一种量化含水率对气固冲蚀行为影响的测试装置及方法

1.本专利涉及材料气固冲蚀模拟及防护技术领域，具体是一种量化含水率对气固冲蚀行为影响的测试装置及方法。


背景技术：

2.在建筑、机械、石油化工领域中，存在着许多的气固冲蚀现象，气体夹杂着一些微小固体颗粒，这些固体颗粒在高速的流动中会对阻碍它运动的物体进行撞击摩擦，而这种撞击摩擦如果长期存在，会对材料造成严重的冲蚀磨损，进而损坏设备、设施，影响正常生产使用，带来经济损失。如何减少损失，成为本领域研究人员必须解决的一个问题。
3.目前存在着许多研究气固冲蚀装置设备的发明专利，如发明专利(cn201510031096.2)提出了一种气固两相冲蚀磨损试验装置，可以研究不同速度、角度下气固两相流打到靶材料上的冲击反弹规律，以及靶材料的变形腐蚀情况。而发明专利(cn201910794808.4)提出了一种气固两相高温冲蚀试验装置及试验方法，可以进行材料的气固两相高温试验，研究不同温度、不同气体条件下，气固两相流对靶材料的变形及腐蚀情况。这些发明专利都对气固冲蚀在不同条件下进行了深入研究，但是，在气固冲蚀领域的研究依然存在着一些不足，比如在潮湿环境下，风沙对墙体的风蚀，气固冲蚀伴随着一定量的液体，采用常规的气固冲蚀试验装置去研究，就显然存在不足。现有的专利都未曾对这种条件下的气固冲蚀进行研究，故发明一种装置用于研究，是本领域技术人员亟待解决的问题。
4.为此，本发明针对目前缺乏含有一定水量的气固冲蚀试验装置，提出了一种量化含水率对气固冲蚀行为影响的测试装置及方法，该装置可以实现不同含水率情况下的气固冲蚀试验，通过改变打开开关的时间就可以改变含水率，用于研究含水率对气固冲蚀影响的情况，试验分成两个部分，先做气固冲蚀试验，再改变含水率，做不同含水率下的气固冲蚀试验，对比两个试验的结果，从而得到不同含水率对气固冲蚀行为影响的结果，可为研究提高材料在潮湿环境中抗冲蚀性能提供理论依据。


技术实现要素：

5.本发明针对现有对不同含水率下气固冲蚀研究方面的不足，提供了一种量化含水率对气固冲蚀行为影响的测试装置，可广泛应用于材料气固两相不同含水率的冲蚀试验。
6.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
7.本发明提出一种量化含水率对气固冲蚀行为影响的测试装置，它主要包括：空压机、干燥机、压力控制阀、进气开关、第一三通管、进气管、喷射管、喷射管开关、流量计、第一沟槽密封箍、水箱、水箱开关、连接管、试样放置管、第二沟槽密封箍、第二三通管、密封螺栓、开关阀门、旋风分离器、储砂罐、智能加砂器、进砂管、进砂开关，空压机通过软管与干燥机连接，干燥机通过软管与压力控制阀连接，压力控制阀输出端与第一三通管连接，第一三通管的另外两端分别连接输砂管和输气管，输气管通过第一沟槽密封箍与喷射管连接，喷射管的另一端通过沟槽密封箍与连接管连接，连接管的另一端与试样放置管通过沟槽密封
箍连接，试样放置管的另一端与连接管连接，连接管的另一端连接第二三通管，第二三通管的其他两端分别连接密封螺栓和连接管，连接管与旋风分离器入口连接，旋风分离器出砂口与储砂罐连接，储砂罐和智能加砂器连接，智能加砂器出砂口与输砂管连接。
8.本发明所述的喷射管，内部有一圈密集的小孔，而且在管的内壁与外壁之间有一定的空间，且设有一喷射管开关，用于对喷射管内的孔进行关闭控制，管的外壁开有一个入口，用于连接外部水箱，且入口处设有一流量计。进行含水率试验时，需先将喷射管开关关闭，将流量计归零，打开水箱开关，使水通过流量计进入喷射管的环空空间，保证进行试验时，可以实现水是均匀喷射入管道内，当流量计读数不再变化时要记录流量计的读数。开始试验时，打开喷射管开关，试验结束时关闭喷射管开关，此时记录下流量计的读数，通过前后流量计读数之差可以得到气固冲蚀的含水率，通过改变打开开关的时间，可以实现需要的不同含水率，喷射管通过一组沟槽密封箍安装在循环管道内，当进行第一阶段试验时，喷射管不必安装到循环管道内，以免影响试验结果。
9.本发明所述的试样放置管，其结构由上半圆管和下半圆管组成，下半圆管装有冲蚀面板，当我们进行试验时，需要将冲蚀试样安装在冲蚀面板上，再将冲蚀面板安装到下半圆管，然后将上半圆管和下半圆管通过定位台阶进行配合，通过密封胶条进行密封，最后通过沟槽密封箍安装到循环管道内。
10.本发明所述的旋风分离器入口接入循环管线内，旋风分离器的固体出口接入储砂罐，而储砂罐和智能加砂器进行连接，可以实现砂粒的回收与循环利用。
11.本发明的第二个目的是提供一种量化含水率对气固冲蚀行为影响的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：准备好试样，做好前期的试验数据记录，将试样安装到冲蚀面板上，再将试样放置管安装到循环管线内，喷射管此时不用安装到循环管线内，准备下一步试验；步骤二：首先拧上密封螺栓，打开开关阀门，然后依次打开空压机、干燥机、压力控制阀、进气开关、旋风分离器使其运行1分钟，检查循环管线是否密封完好，有无漏气情况，若无漏气情况则进行下一步试验；步骤三：调节压力控制阀上的压力控制开关，使其压力达到试验需要的值，当压力达到后，则打开进气开关，同时打开进砂开关，则气固冲蚀试验开始，开始计时；步骤四：当试验时间结束，先关闭进砂开关，再依次关闭空压机、干燥机、压力控制阀、进气开关，拆下试样放置管，取出试样通过检测设备进行分析，记录试验数据；步骤五：换上新的同组试样，将喷射管安装到循环管线内，此时关闭喷射管开关，关闭开关阀门，把密封螺栓取出，然后依次打开空压机、干燥机、压力控制阀、进气开关使其运行1分钟，检查循环管线是否密封完好，有无漏气情况，检查结束，关闭进气开关，将水箱与喷射管入口连接，在水箱里加入试验预定水量，并将水箱开关关闭；步骤六：将流量计归零，打开水箱开关，使水充满喷射管的环空空间，待流量计读数稳定后，记录流量计读数。调节压力控制阀的压力控制开关，使其压力达到预定值，当压力达到后，则打开进气开关，同时打开进砂开关，以及打开喷射管开关，开始计时；步骤七：当试验时间结束时，先关闭喷射管开关，同时关闭进砂开关，再依次关闭空压机、干燥机、压力控制阀、进气开关，拆下试样放置管，取出试样通过检测设备进行试样分析，记录试验数据；
步骤八：调节打开喷射管开关的时间，重复试验步骤五、步骤六、步骤七，最后分析测出的所有数据，得出试验结论。
12.本发明的优点：利用该量化含水率对气固冲蚀行为影响的测试装置可以进行不同材料的冲蚀试验，用于研究含水率对气固冲蚀的影响情况，试验操作简单，由于管道连接采用沟槽密封箍，保证密封的前提，又拆卸方便，且采用循环管线，实现砂粒的循环利用，同时喷射管是可拆卸的，这样可以提高试验结果的准确性。
附图说明
13.图1是本发明一种量化含水率对气固冲蚀行为影响的测试装置之示意图。
14.图2是本发明喷射管结构之示意图。
15.图3是本发明试样放置管结构之示意图。
16.图4是本发明沟槽密封箍结构之示意图。
具体实施方式
17.如附图所示，本发明提出的一种量化含水率对气固冲蚀行为影响的测试装置，主要包括：空压机1、干燥机2、压力控制阀3、进气开关4、第一三通管5、输入管道6、第一沟槽密封箍7、喷射管8、水箱11、连接管14、试样放置管15、第二沟槽密封箍16、连接管17、第二三通接口19，密封螺栓18、开关阀门20、旋风分离器23，储砂罐25、智能加砂器26、进砂开关27、输砂管28组成。空压机1通过软管连接到干燥机2，干燥机2通过软管连接到压力控制阀3，压力控制阀3连接到第一三通管5，第一三通管5的另外两端分别连接输砂管28和进气管6，喷射管8通过第一密封箍7与输气管6和连接管14连接，试样放置管15通过第二沟槽密封箍16分别与连接管14、连接管17相连，连接管17与第二三通接口19相连，第二三通接口19的另外两端分别与密封螺栓18、连接管21进行连接，连接管21与旋风分离器23相连，旋风分离器23与储砂罐25相连，储砂罐25与智能加砂器26相连，智能加砂器26与输砂管28相连。
18.本发明所述的喷射管8通过两个第一沟槽密封箍7接入循环管道内，喷射管8设有喷射管入口9用于连接水箱11，在喷射管8的喷射管入口9设有流量计13，且喷射管8设有喷射管开关10用于控制水的喷射，流量计13用于记录气固冲蚀试验时的含水率。
19.本发明所述的试样放置管15由上半圆管29和下半圆管31组成，其中下半圆管31上面装有冲蚀面板32，上半圆管29和下半圆管31通过定位台阶进行安装，通过密封垫条30进行密封，然后通过第二密封沟槽箍16安装在循环管线内。
20.为使本发明的发明目的、技术方案及优点更加清晰，下面结合附图1、2、3、4对本发明的具体实施方式进行阐述，其详细步骤如下：步骤一：准备好试样，做好试验数据记录，将试样安装到冲蚀面板32上，将试样放置管15安装到循环管线内，喷射管8此时不用安装到循环管线内，准备下一步试验；步骤二：首先拧上密封螺栓18，打开开关阀门20，关闭进砂开关27，依次打开空压机1、干燥机2、压力控制阀3、进气开关4、旋风分离器17使其运行1分钟，检查循环管线是否密封完好，有无漏气情况，若无漏气情况则进行下一步试验；步骤三：调节压力控制阀3上的压力控制开关，使其压力达到试验预定值，当压力达后，则打开进气开关4，同时打开进砂开关27，气固冲蚀试验开始，开始计时；
步骤四：当时间结束，先关闭进砂开关27，再依次关闭空压机1、干燥机2、压力控制阀3、进气开关4，拆下试样放置管15，取出试样通过检测设备进行分析，记录试验数据；步骤五：换上新的同组试样，将喷射管8安装到循环管线内，关闭喷射管开关10，关闭开关阀门20，把密封螺栓18取出，依次打开空压机1、干燥机2、压力控制阀3、进气开关4、使其运行1分钟，检查循环管线是否密封完好，有无漏气情况，检查结束，关闭进气开关4，将水箱11与喷射管入口9连接，在水箱11里加入试验预定水量，此时关闭水箱开关12；步骤六：将流量计13归零，打开水箱开关12，使水充满喷射管8的环空空间，待流量计13读数稳定时，记录流量计13的读数，调节压力控制阀3的压力控制开关，使压力达到试验预定值，当压力达到后，打开进气开关4，同时打开进砂开关27以及喷射管开关10，开始计时；步骤七：当试验时间结束，先关闭喷射管开关10，然后依次关闭进砂开关27、空压机1、干燥机2、压力控制阀3、进气开关4，拆下试样放置管15，取出试样，通过检测设备进行试样分析，记录试验数据；步骤八：调节打开喷射管开关10的时间，重复试验步骤五、步骤六、步骤七，最后分析测得的所有数据，得出试验结论。