移動式靜態腐蝕試驗裝置的設計與應用

張淑霞　白志偉

【摘 要】在科研、生產過程中需要對一些試驗件等展靜態腐蝕試驗研究，建立一套專用的固定式的靜態腐蝕試驗裝置成本高、耗時長、占用空間。為了克服以上缺點，筆者設計了移動式靜態腐蝕試驗裝置，本文對該裝置的結構設計和實際應用進行了闡述。該裝置結構簡單、操作方便、節省了占地空間，且能應用于多個試驗系統；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反應以及腐蝕后變化情況。

【關鍵詞】移動式；靜態腐蝕；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、生產過程中，經常需要對一些試驗件件進行靜態腐蝕試驗，即將試驗件放置在裝有工作介質的裝置內，觀察其是否與工作介質發生反應。如果建造一套專用的固定式的靜態腐蝕試驗裝置，不但提高了試驗成本，耗費時間長，而且影響了相關科研和生產工作的進展，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。為了克服現有技術中存在的缺點，因此提出設計移動式腐蝕試驗裝置。

1 設計條件

移動式靜態腐蝕試驗裝置要求結構簡單、操作安全可靠、使用方便靈活且可用于多個試驗系統；可對多種試驗件分別或同時開展靜態腐蝕試驗，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發生反應及反應后的變化情況；要求具有溫度調節功能，滿足多種工質與多種試驗件反應所需的溫度要求。

2 結構設計

2.1 整體結構設計

移動式靜態腐蝕試驗裝置，包括小車、反應容器、不銹鋼管道、閥門、金屬軟管、循環水管道等。反應容器固定在小車上，反應容器與閥門間通過金屬軟管連接。移動式靜態腐蝕試驗裝置結構示意圖如圖1所示。

圖1 可移動式靜態腐蝕試驗裝置結構示意圖

1.小車；2.小車車輪；3.小車底板；4.小車拉手；5.反應容器；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；反應容器與小車底板間非焊接連接，可根據需要隨時拆卸。反應容器的個數可根據試驗的需求而定。通過手動真空閥門截斷和連通氣路，每個反應容器前均裝有兩個手動真空閥門，可保證每個反應容器與其它反應容器及外部系統可靠截斷料，避免反應容器間交叉反應且保證了各反應容器可單獨充料、抽料。

2.2 反應容器結構設計

反應容器是移動式靜態腐蝕試驗裝置的重要部件，其結構設計合理才能滿足功能要求[1]。反應容器縱向側剖如圖2所示。

圖2 反應容器縱向側剖圖

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

反應容器用于放置試驗件，試驗前需要對反應容器表面鈍化處理[2]。反應容器結構說明及達到的功能：

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，使反應容器達到密封要求。試驗在其內部與工作介質反應時，保證了反應容器內氣體不泄露到外部環境，外部空氣不能漏入反應容器內[3-4]。

2）通過拆卸螺栓、螺母，可使反應容器打開。可在試驗前放置試驗件以及試驗后直觀觀察試驗件的變化情況。

3）反應容器上設計有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，可監測反應容器內壓力，通過壓力變化可間接觀察反應容器內試驗件是否與工作介質發生反應及反應速率。

4）反應容器周圍設計有水套，水套與筒體焊接連接。水套上設計有進水嘴和出水嘴，分別與進水管和回水管連接。能通過調節循環水溫度來控制反應容器內溫度，保證試驗件與工作介質反應所需的溫度。

5）反應容器上設計有快速接頭，與上蓋法蘭焊接連接，可用于連接手動調節閥或不銹鋼軟管。

2.3 密封結構設計

移動式靜態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用的關鍵。反應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構形同），采用中間壓緊定位環固定好的O型橡膠圈，周圍再用夾鏈夾緊的型式密封。兩種密封結構設計，密封性能均良好。真空檢驗達標，達到裝置設計要求，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；3.O型橡膠圈；4.夾鏈

3 移動式靜態腐蝕試驗裝置應用

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

圖4 移動式靜態腐蝕試驗裝置應用示意圖

結合移動式靜態腐蝕試驗裝置應用示意圖，對該裝置應用操作流程進行詳細說明：

（1）將移動式靜態腐蝕試驗裝置與充料系統、抽料系統、循環水系統連接。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加入冷媒）和各反應容器，開始抽空。抽至合格后，檢查管道連接接口及各反應容器密封處有無漏點。

（2）如系統無漏點，斷開抽空系統，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容器，通過控制儲氣罐后閥門來調整飯廳容器內壓力至預設值，然后斷開儲氣罐，用工作介質鈍化各反應容器。

（3）鈍化結束后，各反應容器內鈍化后氣體經過冷凍容器抽空。抽空合格后，斷開抽空系統并將各反應容器用氮氣破空至大氣壓。打開反應容器放入試驗件，連通抽空系統繼續抽空。

（4）抽空合格后，斷開抽空系統，連通充氣系統，分別給各反應容器內通入工作介質至預設壓力。然后斷開充氣系統并封閉各反應容器，同時通入發生反應所需溫度的循環水。觀察各反應容器內壓力變化情況。如壓力有變化，說明試驗件與工作介質發生反應。反應容器內壓力基本不再變化后，抽空反應容器內氣體，然后重新充入工作介質，直至試驗件與工作介質充分反應。

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

4 結束語

移動式靜態腐蝕試驗裝置結構簡單、使用方便靈活并可用于多個試驗系統，避免再建固定式靜態腐蝕試驗系統，節約了成本和時間；移動式靜態腐蝕試驗裝置合理的結構設計，使得操作安全可靠；反應容器獨特的設計，使移動式靜態腐蝕試驗裝置滿足試驗要求。嚴格的密封結構設計，裝置經過歷時一年、多次的靜態腐蝕試驗實踐考核，無故障發生，裝置穩定可靠，為靜態腐蝕試驗研究順利開展打下了基礎。

【參考文獻】

[1]范祖堯，胡宗武，徐履冰，等.非標準機械設備設計手冊[S].北京：機械工業出版社，2003.

[2]袁秋禮.化學清洗后的鈍化處理[J].洗凈技術，2004年第2卷第6期Vo1.2 No.6：38-41.

[3]付平，常德功.密封設計手冊[S].北京：化學工業出版社，2009.

[4]呂瑞典.化工設備密封技術[M].北京：石油工業出版社，2006.

[責任編輯：王楠]