專利名稱:金屬材料深海腐蝕電位測試方法及其裝置的制作方法
技術領域:
本發(fā)明屬于海洋環(huán)境中金屬材料腐蝕電位自動測試裝置領域,涉及一種金屬材料深海腐蝕電位的測試方法及其裝置。
背景技術:
根據文獻報道美國(Hueneme港試驗站、大洋舌試驗站)、前蘇聯、日本(北九州試驗點、別府試驗點)、荷蘭(赫爾德試驗站)等在上世紀60年代就開始了材料的深海環(huán)境腐蝕試驗研究,近年來挪威、印度等國家也在開展了這方面的研究工作。美國從1961年至1970年間進行了大規(guī)模的深海環(huán)境材料性能試驗,但是其試驗內容僅僅是各種材料深海暴露試驗,檢測內容為失重、應力敏感性、腐蝕形貌觀察及力學性能的損失等,尚未有深海環(huán)境腐蝕電位原位測量的報道。文獻中報道的前蘇聯深海試驗只有在西北太平洋進行的為期40天的暴露試驗。進行了金屬深海腐蝕電位測量的只有挪威和印度兩國,二者的方法和側重點不同。印度于印度洋進行5000米的深海暴露試驗的同時從深500和1200米處取得海水送到實驗室,作為介質對鋼做極化掃描。顯然,所得到的測試結果并不能完全可信,但作為相對比較是可行的。英國人W.B.MACKAY在蘇格蘭西北海域做了犧牲陽極保護實海試驗,深度為150米,方法是采用浮標系統,將試驗系統中的陰極、陽極導線引到海面上的浮標上,定期進行測量。顯然,這種方法不適合在遠離大陸、更深的深海區(qū)。1982年~1999年挪威海洋技術研究所在北挪威海的多個地點進行了材料深海陰極保護參數的研究。試驗深度從100米~1335米。這是真正意義上的實海測試。試驗采用單點錨系結構,利用多通道海流計的定向舵板,固定犧牲陽極、參比電極和陰極,定期采集保護電位、保護電流以及相關的環(huán)境因素。通過一系列試驗得到了挪威外海不同深度的鋼的保護電流密度。這種方法一次只能測量單種電偶試樣的性能,不適合多種材料的腐蝕電位測試。
我國于1990年前后,曾開展了70余種金屬材料在三亞、廈門、舟山和青島天然海水中180天的腐蝕電位測試,作出了材料在4個海域的電偶序。其測試方法是人工定期測量,采樣速度慢,工作效率低。近年來,有關單位研制了電偶腐蝕數據自動采集系統,可在海濱淺表海水中自動測量材料的腐蝕電位和和電偶電流,并通過網絡傳到實驗室進行處理。國內目前尚未開展深海環(huán)境腐蝕試驗及其研究,而社會對材料深海腐蝕數據具有日益迫切的需求,加上現代電子技術和計算機技術的飛速進步,深海環(huán)境腐蝕電位原位測試技術將會為金屬材料深海腐蝕機理研究、深海陰極保護研究等提供有力的技術支持。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現有技術中存在的缺點,尋求設計研制一種能在水深3000米深海洋環(huán)境中長期、實時采集金屬腐蝕電位的測試裝置,可以同時測量多達50個試樣的腐蝕電位數據。通過不同深度的金屬腐蝕電位的變化,結合海水環(huán)境因素的測量數據,形成有效可靠的模擬深海環(huán)境金屬腐蝕電位測試儀器及其實現方法。
為了實現上述目的,本發(fā)明通過以下技術方案實現的先將裝置組裝制備成一體式密封結構,單獨或隨其他深海試驗設備一同置于選定的海域,利用自身攜帶的電池,采用單片機控制,實現自動測量、自動轉換、自動存儲;回收后,通過接口將數據導入計算機進行處理分析,并列表式給出系列地測試結果;一套裝置可以裝載30~50件金屬試樣,投放到100~3000米深的海中,根據試驗要求可在水下布放1~6個月的時間。
本發(fā)明的測試樣與參比電極的安裝采用以參比電極為中心,試樣呈環(huán)形在其周圍分布的形式,試樣環(huán)的直徑為500~600mm,從每個試樣上引出導線匯成一根電纜;試樣固定在一個由尼龍或聚四氟乙烯制成的框架上。
本發(fā)明使用中進行深海投放時,分別將試樣架和測試設備固定到深海試驗體上,采用浮力系統在不同深度分別進行測試。投放前,將從試樣引出的電纜插頭插在測試設備的殼體插座上,測試儀將隨深海裝置沉到水下,當達到水深100米時,壓力開關在水壓的作用下打開設備開始工作,測試金屬材料在深海中的電位隨時間的變化。當一個試驗周期完成后,回收深海試驗裝置,同時將電位測試設備一同回收,將存儲在設備中的數據采集到計算機中,完成測試,同時觀察試樣表面狀態(tài),與失重試樣結果進行對比分析并給出結果。
本發(fā)明的測試裝置主體結構包括數據存儲器、控制器、電位測量表、通路轉換器、參比電極、練測試樣、電源、耐壓殼體和耐壓多芯導線,經常規(guī)技術加工制備過程分體制備后,電連通性組裝成單體式測量系統并置于耐壓殼體中,經過檢驗測試正常后投放海中測試。
本發(fā)明電位儀器的測量系統部分電路與其它電路單元電連通組裝后,經過檢測各項功能達到要求,固定到耐壓殼體用樹脂全部密封。
本發(fā)明的耐壓殼體選用防腐材料加工制成,其尺寸根據測量系統的大小設計成圓筒型結構,其長度為400-700mm,直徑為150-250mm,內部設計固定測量系統的插槽;殼體蓋采用橡膠“O”型圈密絲螺旋連接,耐壓殼體上鉆孔固定1-2個耐壓電纜插座。
本發(fā)明的技術特征包括①設備采用緊湊型設計,測試與控制系統密封在一個圓筒型的耐壓殼體中,耐壓殼的長度在400~700mm、直徑在150~250mm范圍內,圓筒型結構易于固定。
②主體系統由控制器、數據存儲器、電位測量表、通路轉換器、電源、參比電極組成,通過固定在耐壓殼體上的多芯耐壓連接插頭與外部探頭和試樣電性相連通。
③待測試樣固定在環(huán)形框架內,參比電極布置在環(huán)的中心。
④設備布放到深度海水中,壓力開關接通,控制系統開始工作,指令轉換器和電位測量以預先設定的時間間隔測量試樣的電位值,并通過控制器將測量值存儲到存儲器中。
本發(fā)明作為一種實用的深海腐蝕測試技術設備,其結構簡單緊湊;測量的試樣量較大,可以進行較多材料的腐蝕測量,節(jié)省試驗費用;布放和回收操作較簡單,可以與任何其他形式的深海裝置結合進行測試;借助于本項發(fā)明,可以研究金屬材料的腐蝕性能,并為今后進行室內模擬深海環(huán)境腐蝕研究提供基本數據保證。
圖1為本發(fā)明裝置組裝結構原理示意圖。
圖2為本發(fā)明裝置電路連通結構原理示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明實施的設備裝置主體結構由數據存儲器1、總控器2、電位測量表3、轉換器4、參比電極5、待測試樣6、電池7、耐壓殼體8和耐壓多芯導線9電性連通式組裝而成為實現自動測試的單體式密封系統。
本發(fā)明儀器裝置為分體制造,試驗前在實驗室密封組裝,經過測試后進行實海投放測試。
本發(fā)明實施儀器的電位測量表采用常規(guī)電路完成,經過檢測各項功能達到要求,固定到耐壓殼體8中。由于測量電路功耗低,發(fā)熱少,深海環(huán)境的溫度接近零度,為保證在殼體意外進水的情況下仍能保證正常工作,可以將電路用樹脂全部密封。
本發(fā)明實施的耐壓殼體8的尺寸根據測量系統的大小設計成圓筒型,內部設計固定測量系統的插槽;耐壓殼體8采用密絲螺旋連接,橡膠“O”型圈密封。殼體上鉆孔固定耐壓電纜插座,考慮到殼體的水密可靠性,根據試樣數量和電纜芯的數量,實施中固定2個插座。
待測試樣6及參比電極5的安裝采用以參比電極5為中心,待測試樣6呈環(huán)形在其周圍分布的形式,試樣環(huán)的直徑為500~600mm,從每個試樣上引出導線匯成一根電纜;試樣固定在一個由非金屬制成的框架上,實施中非金屬選用尼龍或聚四氟乙烯。
本發(fā)明的實施進行深海投放時,分別將試樣架和測試設備固定到深海試驗裝置上,或專門的浮力系統上在不同深度分別進行測試。投放前,將從試樣引出的電纜插頭插在測試設備的殼體插座上,測試儀將隨深海裝置沉到水下,當達到水深100米時,壓力開關在水壓的作用下打開設備開始工作,測試各種材料在深海中的電位隨時間的變化。當一個試驗周期完成后,回收深海試驗裝置,同時將電位測試設備一同回收,將存儲在設備中的數據采集到計算機中,完成測試,同時觀察試樣表面狀態(tài),與失重試樣結果進行對比分析。
本發(fā)明實施時,其裝置的電路連通及元器件選擇,對照附圖2進行,所有選擇元器件均為市售產品,按照常規(guī)的電學原理連通并組裝而成為測試系統裝置。
權利要求
1.一種金屬材料深海腐蝕電位的測試方法,其特征在于先將裝置組裝制備成一體式密封結構,單獨或隨其他深海試驗設備一同置于選定的海域,利用自身攜帶的電池,采用單片機控制,實現自動測量、自動轉換、自動存儲;回收后,通過接口將數據導入計算機進行處理分析,并列表式給出系列地測試結果;一套裝置裝載30~50件金屬試樣,投放到100~3000米深海中,在水下布放1~6個月。
2.根據權利要求1所述的金屬材料深海腐蝕電位的測試方法,其特征在于測試樣與參比電極的安裝以參比電極為中心,試樣呈環(huán)形在其周圍分布,試樣環(huán)直徑為500~600mm,試樣固定在一個由尼龍或聚四氟乙烯制成的框架上。
3.根據權利要求1所述的金屬材料深海腐蝕電位的測試方法,其特征在于進行深海投放時,分別將試樣架和測試設備固定到深海試驗體上,用浮力系統在不同深度分別進行測試;投放前,將從試樣引出的電纜插頭插在測試設備的殼體插座上,測試儀將隨深海裝置沉到水下,當達到水深100米時,壓力開關在水壓的作用下打開設備開始工作,測試金屬材料在深海中的電位隨時間的變化;一個試驗周期完成后,回收深海試驗裝置,同時將電位測試設備一同回收,將存儲在設備中的數據采集到計算機中,完成測試,同時觀察試樣表面狀態(tài),與失重試樣結果進行對比分析并給出結果。
4.一種金屬材料深海腐蝕電位的測試裝置,其特征在于主體結構包括數據存儲器、控制器、電位測量表、通路轉換器、參比電極、練測試樣、電源、耐壓殼體和耐壓多芯導線,經加工制備過程分體制備后,電連通性組裝成單體式測量系統并置于耐壓殼體中,測量系統部分電路與其它電路單元電連通組裝后,經過檢測后固定到耐壓殼體并用樹脂密封。
5.根據權利要求4所述的金屬材料深海腐蝕電位的測試裝置,其特征在于耐壓殼體尺寸根據測量系統的大小設計成圓筒型結構,其長度為400-700mm,直徑為150-250mm,內部設計固定測量系統的插槽;殼體蓋采用橡膠“O”型圈密絲螺旋連接,耐壓殼體上鉆孔固定1-2個耐壓電纜插座。
全文摘要
本發(fā)明屬于海洋環(huán)境中金屬材料腐蝕電位自動測試裝置領域,涉及一種金屬材料深海腐蝕電位的測試方法及其裝置,先將裝置組裝制備成一體式密封結構,單獨或隨其他深海試驗設備一同置于選定的海域,利用自身攜帶的電池,采用單片機控制,實現自動測量、自動轉換、自動存儲;回收后,通過接口將數據導入計算機進行處理分析,并列表式給出系列地測試結果;一套裝置可以裝載30~50件金屬試樣,投放到100~3000米深的海中,根據試驗要求可在水下布放1~6個月的時間。本發(fā)明結構簡單緊湊;測量的試樣量大,可以進行較多材料的腐蝕測量,節(jié)省試驗費用;布放和回收操作簡單,可以與任何其他形式的深海裝置結合進行測試。
文檔編號G01N27/416GK101074917SQ20071001497
公開日2007年11月21日 申請日期2007年6月20日 優(yōu)先權日2007年6月20日
發(fā)明者郭為民, 鄧春龍, 李文軍 申請人:中國船舶重工集團公司第七二五研究所