海洋资源开发与应用需要高质量海工装备作为保障,随着我国对海工装备的重视,管道得到了极大的应用。但海水中富含腐蚀因子、微生物以及泥沙等对海水管道造成一定的破坏,管道局部腐蚀现象严重。本文自主设计了一种管流式冲刷腐蚀实验装置,以B10管为研究对象,进行了B10管冲刷腐蚀试验,具体内容如下:(1)针对南海高温、高湿、高盐的环境,开发设计了一种温度、流速可控的管流式冲刷腐蚀试验装置,该装置的流体物质相态为单相流或固液两相流,可对直管段、焊接管段和弯管段进行试验。分支管路上设有测试管,测试管直径适用范围40mm至100mm。基于流速设计要求确定装置总流量,进而对离心泵、电磁阀、水箱等进行选型计算,并制作与安装管流式冲刷腐蚀实验装置。(2)基于总体设计方案设计控制系统,采用可编程控制器(PLC)为主控单元,利用PID算法对温度和流速进行调控。分别应用PT100和超声波流量计对温度和流速进行监测,通过A/D模块和D/A模块输出电流控制执行器的动作,利用触摸屏监测控制系统的运行状态,并通过GX-WORK2软件编写控制程序,利用Easy Builder Pro软件编写上位机操作界面。通过试验验证,测试管DN50mm流速范围0 m/s至5m/s,DN80mm流速范围0 m/s至3m/s,DN100mm流速范围0 m/s至2m/s,温度的调节范围常温至60℃,温度的控制精度可达到-0.5℃至+0.8℃,流速的控制精度可达到±0.1m/s。(3)为确定测试管长度,减少分支管路尺寸,对测试管进行仿真分析,确定冲蚀非稳定长度。结果表明:随着温度(30℃、40℃、50℃、60℃)的增加,空化体积分数变化不明显或无变化,冲蚀速率呈现逐渐下降再升高又下降的趋势。随着流速(2m/s、3m/s、4m/s、5m/s)的增大,空化体积分数逐渐增大,冲蚀速率逐渐增大。在不同流速下冲蚀非稳定长度仿真结果与试验结果分别相差1.8%、1.7%、1.5%、1.4%。因此,管流式冲刷腐蚀实验装置测试管连接方式设计合理,测试管长度应为300mm至500mm,在保证切除测试管非稳定区域后,存在管长余量进行冲刷腐蚀分析,为后续研究管道冲刷腐蚀提供理论依据。(4)为进一步应用管流式冲刷腐蚀实验装置,以B10管为研究对象,在自主研发的管流式冲刷腐蚀实验装置上进行冲刷腐蚀试验,并分析了B10在不同冲刷时间(30min、1h、2h、4h)、不同温度(30℃、40℃、50℃)和不同流速(1m/s、2m/s、3m/s、4m/s)下的腐蚀情况。结果表明:增加冲刷时间,增大流速和升高温度都能使B10表面氧化物增多,B10随着温度的增加,氧化物的氧化程度降低,当温度为40℃、流速为3m/s时,冲蚀痕迹最为明显。