cè)試；當(dāng)選擇不同試件材料時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)不同材料在同一試驗(yàn)環(huán)境下的耐磨蝕、腐蝕比較和評(píng)價(jià)。

設(shè)射流口截面為s，測(cè)得通過流量為q，則第一試件組的沖蝕速度v可表示為：v=q/s，因此可以準(zhǔn)確確定沖蝕速度；通過腔體(10)上的視鏡(5)，可以觀察粒子運(yùn)行軌跡和測(cè)量第二試件區(qū)的沖蝕速度及沖蝕速度的分布、顆粒軌跡等，便于裝拆的試件方便定時(shí)取樣，進(jìn)行表面磨痕、失重量、表面微觀觀察等研究，為分析沖蝕腐蝕磨損機(jī)理提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

如圖3所示，在實(shí)施例中，設(shè)置了長(zhǎng)×寬×高為50×24×5（單位mm）的射流口，不設(shè)置擾流體，通過建模、劃分網(wǎng)格，在流體分析軟件中數(shù)值計(jì)算了相關(guān)流場(chǎng)，計(jì)算結(jié)果表明，在第一試件組所在區(qū)域壓力分布基本均勻，呈遞減分布，速度分布基本均勻，壓力和速度沒有突變，因此，第一試件組的試件可以得到基本相同的沖刷；在第二試件組所在區(qū)域，由于淹沒在漿液中，壓力和顆粒運(yùn)行速度迅速減小，第二試件組形成梯度磨損，這樣對(duì)檢測(cè)不同速度下的磨損和抗磨試驗(yàn)可提供更全面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

雖然已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的描述和說明，但是本發(fā)明并不局限于此。應(yīng)當(dāng)知道，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不背離本發(fā)明的精神和原理的條件下進(jìn)行多種修改和變化，而不脫離其由權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的保護(hù)范圍。