一种旋转式冲刷腐蚀试验装置的制作方法

本实用新型涉及一种腐蚀试验装置，尤其是一种旋转式冲刷腐蚀试验装置。

背景技术：

金属在流动介质条件下的腐蚀广泛存在于石油、化工、电力、核电和船舶等各行业领域，常见于实用新型、管道、螺旋桨、汽轮机叶片、换热器等典型的过流部件的冲刷腐蚀损伤。因此，对流动冲刷腐蚀的研究具有非常大的应用背景。与静态溶液中的金属腐蚀不同，流体流动会增大腐蚀过程中的传质及氧传递过程，从而加速腐蚀速度。如果流体中含有固相颗粒形成液固两相流，则固相颗粒还会对材料表面产生冲击磨损的力学破坏作用，在力学损伤和化学腐蚀损伤交互作用下，材料的损伤程度往往比单独作用下的损伤更大，直接影响着设备的服役寿命及整个系统的安全运行，因此需要对金属零部件进行冲刷腐蚀试验，从而验证金属零部件的使用寿命，保证设备在设计寿命内正常工作。

目前用于金属材料冲刷腐蚀试验的装置分为管流式、喷射式和旋转式三类，适用于不同工况，各有其优缺点。这三种方法中均是试样固定不动，电化学测试易以实现。

旋转式通常用于模拟泵叶轮、搅拌浆等旋转部件的冲刷腐蚀行为。现有的旋转式多为叶轮旋转，试样放置在溶液槽的内壁上，这种安装方式方便对试样进行通电连接，但是这种方式导致测试溶液对试样的冲刷速度低，不能有效模拟泵叶轮的冲刷腐蚀情况，试验结果准确性不好。

目前多是通过增大容器的直径或提高测试溶液的转速来实现对试样的有效冲刷，增大直径是为了提高测试溶液最外侧的转速，因为试样位于该位置，从而实现提高对试样的冲刷速度，但是测试溶液的转速不能太高，测试溶液转速太高会造成测试溶液的中心位置形成较大的漩涡，测试溶液的顶面形成锥形，需要容器具有较高的高度，同时会产生较大的溶液飞溅。这种方式需要较多的测试溶液，功率较大的电机，测试成本较高，并且对模拟泵、叶片的实际工况提升有限。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供一种能准确、有效的模拟泵、叶片等旋转部件在固液双相流中的冲刷腐蚀情况，并能在高转速下实现实时的电化学测试的一种旋转式冲刷腐蚀试验装置，具体技术方案为：

一种旋转式冲刷腐蚀试验装置，包括容器、电机和电极，所述电极位于容器中；还包括转动盘，所述转动盘位于容器中；样品固定装置，所述样品固定装置安装在转动盘上，且设有多个，所述样品固定装置用于固定试样；传动轴，所述传动轴的一端与转动盘连接，另一端与电机连接；及导电装置，所述导电装置安装在传动轴与转动盘上，所述导电装置用于试样与电化学测试装置的连通。

通过采用上述技术方案，通过试样在测试溶液中的高速转动来模拟泵、叶片等高速推动介质流道的情况，基本接近实际使用情况，使测试的结果准确性高，为金属材料在流动冲刷条件下的腐蚀性能提供准确测试数据。

电机通过传动轴带动转动盘转动，电机的转速可调，能够实现试样的高速转动，而现有技术中通过叶轮带动测试溶液转动冲刷试样，而测试溶液的旋转速度有限制，测试溶液的旋转速度不能太高，否则测试溶液的中心形成较大的漩涡，造成测试溶液飞溅，这与泵、叶片等高速转动的情况相差较大，不能有效、准确的模拟实际的使用情况，而本实用新型采用的方案解决了这一问题，试样在转动盘的带动下高速转动，而测试溶液的转速远小于转动盘的转速，使试样与测试溶液之间保持较大的转速差，实现试样相对溶液高速转动，从而保证测试结果的准确性。

进一步的，所述导电装置包括第一导线，所述第一导线设置在传动轴的内部；旋转导电装置，所述旋转导电装置安装在传动轴的另一端，所述旋转导电装置分别与电化学测试装置和第一导线连通，所述旋转导电装置用于第一导线旋转时保持与电化学测试装置的导通；及样品导电装置，所述样品导电装置安装在样品固定装置上，且与试样接触，所述样品导电装置均与第一导线连接，所述样品导电装置用于试样与第一导线的连通。

优选的，所述旋转导电装置包括高速滑环，所述高速滑环固定在传动轴的顶部；所述样品导电装置包括探针，所述探针固定在转动盘上，且与试样接触。

通过采用上述技术方案，高速滑环为现有的成熟产品，能够为高速运转的精密设备中，需在旋转平台与静止平台之间传输低电流或信号的精密设备提供了有效的解决方案。

探针为现有的成熟产品，通过弹簧实现与试样的可靠接触。

进一步的，所述转动盘的底部设有搅动板，所述搅动板不少于一个。

通过采用上述技术方案，搅动板搅动容器底部的沙砾，防止沙砾在容器底部的中间位置聚集，因为容器中的测试溶液旋转时容器的中心位置处的测试溶液旋转速度慢，导致沙砾堆积，造成冲刷区域的测试溶液含沙量偏低，搅动板可以将容器底部的沙砾搅动起来。

进一步的，所述转动盘上设有固定槽，所述固定槽不少于一个，所述试样的底部设有限位块；所述样品固定装置包括样品固定块，所述样品固定块上设有样品固定孔，所述样品固定孔为阶梯型的通孔，所述试样插在样品固定孔中，所述样品固定块活动插在固定槽中，且样品固定块的顶面与转动盘的顶面平齐；及连接装置，所述连接装置分别安装在样品固定块和固定槽中，所述连接装置用于样品固定块固定在固定槽中；所述样品固定块固定在固定槽中时试样的顶面高出样品固定块的顶面。

通过采用上述技术方案，样品固定块实现试样的固定，而固定槽能够避免样品固定块高出转动盘，避免样品固定块与测试溶液发生大的冲刷影响试样的测试结果。

优选的，所述连接装置包括螺纹连接或磁力吸附；所述螺纹连接包括螺钉和螺纹孔，所述螺钉活动安装在样品固定块上，所述螺纹孔设置在固定槽的底部，所述螺钉拧紧在螺纹孔上；所述磁力吸附包括上强磁和下强磁，所述上强磁固定在样品固定块的内部，所述下强磁固定在固定槽的底部，所述上强磁与下强磁吸附在一起。

通过采用上述技术方案，采用强磁实现样品固定块的固定，使用方便。上强磁位于样品固定块的内部，避免了强磁与测试溶液接触，不易腐蚀。

如果采用螺钉需要使用塑料螺钉，避免金属螺钉对测试结果产生影响，同时避免金属螺钉因腐蚀导致后期无法拆卸。

进一步的，所述传动轴包括轴承座；空心轴，所述空心轴转动安装在轴承座上，所述空心轴的一端与电机连接，另一端与转动盘连接；及绝缘套，所述空心轴插在绝缘套中，所述绝缘套的一端与转动盘密封连接，所述绝缘套为塑料制成。

通过采用上述技术方案，绝缘套保护空心轴，空心轴为金属制成，空心轴方便导电装置的安装。

优选的，所述容器为圆筒形，且顶部设有开口，底部封闭，所述容器的内部设有扰流板，所述扰流板沿容器的轴线环形阵列设置多个。

通过采用上述技术方案，扰流板使测试溶液形成漩涡，并且使漩涡的旋转方向与转动盘的转动方向相反，测试溶液的旋转方向与转动盘一致，但是测试溶液的旋转速度远小于转动盘的旋转速度，而扰流板形成的漩涡的旋转方向与测试溶液的旋转方向相反，因此与试样形成较大的速度差，而位于转动盘上的试样经过漩涡，因此大大提高了测试溶液对试样的冲刷速度，能够减低转动盘的转速，减小功耗，提高测试效率，缩短测试时间，提高测试结果的准确性。

优选的，所述容器的底部设有加热板。

通过采用上述技术方案，加热板能够对容器中的测试溶液进行加热，从而实现高温环境的冲刷腐蚀测试。

进一步的，还包括支架，所述传动轴和电机均固定在支架上，所述容器滑动安装在支架上；升降驱动装置，所述升降驱动装置与容器连接，所述升降驱动装置用于驱动容器升降，所述升降驱动装置包括直线模组或电动缸。

通过采用上述技术方案，升降驱动装置驱动容器升降，方便转动盘脱离测试溶液，便于安装试样，而现有的装置需要排空测试溶液后才能将试样安装在容器的侧壁上，相对于现有技术大大提高了试样安装的方便性，缩短了试样的拆装时间，大大提高了测试效率。

容器下降，使容器的高度较低，并且远离转动盘，方便清理容器底部的用于测试的沙砾。

与现有技术相比本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的一种旋转式冲刷腐蚀试验装置能准确、有效的模拟泵、叶片等旋转部件在固液双相流中的冲刷腐蚀情况，并能在高转速下实现实时的电化学测试，试样拆装方便、容器清理方便、并能实现高温测试。

附图说明

图1是一种旋转式冲刷腐蚀试验装置的轴测结构示意图；

图2是一种旋转式冲刷腐蚀试验装置的剖视图；

图3是容器的轴测结构示意图；

图4是容器的剖面结构示意图；

图5是转动盘、传动轴和电机的装配结构示意图；

图6是图5的轴测结构示意图；

图7是转动盘和传动轴装配的俯视图；

图8是沿图7中a-a线的剖视图；

图9是沿图8中i处的局部放大剖视图；

图10是沿图7中b-b线的剖视图；

图11是盖板的结构示意图；

图12是一种旋转式冲刷腐蚀试验装置安装在支架上的结构示意图。

容器1、扰流板12、保温套14、加热板15、排水管16、密封垫17、盖板21、电极夹持器22、试片夹持器23、电极24、试样30、上转盘31、第一安装槽311、下转盘32、第二安装槽321、样品固定块33、探针35、上强磁36、下强磁37、搅动板39、空心轴41、绝缘套42、轴承座43、角接触轴承44、从动带轮45、同步带46、主动带轮47、电机48、第一固定板65、支架6、升降板61、滑块62、直线导轨63、升降驱动装置64。

具体实施方式

现结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例一

如图1至图11所示，一种旋转式冲刷腐蚀试验装置，包括容器1、电机48和电极24，电极24位于容器1中；还包括转动盘，转动盘位于容器1中；样品固定装置，样品固定装置安装在转动盘上，且设有多个，样品固定装置用于固定试样30；传动轴，传动轴的一端与转动盘连接，另一端与电机48连接；及导电装置，导电装置安装在传动轴与转动盘上，且位于传动轴与传动盘的内部，导电装置用于试样30与电化学测试装置的连通。

通过试样30在测试溶液中的高速转动来模拟泵、叶片等高速推动介质流道的情况，基本接近实际使用情况，使测试的结果准确性高，为金属材料在流动冲刷条件下的腐蚀性能提供准确测试数据。

电机48通过传动轴带动转动盘转动，电机48的转速可调，能够实现试样30的高速转动，而现有技术中通过叶轮带动测试溶液转动冲刷试样30，而测试溶液的旋转速度有限制，测试溶液的旋转速度不能太高，否则测试溶液的中心形成较大的漩涡，造成测试溶液飞溅，这与泵、叶片等高速转动的情况相差较大，不能有效、准确的模拟实际的使用情况，而本实用新型采用的方案解决了这一问题，试样30在转动盘的带动下高速转动，而测试溶液的转速远小于转动盘的转速，使试样30与测试溶液之间保持较大的转速差，实现试样30相对溶液高速转动，从而保证测试结果的准确性。

具体的，容器1可以采用塑料、玻璃等耐腐蚀的材料制成，也可以采用不锈钢制成，不锈钢制成的容器1内部喷塑，喷塑用于隔离腐蚀性的溶液，保护容器1，同时避免金属容器1对化学腐蚀的测试结果产生影响。容器1的底部设有排水管16，排水管16上装有阀门。

如图11所示，还包括盖板21，盖板21通过螺钉活动安装在容器1的顶部；电极夹持器22，电极夹持器22固定在盖板21上，电极夹持器22用于固定电极24；试片夹持器23，试片夹持器23固定在盖板21上，试片夹持器23用于固定试片。

盖板21为透明塑料板，方便观察容器1内部的情况。盖板21与容器1之间设有密封垫17，盖板21分成两半，盖板21分成两半方便穿过传动轴，同时两半的盖板21使重量较轻，方便拆装。盖板21能够避免测试溶液飞溅出来，提高安全性。

试片是碳钢制成的，用于与试样30对比化学腐蚀情况的，作为参照物使用，是电化学测试必备的。

如图5至图10所示，转动盘包括上转盘31，上转盘31的顶部固定在传动轴的一端，样品固定装置安装在上转盘31的顶部；及下转盘32，下转盘32密封固定在上转盘31的底部，上转盘31与下转盘32之间设有空槽，导电装置位于上转盘31与下转盘32之间。

上转盘31和下转盘32方便导电装置的安装，实现导电装置的密封。

上转盘31的底部设有第一安装槽311，下转盘32的顶部设有第二安装槽321，第一安装槽311与第二安装槽321相对应，形成空槽，上转盘31与下转盘32之间装有密封圈，密封圈实现上转盘31与下转盘32之间的密封。

上转盘31的顶面设有固定槽，固定槽环形阵列设有四个，试样30的底部设有限位块，试样30可以为阶梯轴状，限位块为环形块；样品固定装置包括样品固定块33，样品固定块33上设有样品固定孔，样品固定孔为阶梯型的通孔，试样30插在样品固定孔中，样品固定块33活动插在固定槽中，且样品固定块33的顶面与转动盘的顶面平齐；及连接装置，连接装置分别安装在样品固定块33和固定槽中，连接装置用于样品固定块33固定在固定槽中；样品固定块33固定在固定槽中时试样30的顶面高出样品固定块33的顶面。

试样30与样品固定孔之间为紧配合，从而实现试样30与样品固定块33之间的密封，样品固定块33与固定槽之间装有橡胶密封垫，橡胶密封垫上设有通孔，通孔方便探针35与试样30接触。

样品固定块33实现试样30的固定，而固定槽能够避免样品固定块33高出转动盘的表面，避免样品固定块33与测试溶液发生大的冲刷影响试样30的测试结果，同时实现样品固定块33的牢固连接。

试样30的顶面高出样品固定块33顶面，即试样30的顶面高出上转盘31的顶面，从而保证试样30能够被有效的冲刷和腐蚀。

连接装置包括螺纹连接或磁力吸附；螺纹连接包括螺钉和螺纹孔，螺钉活动安装在样品固定块33上，螺纹孔设置在固定槽的底部，螺钉拧紧在螺纹孔上；磁力吸附包括上强磁36和下强磁37，上强磁36固定在样品固定块33的内部，下强磁37固定在固定槽的底部，上强磁36与下强磁37吸附在一起。

采用强磁实现样品固定块33的固定，使用方便。上强磁36位于样品固定块33的内部，下强磁37位于固定槽底部的孔中，避免了强磁与测试溶液接触，不易腐蚀，同时通过样品固定块33与固定槽之间的橡胶密封垫实现可靠的密封。

如果采用螺钉需要使用塑料螺钉，避免金属螺钉对测试结果产生影响，同时避免金属螺钉因腐蚀导致后期无法拆卸。

传动轴包括轴承座43，轴承的内部装有角接触轴承44；空心轴41，空心轴41安装在轴承座43的角接触轴承44上，空心轴41的一端装有从动带轮45，从动带轮45通过同步带46与主动带轮47连接，主动带轮47安装在电机48上，空心轴41的另一端与上转盘31密封连接；及绝缘套42，空心轴41插在绝缘套42中，绝缘套42的一端与上转盘31密封连接，绝缘套42为塑料制成。

绝缘套42既能绝缘同时也实现隔离具有腐蚀性的测试溶液，保护金属的空心轴41。绝缘套42高出盖板21，有效防止测试溶液飞溅到空心轴41上。

轴承座43位于绝缘套42的一端装有骨架密封圈，骨架密封圈防止测试溶液进入到轴承上。

空心轴41方便导电装置的安装。

轴承座43和电机48均固定在第一固定板65上，且分别位于第一固定板65的两端，第一固定板65安装在支架6上。容器1也安装在支架6上，且位于第一固定板65的下方。转动盘位于容器1中的位置需要保证工作时能够位于测试溶液的液面的下方。

电机48为变频电机，方便调整转速。

绝缘套42、样品固定块33、上转盘31和下转盘均可以采用聚四氟乙烯制成。

导电装置包括第一导线，第一导线设置在传动轴的内部；旋转导电装置，旋转导电装置安装在传动轴的另一端，旋转导电装置分别与电化学测试装置和第一导线连通，旋转导电装置用于第一导线旋转时保持与电化学测试装置的导通，旋转导电装置包括高速滑环5，高速滑环5固定在空心轴41的顶部；及样品导电装置，样品导电装置安装在上转盘31上，且与试样30接触，样品导电装置与第一导线连接，样品导电装置用于试样30与第一导线的连通，样品导电装置包括探针35，探针35固定在转上转盘31的固定槽的底部，且与试样30接触。

第一导线穿过空心轴41，进入到上转盘31与下转盘32之间的空槽中，第一导线的一端与高速滑环5连接，另一端与探针35连接。

高速滑环5为现有的成熟产品，能够为高速运转的精密设备中，需在旋转平台与静止平台之间传输低电流或信号的精密设备提供了有效的解决方案。

探针35为现有的成熟产品，通过弹簧实现与试样30的可靠接触。

实施例二

在上述实施例一的基础上，下转盘32的底部设有搅动板39，搅动板39环形阵列设有多个，搅动板39用于搅动容器1底部的沙砾。

搅动板39搅动容器1底部的沙砾，防止沙砾在容器1底部的中间位置聚集，因为容器1中的测试溶液旋转时容器1的中心位置处的测试溶液旋转速度慢，导致沙砾堆积，造成冲刷区域的测试溶液含沙量偏低，搅动板39可以将容器1底部的沙砾搅动起来，提高冲刷区域的含沙量。

实施例三

在上述实施例一或实施例二的基础上，如图3和图4所示，容器1为圆筒形，且顶部设有开口，底部封闭，容器1的内部设有扰流板12，扰流板12沿容器1的轴线环形阵列设置多个。

扰流板12使测试溶液形成漩涡，并且使漩涡的旋转方向与转动盘的转动方向相反，测试溶液的旋转方向与转动盘一致，但是测试溶液的旋转速度远小于转动盘的旋转速度，而扰流板12形成的漩涡的旋转方向与测试溶液的旋转方向相反，因此与试样30形成较大的速度差，而位于转动盘上的试样30经过漩涡，因此大大提高了测试溶液对试样30的冲刷速度，能够减低转动盘的转速，减小功耗，提高测试效率，缩短测试时间，提高测试结果的准确性。

搅动板39可以提高测试溶液的转速，从而实现提高扰流板12形成的漩涡的转速，提高漩涡与试样30之间的速度差，实现试样30的高速冲刷。

实施例四

在上述任一项实施例的基础上，容器1的底部设有加热板15。加热板15为电加热板，加热板15能够对容器1中的测试溶液进行加热，从而实现高温环境的冲刷腐蚀测试。

容器1的外侧设有保温套14。保温套14实现保温，减少热量的散射，降低能耗。保温套14为一圆筒，保温套14的内径大于容器1的外径，并且与容器1同轴线设置，容器1与保温套14之间的空心形成环形的保温层。保温层可以注入水，进行水浴保温，也可以加入保温棉等保温材料进行保温。

实施例五

在上述任一项的实施例的基础上，如图12所示，还包括支架6，轴承座43和电机48均通过第一固定板65固定在支架6上，容器1滑动安装在支架6上；升降驱动装置64，升降驱动装置64与容器1连接，升降驱动装置64用于驱动容器1升降，升降驱动装置64包括直线模组或电动缸。

容器1固定在升降板61上，升降板61固定在滑块62上，滑块62滑动安装在直线导轨63上，直线导轨63固定在支架6上。容器1的两侧对称设有升降板61、直线导轨副和升降驱动装置64，从而保证容器1的稳定。

升降驱动装置64驱动容器1升降，方便转动盘脱离测试溶液，便于安装试样30，而现有的装置需要排空测试溶液后才能将试样30安装在容器1的侧壁上，相对于现有技术大大提高了试样30安装的方便性，缩短了试样30的拆装时间，大大提高了测试效率。

容器1下降，使容器1的高度较低，并且远离转动盘，方便清理容器1底部的用于测试的沙砾。

直线模组或电动缸的控制精度高，提升能力强，能够根据需要设定转动盘位于容器1中的位置，从而保证试验的可靠性。