高靜水壓力下腐蝕性介質(zhì)在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)測試裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高靜水壓力下腐蝕性介質(zhì)在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)測試裝置，屬于測量儀器領(lǐng)域。所述裝置包括第一密封螺母、腔體、第二密封螺母和承壓面板；腔體為兩端開口的圓柱形中空結(jié)構(gòu)，第一密封螺母與腔體的左端外側(cè)固連并用O型密封圈密封，腔體右端外側(cè)與第二密封螺母固連；腔體右端內(nèi)側(cè)固定裝有承壓面板，承壓面板上開有一個以上均勻分布的通孔；第二密封螺母中心開有通孔，通孔的尺寸大于等于承壓面板的尺寸。所述裝置可實現(xiàn)高壓下腐蝕介質(zhì)（如氯離子、水等）在自由膜涂層的傳輸行為的測試，可以較好地模擬支撐膜中離子的傳輸行為，克服了以往自由膜實驗的不足。
【專利說明】高靜水壓力下腐蝕性介質(zhì)在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)測試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高靜水壓力下腐蝕性介質(zhì)在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)測試裝置，屬于測量儀器領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著海洋資源的開發(fā)規(guī)模不斷擴(kuò)大并且向深海發(fā)展，石油鉆井平臺和深潛器等需要在深海環(huán)境下服役的儀器與設(shè)備越來越多，而其結(jié)構(gòu)材料在深海環(huán)境中極易發(fā)生腐蝕破壞。因此，材料在深海環(huán)境下的腐蝕防護(hù)問題必須加以重視。防腐涂層是防止金屬腐蝕的一種主要的防護(hù)手段，研究深海環(huán)境中防腐蝕涂料的失效過程具有重要的學(xué)術(shù)和工程意義。然而，關(guān)于深海腐蝕試驗及防護(hù)技術(shù)的研究還開展的很少，防腐蝕涂層在深海環(huán)境中的失效規(guī)律也鮮有報道，國內(nèi)深海腐蝕研究才剛剛起步。
[0003]防腐涂層是防止金屬腐蝕的一種主要的防護(hù)手段，一般認(rèn)為，涂層的防護(hù)性能很大程度上取決于其對腐蝕介質(zhì)滲透的阻擋能力。在涂層所處的各種環(huán)境中，水和氧氣是兩種最為常見的侵蝕性粒子，它們可通過擴(kuò)散滲入涂層。當(dāng)水滲透涂層到達(dá)基體與涂層的界面時，便會在此發(fā)生累積，同時若02等物質(zhì)存在，則金屬將很快發(fā)生腐蝕。而且，隨腐蝕的發(fā)生與發(fā)展，金屬表面的腐蝕陰極區(qū)的pH值升高，其結(jié)果導(dǎo)致涂層與基體金屬間的結(jié)合力下降，甚至起泡、剝離，從而使涂層喪失保護(hù)能力，金屬腐蝕得以繼續(xù)進(jìn)行。因此其抗?jié)B透性能是衡量涂層質(zhì)量和防腐蝕效率的一個重要指標(biāo)，研究水和氧及腐蝕性離子在涂層中的傳輸問題就是防腐涂層的一個研究方向。
[0004]目前，研究水和氧及腐蝕性離子在涂層中的傳輸?shù)姆椒ㄖ饕袃煞N，一種是利用涂層自由膜的吸水過程，另一種是根據(jù)電化學(xué)阻抗譜(EIS)測量的方法，擬合求得涂層電容，近似計算涂層的吸水過程。這兩種各有其優(yōu)缺點(diǎn):涂層自由膜吸水的方法簡單易行，但由于是自由膜，與涂層實際使用過程的支撐膜有差異，所以結(jié)果也與實際過程有一定的差異；EIS方法不但能夠研究水和氧及腐蝕性離子在涂層中的傳輸行為，還能夠闡明涂層的失效過程，但這種方法是利用等效電路對測試進(jìn)行擬合，然后通過擬合數(shù)據(jù)中涂層電容的變化研究水在涂層中的傳輸過程，因而對數(shù)據(jù)處理的專業(yè)性要求高。
[0005]因而，本發(fā)明針對自由膜方法的缺點(diǎn)，設(shè)計了能夠模擬支撐膜特點(diǎn)的適合高靜水壓下涂層中腐蝕介質(zhì)傳輸行為測試用的實驗裝置，該裝置不但能夠模擬高靜水壓力下的腐蝕介質(zhì)在涂層中的傳輸行為，也能夠在常壓溶液中使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種高靜水壓力下腐蝕性介質(zhì)在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)測試裝置，所述裝置可實現(xiàn)高壓下腐蝕介質(zhì)(如氯離子、水等)在自由膜涂層的傳輸行為的測試，可以較好地模擬支撐膜中離子的傳輸行為，克服了以往自由膜實驗的不足。
[0007]本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0008]一種高靜水壓力下腐蝕性介質(zhì)在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)測試裝置，所述裝置包括第一密封螺母、腔體、第二密封螺母和承壓面板；腔體為兩端開口的圓柱形中空結(jié)構(gòu)，第一密封螺母與腔體的左端外側(cè)固連并用0型密封圈密封，腔體右端外側(cè)與第二密封螺母固連；腔體右端內(nèi)側(cè)固定裝有承壓面板，承壓面板的環(huán)形區(qū)域內(nèi)開有一個以上均勻分布的通孔；第二密封螺母中心開有通孔，通孔的直徑大于等于承壓面板環(huán)形區(qū)域的直徑；
[0009]所述腔體的內(nèi)徑為10?50mm ；
[0010]所述第一密封螺母、第二密封螺母與腔體之間均通過螺紋連接；
[0011]所述裝置的材質(zhì)為有機(jī)玻璃或鈦合金；
[0012]所述承壓面板與腔體為一體結(jié)構(gòu)。
[0013]本發(fā)明所述裝置可用于如下三種測試:
[0014]一、采用所述裝置測試常壓或模擬深海高靜水壓條件下氯離子在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)的測試方法，所述方法步驟如下:
[0015](1)將涂層試樣通過第二密封螺母固定到腔體右端承壓面板外側(cè)，涂層試樣與第二密封螺母間用0型密封圈密封；
[0016](2)往腔體內(nèi)注滿去離子水，并用第一密封螺母和0型密封圈將去離子水密封在腔體內(nèi)；
[0017](3)將整個裝置放置到裝有NaCl水溶液的燒杯或高壓反應(yīng)釜內(nèi)，控制溫度為25°C, NaCl水溶液通過第二密封螺母上的通孔與涂層試樣直接接觸；
[0018](4)取樣分析:在不同浸泡時間點(diǎn)從腔體內(nèi)取樣，利用紫外可見分光光度計檢測去離子水中氯離子的濃度；
[0019](5)數(shù)據(jù)處理與分析:根據(jù)氯離子濃度——浸泡時間曲線，結(jié)合涂層厚度、涂層測試面積計算得到氯離子在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)；
[0020]所述NaCl水溶液中NaCl的質(zhì)量百分含量為3.5% ；
[0021]所述涂層試樣為涂層自由膜試樣。
[0022]二、采用所述裝置測試常壓或模擬深海高靜水壓條件下水在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)的測試方法，所述方法步驟如下:
[0023](1)將涂層試樣通過第二密封螺母固定到腔體右端承壓面板外側(cè)，涂層試樣與第二密封螺母間用0型密封圈密封；
[0024](2)用第一密封螺母和0型密封圈將腔體左端密封；
[0025](3)將整個裝置放置到裝有去離子水的燒杯或高壓反應(yīng)釜內(nèi)，控制溫度為25°C，去離子水通過第二密封螺母上的通孔與涂層試樣直接接觸；
[0026](4)取樣稱重:在不同浸泡時間點(diǎn)取出涂層試樣，利用電子天平稱重；
[0027](5)數(shù)據(jù)處理與分析:根據(jù)吸水量——浸泡時間曲線，結(jié)合涂層厚度、涂層測試面積計算得到水在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)；
[0028]所述涂層試樣為涂層自由膜試樣。
[0029]三、采用所述裝置測試常壓或模擬深海高靜水壓條件下海水在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)的測試方法，所述方法步驟如下:
[0030](1)將涂層試樣通過第二密封螺母固定到腔體右端承壓面板外側(cè)，涂層試樣與第二密封螺母間用0型密封圈密封；
[0031](2)用第一密封螺母和0型密封圈將腔體左端密封；[0032](3)將整個裝置放置到裝有海水的燒杯或高壓反應(yīng)釜內(nèi)，控制實驗溫度為25°C，海水通過第二密封螺母上的通孔與涂層試樣直接接觸；
[0033](4)取樣測試:在不同浸泡時間點(diǎn)取出涂層試樣，利用電子天平稱重，并用數(shù)碼相機(jī)記錄試樣表面的形貌；
[0034](5)數(shù)據(jù)處理與分析:根據(jù)吸水量——浸泡時間曲線，結(jié)合涂層厚度、涂層測試面積可計算得到海水在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)；
[0035]所述涂層試樣為帶涂層的金屬試樣。
[0036]有益效果
[0037]1、本發(fā)明所述裝置可實現(xiàn)高壓下腐蝕介質(zhì)(如氯離子、水等)在自由膜涂層的傳輸行為的測試，可以較好地模擬支撐膜中離子的傳輸行為，克服了以往自由膜實驗的不足(水等腐蝕介質(zhì)同時從各個面向涂層內(nèi)滲透，測試結(jié)果不能推廣到支撐膜);
[0038]2、本發(fā)明所述裝置可用來研究帶涂層金屬試樣在常壓或高壓條件下水等腐蝕介質(zhì)在涂層以及涂層金屬界面的傳輸行為，解決了自由膜實驗與實際涂層/金屬體系不相符的問題，為更好地研究涂層/金屬體系失效行為提供了基礎(chǔ)；
[0039]3、本發(fā)明所述裝置腔體安裝涂層試樣的一側(cè)設(shè)計了帶孔承壓面板，一方面裝置外溶液中的的氯離子等腐蝕介質(zhì)透過涂層后可通過承壓面板上的小孔進(jìn)入到腔體，通過監(jiān)測腔體內(nèi)氯離子濃度可得到氯離子在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)等，通過重量法可得到水在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)等參數(shù)；另一方面，帶孔承壓面板可作為涂層的支撐可有效防止涂層在高壓下嚴(yán)重變形。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1為本發(fā)明所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041 ] 圖2為本發(fā)明所述裝置的AA視圖；
[0042]其中，1 一第一密封螺母、2—腔體、3—第二密封螺母、4 一承壓面板、5—涂層試樣。【具體實施方式】
[0043]下面結(jié)合附圖和具體實施例來詳述本發(fā)明，但不限于此。
[0044]實施例1
[0045]如圖1所示，一種高靜水壓力下腐蝕性介質(zhì)在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)測試裝置，所述裝置包括第一密封螺母1、腔體2、第二密封螺母3和承壓面板4 ;腔體2為兩端開口的圓柱形中空結(jié)構(gòu)，第一密封螺母1與腔體2的左端外側(cè)固連并用0型密封圈密封，腔體2右端外側(cè)與第二密封螺母3固連；腔體2右端內(nèi)側(cè)固定裝有承壓面板4，承壓面板4的環(huán)形區(qū)域內(nèi)開有一個以上均勻分布的通孔，如圖2所示；第二密封螺母3中心開有通孔，通孔的直徑大于等于承壓面板4環(huán)形區(qū)域的直徑；
[0046]所述腔體2的內(nèi)徑為10?50mm ；
[0047]所述第一密封螺母1、第二密封螺母3與腔體2之間均通過螺紋連接；
[0048]所述裝置的材質(zhì)為有機(jī)玻璃或鈦合金；
[0049]所述承壓面板4與腔體2為一體結(jié)構(gòu)。
[0050]本發(fā)明所述裝置可用于如下三種測試:[0051]一、采用所述裝置測試常壓或模擬深海高靜水壓條件下氯離子在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)的測試方法，所述方法步驟如下:
[0052](1)將涂層試樣5通過第二密封螺母3固定到腔體2右端承壓面板4外側(cè)，涂層試樣5與第二密封螺母3間用0型密封圈密封；
[0053](2)往腔體2內(nèi)注滿去離子水，并用第一密封螺母1和0型密封圈將去離子水密封在腔體2內(nèi)；
[0054](3)將整個裝置放置到裝有NaCl水溶液的燒杯或高壓反應(yīng)釜內(nèi)，控制溫度為25°C, NaCl水溶液通過第二密封螺母3上的通孔與涂層試樣5直接接觸；
[0055](4)取樣分析:在不同浸泡時間點(diǎn)從腔體2內(nèi)取樣，利用紫外可見分光光度計檢測去離子水中氯離子的濃度；
[0056](5)數(shù)據(jù)處理與分析:根據(jù)氯離子濃度——浸泡時間曲線，結(jié)合涂層厚度、涂層測試面積計算得到氯離子在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)；
[0057]所述NaCl水溶液中NaCl的質(zhì)量百分含量為3.5% ；
[0058]所述涂層試樣5為涂層自由膜試樣。
[0059]二、采用所述裝置測試常壓或模擬深海高靜水壓條件下水在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)的測試方法，所述方法步驟如下:
[0060](1)將涂層試樣5通過第二密封螺母3固定到腔體2右端承壓面板4外側(cè)，涂層試樣5與第二密封螺母3間用0型密封圈密封；
[0061](2)用第一密封螺母1和0型密封圈將腔體2左端密封；
[0062](3)將整個裝置放置到裝有去離子水的燒杯或高壓反應(yīng)釜內(nèi)，控制溫度為25°C，去離子水通過第二密封螺母3上的通孔與涂層試樣5直接接觸；
[0063](4)取樣稱重:在不同浸泡時間點(diǎn)取出涂層試樣5，利用電子天平稱重；
[0064](5)數(shù)據(jù)處理與分析:根據(jù)吸水量——浸泡時間曲線，結(jié)合涂層厚度、涂層測試面積計算得到水在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)；
[0065]所述涂層試樣5為涂層自由膜試樣。
[0066]三、采用所述裝置測試常壓或模擬深海高靜水壓條件下海水在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)的測試方法，所述方法步驟如下:
[0067](1)將涂層試樣5通過第二密封螺母3固定到腔體2右端承壓面板4外側(cè)，涂層試樣5與第二密封螺母3間用0型密封圈密封；
[0068](2)用第一密封螺母1和0型密封圈將腔體2左端密封；
[0069](3)將整個裝置放置到裝有海水的燒杯或高壓反應(yīng)釜內(nèi)，控制實驗溫度為25°C，海水通過第二密封螺母3上的通孔與涂層試樣5直接接觸；
[0070](4)取樣測試:在不同浸泡時間點(diǎn)取出涂層試樣5，利用電子天平稱重，并用數(shù)碼相機(jī)記錄試樣表面的形貌；
[0071](5)數(shù)據(jù)處理與分析:根據(jù)吸水量——浸泡時間曲線，結(jié)合涂層厚度、涂層測試面積可計算得到海水在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)；
[0072]所述涂層試樣5為帶涂層的金屬試樣。
[0073]本發(fā)明包括但不限于以上實施例，凡是在本發(fā)明精神的原則之下進(jìn)行的任何等同替換或局部改進(jìn)，都將視為在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高靜水壓力下腐蝕性介質(zhì)在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)測試裝置，其特征在于:所述裝置包括第一密封螺母(1)、腔體(2)、第二密封螺母(3)和承壓面板(4);腔體(2)為兩端開口的圓柱形中空結(jié)構(gòu)，第一密封螺母(1)與腔體(2)的左端外側(cè)固連并用0型密封圈密封，腔體(2)右端外側(cè)與第二密封螺母(3)固連；腔體(2)右端內(nèi)側(cè)固定裝有承壓面板(4)，承壓面板(4)的環(huán)形區(qū)域內(nèi)開有一個以上均勻分布的通孔；第二密封螺母(3)中心開有通孔，通孔的直徑大于等于承壓面板(4)環(huán)形區(qū)域的直徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高靜水壓力下腐蝕性介質(zhì)在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)測試裝置，其特征在于:所述腔體(2)的內(nèi)徑為10~50mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高靜水壓力下腐蝕性介質(zhì)在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)測試裝置，其特征在于:所述第一密封螺母(1)、第二密封螺母(3)與腔體(2)之間均通過螺紋連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高靜水壓力下腐蝕性介質(zhì)在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)測試裝置，其特征在于:所述裝置的材質(zhì)為有機(jī)玻璃或鈦合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高靜水壓力下腐蝕性介質(zhì)在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)測試裝置，其特征在于:所述承壓面板(4)與腔體(2)為一體結(jié)構(gòu)。
6.一種采用所述裝置測試常壓或模擬深海高靜水壓條件下氯離子在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)的測試方法，其特征在于 ，所述方法步驟如下:(1)將涂層試樣(5)通過第二密封螺母(3)固定到腔體(2)右端承壓面板(4)外側(cè)，涂層試樣(5)與第二密封螺母(3)間用0型密封圈密封；(2)往腔體(2)內(nèi)注滿去離子水，并用第一密封螺母(1)和0型密封圈將去離子水密封在腔體(2)內(nèi)；(3)將整個裝置放置到裝有NaCl水溶液的燒杯或高壓反應(yīng)釜內(nèi)，控制溫度為25°C，NaCl水溶液通過第二密封螺母(3)上的通孔與涂層試樣(5)直接接觸；(4)取樣分析:在不同浸泡時間點(diǎn)從腔體(2)內(nèi)取樣，利用紫外可見分光光度計檢測去離子水中氯離子的濃度；(5)數(shù)據(jù)處理與分析:根據(jù)氯離子濃度——浸泡時間曲線，結(jié)合涂層厚度、涂層測試面積計算得到氯離子在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)；所述NaCl水溶液中NaCl的質(zhì)量百分含量為3.5% ；所述涂層試樣(5)為涂層自由膜試樣。
7.一種采用所述裝置測試常壓或模擬深海高靜水壓條件下水在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)的測試方法，其特征在于，所述方法步驟如下:(1)將涂層試樣(5)通過第二密封螺母(3)固定到腔體(2)右端承壓面板(4)外側(cè)，涂層試樣(5)與第二密封螺母(3)間用0型密封圈密封；(2 )用第一密封螺母(1)和0型密封圈將腔體(2 )左端密封；(3)將整個裝置放置到裝有去離子水的燒杯或高壓反應(yīng)釜內(nèi)，控制溫度為25°C，去離子水通過第二密封螺母(3 )上的通孔與涂層試樣(5 )直接接觸；(4)取樣稱重:在不同浸泡時間點(diǎn)取出涂層試樣(5)，利用電子天平稱重；(5)數(shù)據(jù)處理與分析:根據(jù)吸水量——浸泡時間曲線，結(jié)合涂層厚度、涂層測試面積計算得到水在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)；所述涂層試樣(5)為涂層自由膜試樣。
8.一種采用所述裝置測試常壓或模擬深海高靜水壓條件下海水在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)的測試方法，其特征在于，所述方法步驟如下:(1)將涂層試樣(5)通過第二密封螺母(3)固定到腔體(2)右端承壓面板(4)外側(cè)，涂層試樣(5)與第二密封螺母(3)間用0型密封圈密封；(2)用第一密封螺母(1)和0型密封圈將腔體(2)左端密封；(3)將整個裝置放置到裝有海水的燒杯或高壓反應(yīng)釜內(nèi)，控制實驗溫度為25°C，海水通過第二密封螺母(3 )上的通孔與涂層試樣(5 )直接接觸；(4)取樣測試:在不同浸泡時間點(diǎn)取出涂層試樣(5)，利用電子天平稱重，并用數(shù)碼相機(jī)記錄試樣表面的形貌；(5)數(shù)據(jù)處理與分析:根據(jù)吸水量——浸泡時間曲線，結(jié)合涂層厚度、涂層測試面積可計算得到海水在涂層中的擴(kuò)散系數(shù)；所述涂層試樣(5)為帶`涂層的金屬試樣。
【文檔編號】G01N13/00GK103674784SQ201310577255
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】方志剛, 劉斌, 王虹斌, 邵亞薇, 敖晨陽, 劉云生, 王濤, 劉立潔 申請人:中國人民解放軍92537部隊