專利名稱：一種模擬加速腐蝕試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于腐蝕研究試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種對(duì)金屬材料在海水中耐腐蝕性進(jìn)行 快速評(píng)價(jià)的模擬加速腐蝕試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
在海洋環(huán)境中，海洋工程材料及構(gòu)件的腐蝕行為及其變化規(guī)律非常復(fù)雜，目前對(duì) 其腐蝕性能進(jìn)行評(píng)價(jià)的主要方法是實(shí)海掛片試驗(yàn)。實(shí)海掛片試驗(yàn)方法具有環(huán)境條件真實(shí)、 試驗(yàn)簡(jiǎn)單、結(jié)果比較可靠等優(yōu)點(diǎn)，但是存在試驗(yàn)周期長(zhǎng)、環(huán)境因素條件不可控和試樣丟失等 問(wèn)題。一般的試驗(yàn)周期從半年到十幾年，嚴(yán)重制約了新材料、新工藝在工程上的快速應(yīng)用。 因此需要建立一個(gè)能夠模擬材料在海水中腐蝕工況的加速試驗(yàn)裝置，用于快速評(píng)價(jià)海洋工 程材料在海水環(huán)境中的耐蝕性能，適應(yīng)海洋工程建設(shè)的需要，加快新材料新工藝的應(yīng)用。在 海水全浸區(qū)影響金屬材料腐蝕的主要環(huán)境因素有溶解氧含量、溫度、海生物污損、碳酸鹽沉 淀、微生物、PH值、鹽度、流速等。在一定條件下，溫度、流速、海生物污損、微生物(硫酸鹽 還原菌)都可以成為影響金屬材料腐蝕速率的控制因素。目前，在室內(nèi)進(jìn)行模擬加速腐蝕 試驗(yàn)時(shí)通常不考慮海生物的影響，主要是將溫度和流速作為控制因素。國(guó)內(nèi)外的海水模擬 加速試驗(yàn)及其裝置大多是采用攪拌和加熱的方式，如旋轉(zhuǎn)沖刷腐蝕試驗(yàn)及其裝置、旋轉(zhuǎn)圓 盤腐蝕試驗(yàn)及其裝置等都是通過(guò)增加海水的流速來(lái)加速腐蝕，同時(shí)還輔以恒溫裝置進(jìn)行溫 度調(diào)節(jié)。在天然淺表海水中溶解氧基本處于飽和狀態(tài)，并一直保持一定的流動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)攪 拌和加熱的方式進(jìn)行模擬加速雖然有一定的效果，但是當(dāng)海水流速增大到一定程度時(shí)就改 變了材料的腐蝕機(jī)理。例如，用旋轉(zhuǎn)沖刷試驗(yàn)裝置及其方法增加海水流速以提高材料腐蝕 速率，這與在淺表海水中的浸泡和沖刷不一樣，當(dāng)流速大于某一特定值時(shí)，材料主要發(fā)生機(jī) 械沖刷腐蝕。歸結(jié)起來(lái)，現(xiàn)有的試驗(yàn)裝置普遍存在著結(jié)構(gòu)原理復(fù)雜，工藝操作不便，試驗(yàn)周 期長(zhǎng)，測(cè)試數(shù)據(jù)誤差大等突出缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)一種新型的腐蝕模擬試驗(yàn) 裝置，采用添加加速劑的海水作為模擬加速腐蝕試驗(yàn)體系，通過(guò)恒溫裝置進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，采 用增氧泵實(shí)現(xiàn)腐蝕溶液的充氣和攪拌，建立模擬海水全浸條件的室內(nèi)模擬加速試驗(yàn)裝置， 用于快速評(píng)價(jià)海洋工程材料在海水環(huán)境中的耐蝕性能，加快新材料的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)包括試驗(yàn)箱體、水浴箱體、電阻絲、通氣擋 板、充氣管、加速劑濃度探頭、加速劑入口管、試驗(yàn)箱蓋板、加速劑濃度控制器、充氣量控制 器、電子控溫儀、加速劑添加管、加速劑盛放槽、試樣架、溫度傳感器和控制鍵盤；控制鍵盤 上排列制有八個(gè)按鍵，其中的各按鍵包括加速劑開(kāi)關(guān)、加速劑調(diào)速旋鈕、加速劑濃度探頭開(kāi) 關(guān)、加速劑濃度調(diào)控開(kāi)關(guān)、充氣開(kāi)關(guān)、充氣量速度控制開(kāi)關(guān)、加熱開(kāi)關(guān)和溫度調(diào)控開(kāi)關(guān)；方形 盒式結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)箱體內(nèi)腔底部置有通氣擋板，試驗(yàn)箱體內(nèi)腔中裝有腐蝕溶劑，試驗(yàn)箱體中 上部側(cè)壁上制有加速劑濃度探頭，試驗(yàn)箱體內(nèi)腔上部橫向置有試樣架，試驗(yàn)箱體的頂部置有試驗(yàn)箱蓋板，試驗(yàn)箱體支撐式置放于長(zhǎng)方形盒式結(jié)構(gòu)的水浴箱體的中間位置，水浴箱體 內(nèi)腔中的試驗(yàn)箱體外側(cè)空間中充有自來(lái)水，水浴箱體的底部側(cè)壁內(nèi)制有電阻絲作為加熱設(shè) 備；試驗(yàn)箱體底部側(cè)壁處制有充氣管與充氣量控制器管道連通；水浴箱體中的試驗(yàn)箱體外 側(cè)頂部置有溫度傳感器；試驗(yàn)箱體的頂部穿過(guò)試驗(yàn)箱蓋板豎向置有加速劑入口管，加速劑 入口管與加速劑濃度控制器管式連通；加速劑濃度控制器與加速劑盛放槽通過(guò)加速劑添加 管管道連通，以確保加速劑的暢通加入以及實(shí)驗(yàn)濃度與加入量的控制；電子控溫儀與溫度 傳感器電連通構(gòu)成溫控系統(tǒng)；加速劑濃度控制器、充氣量控制器和電子控溫儀電連通式組 成一體結(jié)構(gòu)并分別與相對(duì)應(yīng)的按鍵電連通，實(shí)現(xiàn)按鍵式參數(shù)控制；箱式結(jié)構(gòu)的加速劑盛放 槽內(nèi)裝有加速劑。本發(fā)明通過(guò)強(qiáng)化腐蝕因子來(lái)加速金屬材料在海水中的腐蝕，從而縮短試驗(yàn)的時(shí) 間；所述的室內(nèi)模擬加速腐蝕試驗(yàn)裝置主要由試驗(yàn)箱主體、加速腐蝕溶液和控制系統(tǒng)三部 分組成；試驗(yàn)箱主體由水浴箱體、試驗(yàn)箱體和試樣架組成；加速腐蝕溶液由天然海水、人工 海水或重量百分比濃度3. 5% NaCl水溶液中添加加速劑和緩沖劑組成；控制系統(tǒng)包括試 驗(yàn)溫度控制、加速劑和緩沖劑添加量控制和充氣量控制三部分；所述的試驗(yàn)溫度控制方式 采用電子控溫系統(tǒng)控制，加熱器進(jìn)行加熱；加速劑和緩沖劑添加量控制采用濃度探頭進(jìn)行 控制；充氣量控制采用增氧泵調(diào)節(jié)腐蝕溶液中的充氣量；加速腐蝕溶液中的加速劑是通過(guò) 添加去極化劑作為腐蝕加速劑，即能夠加速金屬材料的強(qiáng)氧化劑，如H202、Na2S2O8, KClO4或 KMnO4;采用恒流泵和加速劑濃度探頭組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)加速劑的加入速度，加速腐 蝕溶液濃度在0. 001 3. OOOmol/L范圍內(nèi)可控調(diào)節(jié)；電子控溫系統(tǒng)通過(guò)溫度傳感器采集水 浴溫度信號(hào)，反饋給電子式控溫儀，實(shí)現(xiàn)溫度在室溫到95. 0°C范圍內(nèi)自由可調(diào)。本發(fā)明利用添加加速劑和加熱、攪拌相結(jié)合，設(shè)計(jì)了模擬加速試驗(yàn)裝置，通過(guò)控 制加速劑濃度和添加速度、溶液溫度以及充氣量來(lái)控制腐蝕加速比，能夠?qū)崿F(xiàn)金屬材料室 內(nèi)模擬加速腐蝕試驗(yàn)，有效加速金屬材料的海水腐蝕，其試驗(yàn)周期短，材料耐蝕性評(píng)價(jià)速度 快，效果好，有利于加快新材料的推廣應(yīng)用同時(shí)節(jié)約材料，試驗(yàn)成本低。


圖1為本發(fā)明裝置的主體結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施時(shí)不同金屬材料在天然海水中平均腐蝕速率隨浸泡時(shí)間變化 曲線。圖3為本發(fā)明實(shí)施時(shí)不同金屬材料在海水和加速劑中平均腐蝕速率隨浸泡時(shí)間 變化曲線。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖作進(jìn)一步說(shuō)明。本實(shí)施例的主體結(jié)構(gòu)包括試驗(yàn)箱體1、水浴箱體2、電阻絲3、通氣擋板4、充氣管5、 加速劑濃度探頭6、加速劑入口管7、試驗(yàn)箱蓋板8、加速劑濃度控制器9、充氣量控制器10、 電子控溫儀11、加速劑添加管12、加速劑盛放槽13、試樣架14、溫度傳感器15和控制鍵盤 16 ；控制鍵盤16上排列制有八個(gè)按鍵，其中的各按鍵包括a為加速劑開(kāi)關(guān)，b為加速劑調(diào)速 旋鈕，c為加速劑濃度探頭開(kāi)關(guān)，d為加速劑濃度調(diào)控開(kāi)關(guān)，e為充氣開(kāi)關(guān)，f為充氣量速度控制開(kāi)關(guān)，g為加熱開(kāi)關(guān)，h為溫度調(diào)控開(kāi)關(guān)；方形盒式結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)箱體1內(nèi)腔底部置有通 氣擋板4，試驗(yàn)箱體1內(nèi)腔中裝有腐蝕溶劑，試驗(yàn)箱體1中上部側(cè)壁上制有加速劑濃度探頭 6，試驗(yàn)箱體1內(nèi)腔上部橫向置有試樣架14，試驗(yàn)箱體1的頂部置有試驗(yàn)箱蓋板8，試驗(yàn)箱體 1支撐式置放于長(zhǎng)方形盒式結(jié)構(gòu)的水浴箱體2中的中間位置，水浴箱體2內(nèi)腔中的試驗(yàn)箱 體1外側(cè)空間中充有自來(lái)水，水浴箱體2的底部側(cè)壁內(nèi)制有電阻絲3作為加熱設(shè)備；試驗(yàn)箱 體1底部側(cè)壁處制有充氣管5與充氣量控制器10管道連通；水浴箱體2中的試驗(yàn)箱體1外 側(cè)頂部置有溫度傳感器15 ；試驗(yàn)箱體1的頂部穿過(guò)試驗(yàn)箱蓋板8豎向置有加速劑入口管7， 加速劑入口管7與加速劑濃度控制器9管式連通；加速劑濃度控制器9與加速劑盛放槽13 通過(guò)加速劑添加管12管道連通，以確保加速劑的暢通加入以及實(shí)驗(yàn)濃度與加入量的控制； 電子控溫儀11與溫度傳感器15電連通構(gòu)成溫控系統(tǒng)；加速劑濃度控制器9、充氣量控制器 10和電子控溫儀11電連通式組成一體結(jié)構(gòu)并分別與相對(duì)應(yīng)的按鍵a、b、c、d、e、f、g、h電 連通，實(shí)現(xiàn)按鍵式參數(shù)控制；加速劑盛放槽13內(nèi)裝有加速劑。實(shí)施例本實(shí)施例采用上述試驗(yàn)裝置進(jìn)行了不同金屬材料的室內(nèi)模擬加速腐蝕試驗(yàn)，模擬 加速試驗(yàn)在試驗(yàn)箱體1中進(jìn)行，將尺寸為100X200X3mm的不同試樣掛在試樣架14上，打 開(kāi)充氣開(kāi)關(guān)e進(jìn)行充氣攪拌，在水浴箱體2中加入自來(lái)水，并利用溫度調(diào)控開(kāi)關(guān)h將溫度控 制在35°C，打開(kāi)加速劑開(kāi)關(guān)a，調(diào)節(jié)加速劑調(diào)速旋鈕b，通過(guò)加速劑濃度探頭6和加速劑濃度 控制器9控制加速劑的濃度在0. 05mol/L,試驗(yàn)開(kāi)始后通過(guò)加速劑濃度探頭開(kāi)關(guān)c監(jiān)測(cè)加速 劑的濃度，同時(shí)根據(jù)其變化信息反饋給加速劑濃度控制器9來(lái)調(diào)節(jié)添加加速劑的速度。按 照以上步驟分別進(jìn)行了三種金屬材料在天然海水和海水+0. 05mol/L加速劑中平均腐蝕速 率隨浸泡時(shí)間的變化曲線，分部如圖1和圖2所示；表1、表2分別是不同材料在天然海水 和海水+0. 05mol/L加速劑中平均腐蝕速率隨浸泡時(shí)間的變化曲線擬合方程和參數(shù)；不同 材料采用上述加速腐蝕試驗(yàn)方法和裝置進(jìn)行腐蝕加速的加速倍率計(jì)算如下加速倍率是指不同體系下得到相同的腐蝕量所對(duì)應(yīng)的時(shí)間比的倒數(shù)，即根據(jù) 水體系=W減體系，不同材料的加速比如表3所示。表1天然海水體系V。OT_t曲線擬合方程和參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種模擬加速腐蝕試驗(yàn)裝置，主體結(jié)構(gòu)包括試驗(yàn)箱體、水浴箱體、電阻絲、通氣擋板、 充氣管、加速劑濃度探頭、加速劑入口管、試驗(yàn)箱蓋板、加速劑濃度控制器、充氣量控制器、 電子控溫儀、加速劑添加管、加速劑盛放槽、試樣架、溫度傳感器和控制鍵盤；控制鍵盤上排 列制有加速劑開(kāi)關(guān)、加速劑調(diào)速旋鈕、加速劑濃度探頭開(kāi)關(guān)、加速劑濃度調(diào)控開(kāi)關(guān)、充氣開(kāi) 關(guān)、充氣量速度控制開(kāi)關(guān)、加熱開(kāi)關(guān)和溫度調(diào)控開(kāi)關(guān)八個(gè)按鍵，其特征在于方形盒式結(jié)構(gòu)的 試驗(yàn)箱體內(nèi)腔底部置有通氣擋板，試驗(yàn)箱體內(nèi)腔中裝有腐蝕溶劑，試驗(yàn)箱體中上部側(cè)壁上 制有加速劑濃度探頭，試驗(yàn)箱體內(nèi)腔上部橫向置有試樣架，試驗(yàn)箱體的頂部置有試驗(yàn)箱蓋 板，試驗(yàn)箱體支撐式置放于長(zhǎng)方形盒式結(jié)構(gòu)的水浴箱體的中間位置，水浴箱體內(nèi)腔中的試 驗(yàn)箱體外側(cè)空間中充有自來(lái)水，水浴箱體的底部側(cè)壁內(nèi)制有電阻絲作為加熱設(shè)備；試驗(yàn)箱 體底部側(cè)壁處制有充氣管與充氣量控制器管道連通；水浴箱體中的試驗(yàn)箱體外側(cè)頂部置有 溫度傳感器；試驗(yàn)箱體的頂部穿過(guò)試驗(yàn)箱蓋板豎向置有加速劑入口管，加速劑入口管與加 速劑濃度控制器管式連通；加速劑濃度控制器與加速劑盛放槽通過(guò)加速劑添加管管道連 通，以確保加速劑的暢通加入以及實(shí)驗(yàn)濃度與加入量的控制；電子控溫儀與溫度傳感器電 連通構(gòu)成溫控系統(tǒng)；加速劑濃度控制器、充氣量控制器和電子控溫儀電連通式組成一體結(jié) 構(gòu)并分別與相對(duì)應(yīng)的按鍵電連通，實(shí)現(xiàn)按鍵式參數(shù)控制；箱式結(jié)構(gòu)的加速劑盛放槽內(nèi)裝有 加速劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬加速腐蝕試驗(yàn)裝置，其特征在于所用的加速腐蝕溶液中 的加速劑是通過(guò)添加去極化劑作為腐蝕加速劑，即能夠加速金屬材料的強(qiáng)氧化劑，加速腐 蝕溶液濃度在0. 001 3. 000mol/L范圍內(nèi)可控調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明屬于腐蝕試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種模擬加速腐蝕試驗(yàn)裝置，方形盒式結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)箱體內(nèi)腔底部置有通氣擋板，試驗(yàn)箱體內(nèi)腔中裝有腐蝕溶劑，試驗(yàn)箱體中上部側(cè)壁上制有加速劑濃度探頭，試驗(yàn)箱體內(nèi)腔上部橫向置有試樣架，試驗(yàn)箱體的頂部置有試驗(yàn)箱蓋板，試驗(yàn)箱體支撐式置放于長(zhǎng)方形盒式結(jié)構(gòu)的水浴箱體的中間位置，水浴箱體內(nèi)腔中的試驗(yàn)箱體外側(cè)空間中充有自來(lái)水，水浴箱體的底部側(cè)壁內(nèi)制有電阻絲作為加熱設(shè)備；加速劑濃度控制器、充氣量控制器和電子控溫儀電連通式組成一體結(jié)構(gòu)；加速劑盛放槽內(nèi)裝有加速劑，其試驗(yàn)周期短，材料耐蝕性評(píng)價(jià)速度快，效果好，利于新材料推廣應(yīng)用并節(jié)約材料，試驗(yàn)成本低。
文檔編號(hào)G01N17/00GK102081034SQ201010516688
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月12日
發(fā)明者侯健, 張慧霞, 程文華, 鄧春龍 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所