移動式靜態(tài)腐蝕試驗裝置的設(shè)計與應(yīng)用

張淑霞　白志偉

【摘 要】在科研、生產(chǎn)過程中需要對一些試驗件等展靜態(tài)腐蝕試驗研究，建立一套專用的固定式的靜態(tài)腐蝕試驗裝置成本高、耗時長、占用空間。為了克服以上缺點，筆者設(shè)計了移動式靜態(tài)腐蝕試驗裝置，本文對該裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計和實際應(yīng)用進行了闡述。該裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、節(jié)省了占地空間，且能應(yīng)用于多個試驗系統(tǒng)；可對試驗件件分別或同時開展試驗且試驗期間互不影響；能間接或直接觀察試驗件是否與工作介質(zhì)反應(yīng)以及腐蝕后變化情況。

【關(guān)鍵詞】移動式；靜態(tài)腐蝕；裝置

The design and application of mobile device for static corrosion test

ZHANG Shu-xia BAI Zhi-wei

（Institute of Physical and Chemical Engineering of Nuclear Industry， Tianjin 300180， China）

【Abstract】In scientific research， need to carry out experimental research on the static corrosion of specimen. Building a special fixed device for static corrosion test need high-cost， long time and space usage. In order to overcome the above shortcomings， designs a mobile device for static corrosion test. This paper introduces the design and application of the test device. The test device has many advantages， such as， simple structure， easy operation， saving space and the device can be applied to multiple test system. The device meet a variety of function， such as， carry out the test respectively or at the same time for more than one specimen， can observe whether the material react with working medium indirect or direct.

【Key words】Mobile； Static corrosion； Device

在科研、生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要對一些試驗件件進行靜態(tài)腐蝕試驗，即將試驗件放置在裝有工作介質(zhì)的裝置內(nèi)，觀察其是否與工作介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。如果建造一套專用的固定式的靜態(tài)腐蝕試驗裝置，不但提高了試驗成本，耗費時間長，而且影響了相關(guān)科研和生產(chǎn)工作的進展，并且建造的試驗臺將會長期占用試驗場地，造成試驗場地空間的浪費。為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，因此提出設(shè)計移動式腐蝕試驗裝置。

1 設(shè)計條件

移動式靜態(tài)腐蝕試驗裝置要求結(jié)構(gòu)簡單、操作安全可靠、使用方便靈活且可用于多個試驗系統(tǒng)；可對多種試驗件分別或同時開展靜態(tài)腐蝕試驗，要求試驗期間互不影響；要求能觀察試驗件是否與工作介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)及反應(yīng)后的變化情況；要求具有溫度調(diào)節(jié)功能，滿足多種工質(zhì)與多種試驗件反應(yīng)所需的溫度要求。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

移動式靜態(tài)腐蝕試驗裝置，包括小車、反應(yīng)容器、不銹鋼管道、閥門、金屬軟管、循環(huán)水管道等。反應(yīng)容器固定在小車上，反應(yīng)容器與閥門間通過金屬軟管連接。移動式靜態(tài)腐蝕試驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 可移動式靜態(tài)腐蝕試驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖

1.小車；2.小車車輪；3.小車底板；4.小車拉手；5.反應(yīng)容器；6.不銹鋼管道；

7.不銹鋼金屬軟管；8.手動真空閥門；9.壓力測點；10.支架；11.進水管；12.回水管

小車車輪要有一定的承重強度；小車底板的鋼板要有一定厚度，達到硬度和水平度的要求。小車底板上焊有固定不銹鋼管道、進水管和出水管的支架。反應(yīng)容器通過地角螺釘或其它固定裝置固定在小車底板上，便于水平拖動；反應(yīng)容器與小車底板間非焊接連接，可根據(jù)需要隨時拆卸。反應(yīng)容器的個數(shù)可根據(jù)試驗的需求而定。通過手動真空閥門截斷和連通氣路，每個反應(yīng)容器前均裝有兩個手動真空閥門，可保證每個反應(yīng)容器與其它反應(yīng)容器及外部系統(tǒng)可靠截斷料，避免反應(yīng)容器間交叉反應(yīng)且保證了各反應(yīng)容器可單獨充料、抽料。

2.2 反應(yīng)容器結(jié)構(gòu)設(shè)計

反應(yīng)容器是移動式靜態(tài)腐蝕試驗裝置的重要部件，其結(jié)構(gòu)設(shè)計合理才能滿足功能要求[1]。反應(yīng)容器縱向側(cè)剖如圖2所示。

圖2 反應(yīng)容器縱向側(cè)剖圖

1.快速接頭；2.DN3閥座；3.上蓋法蘭；4.筒體法蘭；5.橡膠墊；6.筒體；7.水套；

8.進水嘴；9.出水嘴；10.螺栓孔

反應(yīng)容器用于放置試驗件，試驗前需要對反應(yīng)容器表面鈍化處理[2]。反應(yīng)容器結(jié)構(gòu)說明及達到的功能：

1）筒體法蘭與筒體焊接連接，上法蘭與筒體法蘭間放置橡膠墊，螺栓穿過螺栓孔，用螺母鎖死，使反應(yīng)容器達到密封要求。試驗在其內(nèi)部與工作介質(zhì)反應(yīng)時，保證了反應(yīng)容器內(nèi)氣體不泄露到外部環(huán)境，外部空氣不能漏入反應(yīng)容器內(nèi)[3-4]。

2）通過拆卸螺栓、螺母，可使反應(yīng)容器打開?？稍谠囼炃胺胖迷囼灱约霸囼灪笾庇^觀察試驗件的變化情況。

3）反應(yīng)容器上設(shè)計有DN3閥座，與上蓋法蘭焊接連接，用于連接DN3手動真空閥門，閥門另一端接壓力計，可監(jiān)測反應(yīng)容器內(nèi)壓力，通過壓力變化可間接觀察反應(yīng)容器內(nèi)試驗件是否與工作介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)及反應(yīng)速率。

4）反應(yīng)容器周圍設(shè)計有水套，水套與筒體焊接連接。水套上設(shè)計有進水嘴和出水嘴，分別與進水管和回水管連接。能通過調(diào)節(jié)循環(huán)水溫度來控制反應(yīng)容器內(nèi)溫度，保證試驗件與工作介質(zhì)反應(yīng)所需的溫度。

5）反應(yīng)容器上設(shè)計有快速接頭，與上蓋法蘭焊接連接，可用于連接手動調(diào)節(jié)閥或不銹鋼軟管。

2.3 密封結(jié)構(gòu)設(shè)計

移動式靜態(tài)腐蝕試驗裝置是由多個部件連接組成，連接部位良好密封是該裝置安全可靠應(yīng)用的關(guān)鍵。反應(yīng)容器上蓋法蘭與筒體法蘭采用凹凸法蘭壓緊密封墊型式密封。其余連接部位均為快速接頭與不銹鋼軟管或不銹鋼軟管之間相連（不銹鋼軟管接口與快速接頭接口結(jié)構(gòu)形同），采用中間壓緊定位環(huán)固定好的O型橡膠圈，周圍再用夾鏈夾緊的型式密封。兩種密封結(jié)構(gòu)設(shè)計，密封性能均良好。真空檢驗達標，達到裝置設(shè)計要求，滿足試驗研究需要。

快速接頭、不銹鋼軟管間密封型式剖視圖如圖3所示。

圖3 快速接頭或不銹鋼軟管間密封型式剖視圖

1.快速接頭或不銹鋼軟管；2.定位環(huán)；3.O型橡膠圈；4.夾鏈

3 移動式靜態(tài)腐蝕試驗裝置應(yīng)用

移動式靜態(tài)腐蝕試驗裝置與充料系統(tǒng)、抽料系統(tǒng)通過金屬軟管連接，該裝置應(yīng)用示意圖如圖4所示。

圖4 移動式靜態(tài)腐蝕試驗裝置應(yīng)用示意圖

結(jié)合移動式靜態(tài)腐蝕試驗裝置應(yīng)用示意圖，對該裝置應(yīng)用操作流程進行詳細說明：

（1）將移動式靜態(tài)腐蝕試驗裝置與充料系統(tǒng)、抽料系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)連接。檢查隔斷儲氣罐、尾氣回收罐，依次連通真空泵組，冷凍容器（至少提前1個小時向冷凍容器內(nèi)加入冷媒）和各反應(yīng)容器，開始抽空。抽至合格后，檢查管道連接接口及各反應(yīng)容器密封處有無漏點。

（2）如系統(tǒng)無漏點，斷開抽空系統(tǒng)，即斷開尾氣回收罐、冷凍容器和真空泵組。連通儲氣罐和各反應(yīng)容器，通過控制儲氣罐后閥門來調(diào)整飯廳容器內(nèi)壓力至預設(shè)值，然后斷開儲氣罐，用工作介質(zhì)鈍化各反應(yīng)容器。

（3）鈍化結(jié)束后，各反應(yīng)容器內(nèi)鈍化后氣體經(jīng)過冷凍容器抽空。抽空合格后，斷開抽空系統(tǒng)并將各反應(yīng)容器用氮氣破空至大氣壓。打開反應(yīng)容器放入試驗件，連通抽空系統(tǒng)繼續(xù)抽空。

（4）抽空合格后，斷開抽空系統(tǒng)，連通充氣系統(tǒng)，分別給各反應(yīng)容器內(nèi)通入工作介質(zhì)至預設(shè)壓力。然后斷開充氣系統(tǒng)并封閉各反應(yīng)容器，同時通入發(fā)生反應(yīng)所需溫度的循環(huán)水。觀察各反應(yīng)容器內(nèi)壓力變化情況。如壓力有變化，說明試驗件與工作介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)容器內(nèi)壓力基本不再變化后，抽空反應(yīng)容器內(nèi)氣體，然后重新充入工作介質(zhì)，直至試驗件與工作介質(zhì)充分反應(yīng)。

（5）試驗結(jié)束后，抽空反應(yīng)容器內(nèi)氣體，用氮氣破空，打開容器觀察試驗件腐蝕情況。然后封閉各反應(yīng)容器、斷開充料系統(tǒng)、抽料系統(tǒng)及循環(huán)水系統(tǒng)，可將移動式靜態(tài)腐蝕試驗裝置移至其它需要的系統(tǒng)。

4 結(jié)束語

移動式靜態(tài)腐蝕試驗裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用方便靈活并可用于多個試驗系統(tǒng)，避免再建固定式靜態(tài)腐蝕試驗系統(tǒng)，節(jié)約了成本和時間；移動式靜態(tài)腐蝕試驗裝置合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得操作安全可靠；反應(yīng)容器獨特的設(shè)計，使移動式靜態(tài)腐蝕試驗裝置滿足試驗要求。嚴格的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計，裝置經(jīng)過歷時一年、多次的靜態(tài)腐蝕試驗實踐考核，無故障發(fā)生，裝置穩(wěn)定可靠，為靜態(tài)腐蝕試驗研究順利開展打下了基礎(chǔ)。

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[責任編輯：王楠]