移动式静态腐蚀试验装置的设计与应用

　　【摘 要】在科研、生产过程中需要对一些试验件等展静态腐蚀试验研究，建立一套专用的固定式的静态腐蚀试验装置成本高、耗时长、占用空间。为了克服以上缺点，笔者设计了移动式静态腐蚀试验装置，本文对该装置的结构设计和实际应用进行了阐述。该装置结构简单、操作方便、节省了占地空间，且能应用于多个试验系统；可对试验件件分别或同时开展试验且试验期间互不影响；能间接或直接观察试验件是否与工作介质反应以及腐蚀后变化情况。
　　【关键词】移动式；静态腐蚀；装置
　　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、生产过程中，经常需要对一些试验件件进行静态腐蚀试验，即将试验件放置在装有工作介质的装置内，观察其是否与工作介质发生反应。如果建造一套专用的固定式的静态腐蚀试验装置，不但提高了试验成本，耗费时间长，而且影响了相关科研和生产工作的进展，并且建造的试验台将会长期占用试验场地，造成试验场地空间的浪费。为了克服现有技术中存在的缺点，因此提出设计移动式腐蚀试验装置。
　　1 设计条件
　　移动式静态腐蚀试验装置要求结构简单、操作安全可靠、使用方便灵活且可用于多个试验系统；可对多种试验件分别或同时开展静态腐蚀试验，要求试验期间互不影响；要求能观察试验件是否与工作介质发生反应及反应后的变化情况；要求具有温度调节功能，满足多种工质与多种试验件反应所需的温度要求。
　　2 结构设计
　　2.1 整体结构设计
　　移动式静态腐蚀试验装置，包括小车、反应容器、不锈钢管道、阀门、金属软管、循环水管道等。反应容器固定在小车上，反应容器与阀门间通过金属软管连接。移动式静态腐蚀试验装置结构示意图如图1所示。
　　图1 可移动式静态腐蚀试验装置结构示意图
　　1.小车；2.小车车轮；3.小车底板；4.小车拉手；5.反应容器；6.不锈钢管道；
　　7.不锈钢金属软管；8.手动真空阀门；9.压力测点；10.支架；11.进水管；12.回水管
　　小车车轮要有一定的承重强度；小车底板的钢板要有一定厚度，达到硬度和水平度的要求。小车底板上焊有固定不锈钢管道、进水管和出水管的支架。反应容器通过地角螺钉或其它固定装置固定在小车底板上，便于水平拖动；反应容器与小车底板间非焊接连接，可根据需要随时拆卸。反应容器的个数可根据试验的需求而定。通过手动真空阀门截断和连通气路，每个反应容器前均装有两个手动真空阀门，可保证每个反应容器与其它反应容器及外部系统可靠截断料，避免反应容器间交叉反应且保证了各反应容器可单独充料、抽料。
　　2.2 反应容器结构设计
　　反应容器是移动式静态腐蚀试验装置的重要部件，其结构设计合理才能满足功能要求[1]。反应容器纵向侧剖如图2所示。
　　图2 反应容器纵向侧剖图
　　1.快速接头；2.DN3阀座；3.上盖法兰；4.筒体法兰；5.橡胶垫；6.筒体；7.水套；
　　8.进水嘴；9.出水嘴；10.螺栓孔
　　反应容器用于放置试验件，试验前需要对反应容器表面钝化处理[2]。反应容器结构说明及达到的功能：
　　1）筒体法兰与筒体焊接连接，上法兰与筒体法兰间放置橡胶垫，螺栓穿过螺栓孔，用螺母锁死，使反应容器达到密封要求。试验在其内部与工作介质反应时，保证了反应容器内气体不泄露到外部环境，外部空气不能漏入反应容器内[3-4]。
　　2）通过拆卸螺栓、螺母，可使反应容器打开。可在试验前放置试验件以及试验后直观观察试验件的变化情况。   3）反应容器上设计有DN3阀座，与上盖法兰焊接连接，用于连接DN3手动真空阀门，阀门另一端接压力计，可监测反应容器内压力，通过压力变化可间接观察反应容器内试验件是否与工作介质发生反应及反应速率。
　　4）反应容器周围设计有水套，水套与筒体焊接连接。水套上设计有进水嘴和出水嘴，分别与进水管和回水管连接。能通过调节循环水温度来控制反应容器内温度，保证试验件与工作介质反应所需的温度。
　　5）反应容器上设计有快速接头，与上盖法兰焊接连接，可用于连接手动调节阀或不锈钢软管。
　　2.3 密封结构设计
　　移动式静态腐蚀试验装置是由多个部件连接组成，连接部位良好密封是该装置安全可靠应用的关键。反应容器上盖法兰与筒体法兰采用凹凸法兰压紧密封垫型式密封。其余连接部位均为快速接头与不锈钢软管或不锈钢软管之间相连（不锈钢软管接口与快速接头接口结构形同），采用中间压紧定位环固定好的O型橡胶圈，周围再用夹链夹紧的型式密封。两种密封结构设计，密封性能均良好。真空检验达标，达到装置设计要求，满足试验研究需要。
　　快速接头、不锈钢软管间密封型式剖视图如图3所示。
　　图3 快速接头或不锈钢软管间密封型式剖视图
　　1.快速接头或不锈钢软管；2.定位环；3.O型橡胶圈；4.夹链
　　3 移动式静态腐蚀试验装置应用
　　移动式静态腐蚀试验装置与充料系统、抽料系统通过金属软管连接，该装置应用示意图如图4所示。
　　图4 移动式静态腐蚀试验装置应用示意图
　　结合移动式静态腐蚀试验装置应用示意图，对该装置应用操作流程进行详细说明：
　　（1）将移动式静态腐蚀试验装置与充料系统、抽料系统、循环水系统连接。检查隔断储气罐、尾气回收罐，依次连通真空泵组，冷冻容器（至少提前1个小时向冷冻容器内加入冷媒）和各反应容器，开始抽空。抽至合格后，检查管道连接接口及各反应容器密封处有无漏点。
　　（2）如系统无漏点，断开抽空系统，即断开尾气回收罐、冷冻容器和真空泵组。连通储气罐和各反应容器，通过控制储气罐后阀门来调整饭厅容器内压力至预设值，然后断开储气罐，用工作介质钝化各反应容器。
　　（3）钝化结束后，各反应容器内钝化后气体经过冷冻容器抽空。抽空合格后，断开抽空系统并将各反应容器用氮气破空至大气压。打开反应容器放入试验件，连通抽空系统继续抽空。
　　（4）抽空合格后，断开抽空系统，连通充气系统，分别给各反应容器内通入工作介质至预设压力。然后断开充气系统并封闭各反应容器，同时通入发生反应所需温度的循环水。观察各反应容器内压力变化情况。如压力有变化，说明试验件与工作介质发生反应。反应容器内压力基本不再变化后，抽空反应容器内气体，然后重新充入工作介质，直至试验件与工作介质充分反应。
　　（5）试验结束后，抽空反应容器内气体，用氮气破空，打开容器观察试验件腐蚀情况。然后封闭各反应容器、断开充料系统、抽料系统及循环水系统，可将移动式静态腐蚀试验装置移至其它需要的系统。
　　4 结束语
　　移动式静态腐蚀试验装置结构简单、使用方便灵活并可用于多个试验系统，避免再建固定式静态腐蚀试验系统，节约了成本和时间；移动式静态腐蚀试验装置合理的结构设计，使得操作安全可靠；反应容器独特的设计，使移动式静态腐蚀试验装置满足试验要求。严格的密封结构设计，装置经过历时一年、多次的静态腐蚀试验实践考核，无故障发生，装置稳定可靠，为静态腐蚀试验研究顺利开展打下了基础。
　　【参考文献】
　　[1]范祖尧，胡宗武，徐履冰，等.非标准机械设备设计手册[S].北京：机械工业出版社，2003.
　　[2]袁秋礼.化学清洗后的钝化处理[J].洗净技术，2004年第2卷第6期Vo1.2 No.6：38-41.
　　[3]付平，常德功.密封设计手册[S].北京：化学工业出版社，2009.
　　[4]吕瑞典.化工设备密封技术[M].北京：石油工业出版社，2006.