專利名稱：一種在加載過程中實現(xiàn)同步干濕交替加速腐蝕的設備的制作方法
技術領域：
一種在加載過程中實現(xiàn)同步干濕交替加速腐蝕的設備 獄領域
本實用新型涉M屬材料腐t^腐t^勞領域，具體為一種在加載過程中實 現(xiàn)同步干濕交替加速腐蝕的設備。它是一種可與疲勞機、慢拉伸設備相輔，實現(xiàn) 辦在疲勞、拉伸或漫拉伸過程中，同喊行干濕交替腐蝕的設備。也可以用于 模擬不同氣候剝牛下控溫控濕腐蝕疲勞、拉伸或慢拉伸實驗，控鵬濕干濕交替 腐蝕實驗，腐 勞過程中實現(xiàn)同步干濕交替加速腐蝕，慢拉伸過程中實現(xiàn)同步
干濕交替加速腐蝕。
背景駄
作為結構材料，耐候鋼廣泛應用于,、交Sii輸、機械傳輸、支撐和橋梁 等領域。由于在大氣中暴露^ffl的耐候鋼表面會生成^^性銹層，PM:了大氣對 鋼的進一步腐蝕。裸露使用的耐候鋼在服,程中不僅受到大氣腐蝕作用同時還 要受到應力作用，其中有應力作用較小的情況，如應用在建筑、塔架、^!ii輸 用車箱、集裝箱等領域；有應力作用較大而且變化頻繁的情況，如軌道、橋梁等 領域。
目前，對于金屬構件在各種大氣中發(fā)生腐蝕5嫁，除了采用現(xiàn)場掛片的方法， 國內(nèi)夕卜學者大多采用實驗室加速腐蝕的方法，艮[3在實驗室內(nèi)無載荷剝牛下模擬田 園氣候、工業(yè)氣候、海岸氣候等各種大氣腐蝕環(huán)境或不同氣候的復仏氛，評定 金屬材料的抗腐蝕性能。這種方法一般是在恒溫恒濕不受倒可應力的實驗制牛下 進行，育激在短時間內(nèi)模擬得到金屬構件在將來的服役大氣環(huán)境中的腐蝕性能。 當要在模擬氣氛中給試樣加上一定的載荷，模擬試樣同時受力、受腐蝕的服役環(huán) 境，即讓i辦穀ij應力作用，并同時對離腐蝕段進行干濕交替加速腐蝕，還要 求，腐蝕段處于一定的濕度、溫度范圍時，目前還沒有很好的方^^實現(xiàn)。也 就是說，載荷及大氣腐蝕同時作用環(huán)境下金屬構件的性能如何，目前還沒有很好 的方法進行實^i平定
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于,一種在加載過程中實現(xiàn)同步干濕交替加速腐蝕的 設備，使ftt實驗室模擬金屬構件受應力作用時在各種不同腐蝕氣氛中的干濕交 替加速腐蝕實驗成為可能，并在一定的溫度、濕度環(huán)境中進行，對開展，力作 用下各種氣候中材料的腐蝕性能研究、力學性能研究，提高我國材料構件的服役 安全性，可靠性和經(jīng)濟性有重要意義。
本實用新型,術方案如下
一種在加載過程中實現(xiàn)同步干濕交替加速腐蝕的設備，該設備包括控制系 統(tǒng)、控溫體、控濕裝置、噴霧體、腐蝕疲勞箱，控制系統(tǒng)輸出端分別連驗 溫裝置、控濕裝置、噴霧裝置，控溫裝置、控濕裝置、噴霧裝置的輸出端分別連 至腐 勞箱，疲勞機控帝孫統(tǒng)的輸出端連驗勞機加載系統(tǒng)，疲勞機控制系統(tǒng)
m疲勞機加載系綱腐M勞箱內(nèi)的離施加循環(huán)載荷。
戶腿控制系鄉(xiāng)魏用繼電器組合的時序電鵬制；或者，單片機的編禾雖制。 臓控溫裝置蹄驢感應驢；控濕裝置貌濕度感應裝置。 臓控溫體貌加熱體；控濕體魏增濕裝置。
該設，制系統(tǒng)可以用繼電器實現(xiàn)，也可以用單片機實現(xiàn)。本實用新型通過 控溫裝置、控濕體感應腐鵬勞箱內(nèi)的驢濕度靴信號侮合控第孫統(tǒng)，再由 控制系統(tǒng)發(fā)出指令對腐臓勞箱內(nèi)的驢濕度進行調(diào)節(jié)，實U^鵬濕。同時， 控審孫統(tǒng)的指令給噴霧裝置，對腐鵬勞箱內(nèi)加載i辦定時進行噴霧，實現(xiàn)干濕 交替加速腐蝕。
本實用新型 :腐 勞箱將加載，密封起來，在腐ttt勞箱內(nèi)只暴露出
辦腐蝕段，或者將腐鵬勞箱尺寸做大，將疲勞機夾頭封在腐鵬勞箱內(nèi)(適 于耐腐蝕夾頭)，以實i^，加載的同時進行加速腐蝕。
本實用新型m控溫裝置的，感i^s感應腐蝕疲勞箱內(nèi)的溫度，將信號
傳送到控帝孫統(tǒng)，當驢低于控制系統(tǒng)所要求驢范圍時，控制系統(tǒng)會啟動控溫 體給腐鵬勞箱增溫；當鵬達到要求時，控帝孫統(tǒng))I維受至IJ鵬感應裝置傳 來的信號，從而關閉控溫裝置。
本實用新型Mii控濕裝置的M感應裝置感應腐1^勞箱內(nèi)的濕度，將信號
傳送到控制系統(tǒng)，當濕度低于控審孫統(tǒng)所要求濕度范圍時，控制系統(tǒng)會啟動控濕 裝置給腐蝕疲勞箱增濕；當濕度達到要求時，控制系統(tǒng)將接受到濕度感應裝置傳 來的信號，從而關閉控濕裝置。
本實用新型通過噴霧裝置對加載試樣腐蝕段進行噴霧潤濕。在噴電解質(zhì)溶液潤濕加載 表面后，試樣會在控溫控濕劍牛下逐漸千燥，實現(xiàn)一^P濕交替加
速腐蝕周次；之后iSA下一桿濕交替循環(huán)，適當?shù)?根據(jù)實驗設定)干濕交替 加速腐蝕周次后，用霧化去離子7jC沖洗，表面，以免積留過多鹽分。干濕交替 加速腐鵬程中，噴霧時間及噴霧間隔時間由控帝孫統(tǒng)控制(單片機編禾雖制或 繼電器控制)。
本實用新型ffi3i^K;件和掛S^件實現(xiàn)腐蝕疲勞箱內(nèi)，和濕度可控，控 溫、控濕元件將所測的信號傳給控制系統(tǒng)，再il31控制回路對控溫、掛驗置實 現(xiàn)運行及關閉控制，實現(xiàn)腐蝕疲勞箱內(nèi)皿濕度可控。
本實用新型M^電器(或單片機編程)對噴霧裝置的噴霧時間、噴霧間隔 時間以及噴去離子水霧的時間控制，對^W實現(xiàn)干濕交替加速腐蝕。
本實用新型設備應用于模擬不同氣候割牛下控鵬鵬臓勞、拉伸或漫拉
伸實驗，控MS濕干濕交替加速腐蝕實驗；或者，腐tM勞過程中實現(xiàn)同步干濕 交替加速腐蝕；或者，慢拉伸過程中實現(xiàn)同步干濕交替加速腐蝕。 本實用新型的有益效果是
1、 本實用新型M^溫，、控濕^g感應腐蝕疲勞箱內(nèi)的皿旨把信號 傳給控制系統(tǒng)，再由控制系統(tǒng)發(fā)出指令對腐 勞箱內(nèi)的皿旨進行調(diào)節(jié)，實 現(xiàn)控MS濕。同時，由控制系統(tǒng)的指令對腐 勞箱內(nèi)加載辦定時進4灘霧，
實現(xiàn)干濕交替腐蝕。
2、 本實用新型操作方便，簡單。附屬設備并不固定在控制柜上，方便組裝
和拆卸。該控制系統(tǒng)可與倒可設備相連，用于其他用途，滿m需。設錢制系
統(tǒng)可以用繼電器組合控制實現(xiàn)(即時序電足維制)，也可以由單片mi^彌程控制。


圖1.在加載過程中實現(xiàn)同步干濕交替加速腐蝕的設備示意圖。
圖2.，在腐 勞箱內(nèi)示意圖。 圖3.主電路圖。 圖車1.，控制原理圖。 圖冬2.濕度控制原理圖。
圖5.干濕交替加速腐蝕60周次后，同步加載試樣及未加載試樣P鵬譜。 圖6.干濕交替加速腐蝕60周次后，同步加載辦及未加載試樣極化曲線。 圖7.干濕交替加速腐蝕120周次后，同步加載i辦及未加載試樣P且抗譜。圖8.干濕交替加速腐蝕120周次后，同步加載i^及未加載i^f極化曲線。
圖中，1控制系統(tǒng)；2控溫裝置；3控濕體；4噴霧體；5腐蝕疲勞箱； 6試樣；7疲勞機加載系統(tǒng)；8疲勞豐鵬制系統(tǒng)；61加載試樣；62未加載i辦。 具體實肺式
實施例1經(jīng)濟型MnCu耐候鋼(專利號200510045624.6;公開號 CN1800428A)加載下同步干濕交替加速腐蝕60周次
1、 如圖1所示，本實用新型設備主要包括控制系統(tǒng)1、控溫裝置2、控濕 裝置3、噴霧裝置4、腐,勞箱5、疲勞機加載系統(tǒng)7、疲勞m^制系統(tǒng)8，控 制系統(tǒng)1輸出端分別連^S溫體2、控濕裝置3、噴霧體4，控溫錢2、控 濕裝置3、噴霧裝置4的輸出端分別連至腐 勞箱5，疲勞機控制系統(tǒng)8的輸 出端連M勞機加載系統(tǒng)7，疲勞機控制系統(tǒng)8 M疲勞機加載系統(tǒng)7對腐 勞箱5內(nèi)的，6施加循環(huán)載荷。
控制系統(tǒng)1 fflilg溫錢2、控濕體3、噴霧裝置4對腐鵬勞箱5內(nèi)的 離6進行控鵬濕下的干濕交替加速腐蝕。其中，噴霧體4 3M霧化器產(chǎn)生 水霧；控濕裝置3M:空氣壓縮機13產(chǎn)生氣流，將噴霧裝置4產(chǎn)生的7jC霧吹入 腐 勞箱5內(nèi)，調(diào)節(jié)，環(huán)境的濕度；控溫裝置2M加熱裝置(如加熱包 或熱電耦、吹風機)將熱風導入腐 勞箱5內(nèi)，調(diào)節(jié)箱內(nèi)溫度。
另外，控溫裝置可以魏驢感應體；控濕裝置可以棘f破感離置。 控溫裝置可以^W加熱裝置(加熱包、熱電耦或吹風機等)；控濕裝置可以, 增濕裝置(加濕機、霧化器或空氣壓縮機等)?？刂葡到y(tǒng),的噴霧裝置包括盛 放電解質(zhì)溶液的裝置和盛放蒸餾水的裝置，通過空氣壓縮機與磁力驅(qū)動循環(huán)泵 MP-IOR.W離霧器之一配合使用，將電解質(zhì)溶液和蒸餾水霧化。
2、 如圖1所示，疲勞機控制系統(tǒng)8同^M31加載系統(tǒng)7對腐 勞箱5內(nèi) 的辦6施加循環(huán)載荷。
3、 如圖2戶g，腐,勞箱內(nèi)的加載i^61和未加載，62同時受到干 濕交替加速腐蝕作用。
4、 禾擁制備的在加載過程中實現(xiàn)同步干濕交替加速腐蝕的設雜制腐蝕疲 勞箱5內(nèi)的溫度為室溫(25-3CTC)，相對濕度70"80%時，加載最大應力o max=210MPa，應力比R-0.05，頻率FMHz，并同步在模擬海岸氣候中干濕交替 加速腐蝕，經(jīng)過20天，60周次干濕交替腐蝕后，測得MnCu耐候鋼腐 勞及 未加載試樣腐蝕P且抗譜(圖5)、極化曲線(圖6)。5、 圖5、圖6結果顯示，利用制備的在加載過程中實5見同步干濕交替加速腐 蝕的設備進行鋼的腐蝕疲勞實驗，測試所得曲線光滑，結果穩(wěn)定。與未加載i^f 腐蝕結果比較齢見測至咖載的影響，發(fā)現(xiàn)辦銹層阻抗增加，說明在單位加載時 間內(nèi)，較低腐蝕周次時，加載能iSt腐蝕生成致密的銹層，提高鋼的海岸氣候腐 蝕能力。
6、 禾,制備的在加載過程中實現(xiàn)同步干濕交替加速腐蝕的設備進行鋼的腐 勞實驗，與未加載離腐蝕結果比較，觀察到耐候鋼銹層致密性良好，幾乎 不存在浮銹，所觀察到的鐵銹大部分是堅固的貼緊鋼基體的銹，這與經(jīng)過長期暴 曬所得銹層相似，這說明本實驗的相關性是良好的。
7、 禾,制備的在加載過程中實現(xiàn)同步干濕交替加速腐蝕的設備進行鋼的腐 蝕疲勞實驗，試樣是出現(xiàn)了典型的腐tfet勞裂紋。由于腐蝕介質(zhì)的作用，裂紋中 生成了銹。可以看到，裂紋是在點蝕坑形成的，明顯的形成了裂紋鈍化區(qū)和尖端 區(qū)。
實施例2經(jīng)濟型MnCu耐候鋼(專利號200510045624.6;公開號 CN1800428A)力口載下同步干濕交替加速腐蝕120周次
1、 如圖1所示，控制系統(tǒng)1MS溫體2，控濕體3，噴霧錢4對腐 勞箱5內(nèi)的試樣6進行控，濕下的干濕交替加速腐蝕。
2、 如圖1所示，疲勞機控制系統(tǒng)8同步iia加載系統(tǒng)7對腐1 勞箱5內(nèi) 的辦6施加循環(huán)載荷。
3、 如圖2所示，腐 勞箱5內(nèi)的加載試樣61和未加載，62同時受到 干濕交替加速腐蝕作用。
4、 利用制備的在加載過程中實現(xiàn)同步干濕交替加速腐蝕的設備控制腐蝕疲 勞箱5內(nèi)的溫度為室溫(25-3CTC)，相對濕度70"80%時，加載最大應力o max-210MPa，應力比R-0.05，頻率F-1Hz，并同步在模擬海岸氣候中干濕交替 加速腐蝕，經(jīng)過20天，120周次干濕交替腐鵬，測得MnCu耐候鋼腐蝕疲勞 及未加載i辦腐蝕阻抗譜(圖7)、極化曲線(圖8)。
5、 圖7、圖8結果顯示，禾,制備的在加載過程中實現(xiàn)同步干濕交替加速腐 蝕的設備進行鋼的腐蝕疲勞實驗，測試所得曲線光滑，結果穩(wěn)定。與未加載試樣 腐蝕結果比較齢見測至咖載的影響，即i辦銹層阻抗有所降低，說明在單位加載 時間內(nèi)，在高的腐蝕周次時，加載使銹層部分破壞，但是銹層的阻抗依然很高，說明銹層的抗腐蝕能力依然很好。
6、禾擁制備的在加載過程中實現(xiàn)同步干濕交替加速腐蝕的設備進行鋼的腐 蝕疲勞實驗，與未加載 腐蝕結果比較，觀察到在加載的作用下銹層較為疏松， 裂紋尺寸大，密度高，但內(nèi)銹層與鋼基體的結合依然良好，對耐候鋼的抗腐蝕性 起重要作用。但可以觀察到耐候鋼銹層依然是很致密的，即使圖中看到的那些存 在與鋼基體平行的裂紋的銹，甚至那些4艘剝落的銹層也是非常致密的。
如圖3所示，本實用新型控制系統(tǒng)主電路結構和各元件之間的連接關系如下
控制系統(tǒng)主要包括交流電源(AC電流)、開關K1、接觸器(KM1、 KM2、 KM3)、熔斷器(FU1、 FU2、 FU3、 FU4)等，艦開關K1，對各體供電。 控溫裝置、控濕裝置、噴霧裝置接通電源并同時受控制回 制，控溫裝置的控 制回路上設有接觸器KM1 、熔斷器FU1 ，控濕裝置的控制回路上設有接觸器KM2、 熔斷器FU2，噴霧體的控制回路上設有接觸器KM3、熔斷器FU3。 220伏電 壓經(jīng)熔斷器FU4后，經(jīng)OT整流給控制回路供電。控制回路M接受溫度、濕度 感應裝置信號對控溫裝置、控濕裝置進行工作控制，控制回路fflM電器或單片 機辦對噴霧體進行噴霧控制。
控制主電路的控制過程如下
合上開關K1，對設餘電。熔斷器FU1 FU4對各設備進行短鵬護。接觸 器KM1 KM3用以接通和分斷負載，{跌運行中的設備，它與繼電控制回路組合， 聯(lián)鎖相關設備。
如圖車i所示，本實用新型控溫裝置為常規(guī)技術，ms控制原理如下
熱電阻或熱電偶的訊號經(jīng)橋路處理后進行放大，放大后的訊號一路直接顯示 被測鵬值，另一路與設定值比較經(jīng)控制方式運算后，MM電器(或單片機) 輸出。
如圖4^2所示，本實用新型控濕裝置為常規(guī)技術，M度控制原理如下 濕度繊冊號經(jīng)橋路處理后進行放大，放大后的訊號一路直接顯示被測驗 值，另一路與設定值比較經(jīng)控制方式運算后，艦繼電器(或單片機)輸出。
權利要求1、一種在加載過程中實現(xiàn)同步干濕交替加速腐蝕的設備，其特征在于該設備包括控制系統(tǒng)、控溫裝置、控濕裝置、噴霧裝置、腐蝕疲勞箱，控制系統(tǒng)輸出端分別連接控溫裝置、控濕裝置、噴霧裝置，控溫裝置、控濕裝置、噴霧裝置的輸出端分別連至腐蝕疲勞箱，疲勞機控制系統(tǒng)的輸出端連接疲勞機加載系統(tǒng)，疲勞機控制系統(tǒng)通過疲勞機加載系統(tǒng)對腐蝕疲勞箱內(nèi)的試樣施加循環(huán)載荷。
2、 按照權利要求1所述的在加載過程中實現(xiàn)同步干濕交替加速腐蝕的設備， 其特征在于控帝係纟棘用繼電器組合的時序電路控制；或者，單片機的編程控 制。
3、 按照權利要求1所述的在加載過程中實現(xiàn)同步干濕交替加速腐蝕的設備，其特征在于控溫裝置蹄鵬感應驢；控濕裝置接有濕度感應裝置。
4、 按照權利要求1所述的在加載過程中實現(xiàn)同步干濕交替加速腐蝕的設備， 其特征在于控溫裝置t銪加熱裝置；控濕裝置接有增濕裝置。
專利摘要本實用新型涉及金屬材料加速腐蝕及腐蝕疲勞領域，具體為一種在加載過程中實現(xiàn)同步干濕交替加速腐蝕的設備，使得在實驗室模擬金屬構件受應力作用時在各種不同腐蝕氣氛中的干濕交替加速腐蝕實驗成為可能。該設備包括控制系統(tǒng)、控溫裝置、控濕裝置、噴霧裝置、腐蝕疲勞箱，控制系統(tǒng)輸出端分別連接控溫裝置、控濕裝置、噴霧裝置，控溫裝置、控濕裝置、噴霧裝置的輸出端分別連至腐蝕疲勞箱，疲勞機控制系統(tǒng)的輸出端連接疲勞機加載系統(tǒng)，疲勞機控制系統(tǒng)通過疲勞機加載系統(tǒng)對腐蝕疲勞箱內(nèi)的試樣施加循環(huán)載荷。本實用新型是一種可與疲勞機、慢拉伸設備相輔，實現(xiàn)試樣在疲勞、拉伸或慢拉伸過程中，同步進行干濕交替腐蝕的設備。
文檔編號G01N3/00GK201259481SQ200820015228
公開日2009年6月17日 申請日期2008年8月27日 優(yōu)先權日2008年8月27日
發(fā)明者偉 柯, 雷 王, 董俊華 申請人:中國科學院金屬研究所