[发明专利]一种管流式涂层材料耐冲蚀性能实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种管流式涂层材料耐冲蚀性能实验装置及方法，所述管流式涂层材料耐冲蚀性能实验装置包括：固相供应模块，所述固相供应模块包括混合箱、电机和混合叶片；循环管路，所述循环管路起始端和终止端均与所述固相供应模块相连；管流式冲蚀模块，所述管流式冲蚀模块包括外管、试样夹持装置和支撑座。所述实验方法包括调节多相流固相含量、多相流流速和调整试样夹持装置进行材料冲蚀实验，对冲蚀后的试样进行质量和形貌检测评价其耐冲蚀性能。本发明的有益效果是，固相供应模块颗粒供应均匀；材料冲蚀环境更加接近工业实际；可实现不同多相流体，不同冲蚀角度和不同冲蚀速度下的同批次多个试样长时间的耐冲蚀性能的准确实验。

技术领域

本发明涉及一种涂层材料耐冲蚀性能实验装置及方法，尤其涉及一种管流式涂层材料耐冲蚀性能实验装置及方法。

背景技术

冲蚀是指材料受到流动粒子冲击时表面被破坏的一种磨损现象，在工业生产中广泛存在，比如在石油行业中,控压钻井工艺所用节流阀受到钻井液冲蚀后阀芯轮廓改变，节流可控性衰减，造成阀芯更换频繁，钻井成本增加。在基体材料表面喷涂耐磨损涂层是提高基体材料耐冲蚀性能的有效手段。耐磨损涂层材料多种多样，对它们的耐冲蚀性能实验及评价非常重要。

目前，研究耐冲蚀性能的实验装置主要有旋转式冲蚀实验装置、离心式冲蚀实验装置、射流式表面冲蚀实验装置和管流式冲蚀实验装置。其中，旋转式冲蚀实验装置能够同批次长时间冲蚀实验，但是由于实验过程中实验流体产生涡流，使得冲蚀角度和冲蚀速度难以控制；射流式表面冲蚀实验装置为了缓解固相颗粒供应不均问题和固相颗粒对泵的冲蚀问题，通常采用干燥的固相颗粒在高压泵出口端混合的方法，由于单次涂层冲蚀实验通常时间较长，采用上述方法由于不能循环利用固相颗粒造成固相颗粒消耗巨大，既不经济也不环保，同时，如采用这种方式进行同批次多试样实验时会造成冲蚀环境不均匀，单一试样逐次实验效率又低下；离心式冲蚀实验装置由于粒子运动轨迹、冲蚀角度、粒子流量等各种参数需要根据实验条件加以计算，实验装置复杂，并且还容易出现固相颗粒沉降问题，造成固相颗粒流量不均问题。管流式冲蚀实验装置以材料实际应用环境为基础，可模拟一定压力环境下的冲蚀实验，冲蚀参数易于控制，实验装置结构简单。本发明基于管流式冲蚀实验装置思路，可实现不同多相流体，不同冲蚀时间，不同冲蚀角度和不同冲蚀速度下的同批次多试样长时间耐冲蚀性能的准确实验。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种能模拟真实工况的，长时间的，同批次多试样的管流式涂层材料耐冲蚀性能实验装置及方法，能够在一定的冲蚀参数下，一次冲蚀实验多个试样，提高实验效率，冲蚀角度控制准确，实验结果准确可靠。

本发明采用的技术方案如下：一种管流式涂层材料耐冲蚀性能实验装置，其特征在于，所述管流式涂层材料耐冲蚀性能实验装置包括固相供应模块，循环管路和管流式冲蚀模块，其中：

固相供应模块，其包括电机、混合箱、柱状筛网、传动轴、桨叶和控制阀门，所述柱状筛网位于所述混合箱内并与所述混合箱同轴布置，所述柱状筛网底端固定在所述混合箱锥形内壁上，所述桨叶位于所述柱状筛网内并与所述柱状筛网同轴布置，所述控制阀门与所述混合箱底部出口相连；

管流式冲蚀模块，其包括外管、支撑座和试样夹持装置；

循环管路，其起始端和终止端均与所述固相供应模块相连，依次包括离心泵、节流阀、流量计、射流泵、所述管流式冲蚀模块的法兰接口、取样阀和出流口，所述离心泵将液体输送至射流泵，在射流泵内从喷嘴高速喷出形成负压，使所述固相供应模块中的高固液比的多相流被抽吸进入所述循环管路。

进一步地，所述混合箱为底端为锥体的回转体结构。

进一步地，所述出流口方向为混合箱切向方向，通过循环管路排出的流体切向进入所述柱状筛网内，同时，电机通过传动轴给桨叶提供预设的动力和旋转运动，使循环管路排出流体在所述混合箱内形成旋流，利用旋流沉沙原理，使固相颗粒从圆锥壁面沉降进入所述混合箱出口，同时桨叶的动力输出使固相颗粒处于运动状态，不至于直接沉降使所述混合箱出口堵塞，保证固相颗粒不间断地，均匀的供应。