專利名稱：一種模擬環(huán)境交變的腐蝕試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明屬于腐蝕技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種金屬材料在加載過程中進(jìn)行環(huán)境交變的控制的腐蝕裝置，能單獨(dú)用于腐蝕模擬試驗(yàn)中試樣所處腐蝕環(huán)境參數(shù)的控制，特別是一種模擬環(huán)境交變的腐蝕試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
:隨著深海工程技術(shù)的快速發(fā)展，材料在深海環(huán)境下的腐蝕行為稱為材料及腐蝕研究人員所極為關(guān)注的問題，深海環(huán)境的海水含氧量、溫度、PH值、流速和壓力等因素發(fā)生了較大變化，蚊龍?zhí)柹顫撈骱退聶C(jī)器人等深海工程裝備在作業(yè)過程將經(jīng)歷從深海到淺海、淺海到深海的過程，這種深淺海海水環(huán)境因素的交變將影響材料及結(jié)構(gòu)件腐蝕行為的變化，而海洋結(jié)構(gòu)工程中任何受到應(yīng)力或交變應(yīng)力的構(gòu)件都可能遭受到應(yīng)力腐蝕或腐蝕疲勞破壞，這些腐蝕破壞將給國民經(jīng)濟(jì)帶來重大經(jīng)濟(jì)損失，因此研究材料及構(gòu)件，尤其是受力構(gòu)件在交變環(huán)境下的腐蝕行為較為迫切。早在上世紀(jì)，國外研究者就已經(jīng)提出了與疲勞機(jī)和拉伸機(jī)聯(lián)合使用的腐蝕試驗(yàn)裝置，此裝置可控制腐蝕介質(zhì)的溫度、溶解氧含量、PH值、壓力和試樣的極化電位，但是不能實(shí)現(xiàn)環(huán)境交變的控制；國內(nèi)也有相關(guān)發(fā)明，如申請?zhí)枮?00810146899.2的發(fā)明專利“一種在腐蝕疲勞過程中實(shí)現(xiàn)控溫控濕設(shè)備”利用介質(zhì)的循環(huán)流動實(shí)現(xiàn)金屬材料腐蝕部位處于恒定的溫度和介質(zhì)濃度，可以實(shí)現(xiàn)不同腐蝕氣氛中的腐蝕疲勞和應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)；申請?zhí)枮?00810012951.5的發(fā)明專利“在加載過程中實(shí)現(xiàn)同步干濕交替加速腐蝕的設(shè)備及其應(yīng)用”公開了受應(yīng)力試樣在干濕交替、且處于一定濕度、溫度環(huán)境的性能評定設(shè)備；但是以上兩個(gè)專利提到的裝置都不適合用于水溶液中的應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞試驗(yàn)；申請?zhí)枮?00810049624.7的發(fā)明專利“一種對金屬材料進(jìn)行腐蝕疲勞試驗(yàn)的海水循環(huán)系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)了循環(huán)海水中的低周腐蝕疲勞試驗(yàn)，解決了腐蝕疲勞試驗(yàn)中水介質(zhì)的循環(huán)問題，但是僅局限于懸臂彎曲試樣，且不能夠控制海水環(huán)境因素；發(fā)明專利“一種腐蝕環(huán)境下疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)環(huán)境裝置”(200810167021.7)和“一種電化學(xué)原位測量的電解池裝置”(200810249619.0)分別實(shí)現(xiàn)了 C(T)和三點(diǎn)彎曲試樣在水介質(zhì)中的裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)，但是未提到環(huán)境參數(shù)的調(diào)控；發(fā)明專利“一種為腐蝕疲勞試驗(yàn)提供模擬海洋環(huán)境的控制裝置”(200910012789.1)可以實(shí)現(xiàn)材料在模擬流動海水區(qū)、潮差區(qū)、浪花飛濺區(qū)環(huán)境下的腐蝕疲勞試驗(yàn)，該專利采用鹽度、PH值、溫度等因素恒定的人工海水循環(huán)系統(tǒng)，不能實(shí)現(xiàn)環(huán)境因素的可調(diào)；發(fā)明專利“一種用于加載過程的多參數(shù)可調(diào)控電解池裝置”(201110358029.3)可控制腐蝕溶液的溫度、溶解氧含量、PH值和試樣的極化電位，但是無法實(shí)現(xiàn)深淺海環(huán)境交變的控制。綜上所述，在腐蝕疲勞和應(yīng)力腐蝕過程中，目前尚未有能夠?qū)崿F(xiàn)材料及構(gòu)件腐蝕疲勞及應(yīng)力腐蝕過程中的深淺海環(huán)境交變條件的模擬裝置，評定金屬材料和構(gòu)件深淺海環(huán)境交變過程的腐蝕疲勞和應(yīng)力腐蝕性能，因此提供一種模擬深淺海環(huán)境交變條件的腐蝕試驗(yàn)裝置十分重要
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)提供一種模擬海水環(huán)境因素交變的腐蝕試驗(yàn)裝置，配合拉伸機(jī)或疲勞機(jī)實(shí)現(xiàn)環(huán)境交變條件的應(yīng)力腐蝕或腐蝕疲勞試驗(yàn)，為應(yīng)力或交變應(yīng)力條件下金屬材料深海環(huán)境的耐蝕性評價(jià)提供可靠手段，為深海裝備的設(shè)計(jì)選材提供理論依據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明分為電解池裝置、腐蝕溶液循環(huán)系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)三個(gè)功能部分，主體結(jié)構(gòu)包括鹽橋、參比電極、輔助電極、拉伸試樣、出水口、電解池上筒體、電解池下筒體、光滑密封墊、進(jìn)風(fēng)口、密封橡膠圈、進(jìn)水口、水泵進(jìn)水電子感應(yīng)開關(guān)、鼓風(fēng)機(jī)電子感應(yīng)開關(guān)、鼓風(fēng)機(jī)、水泵、水泵出水電子感應(yīng)開關(guān)、腐蝕溶液槽、熱水管、冷凝管、溫度傳感器、溫度控制器、冷凝裝置、溫度電子感應(yīng)開關(guān)、加熱裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、環(huán)境因素交變電子感應(yīng)開關(guān)、溶液含氧量控制裝置、鹽度控制裝置和PH值控制裝置；電解池裝置包括電解池上筒體、電解池下筒體、輔助電極和參比電極，有機(jī)玻璃制成的電解池上筒體和電解池下筒體活塞式緊密結(jié)合，電解池上筒體的頂部和電解池下筒體底部中間挖制有小孔，小孔內(nèi)壁的槽內(nèi)放置有密封橡膠圈，拉伸試樣從小孔穿過并通過密封橡膠圈密封，密封橡膠圈的彈性使拉伸試樣與電解池上筒體和電解池下筒體緊密結(jié)合，防止溶液外漏；鹽橋和輔助電極分別穿過電解池上筒體一側(cè)開制的兩個(gè)孔并采用與密封橡膠圈相同的密封結(jié)構(gòu)，鹽橋內(nèi)放置有參比電極；電解池上筒體的另一側(cè)開制有出水口，出水口用三氯甲烷粘上與出水管相同材質(zhì)的玻璃管連接出水管；電解池下筒體的一側(cè)開制有進(jìn)水口，進(jìn)水口用三氯甲烷粘上與出水管相同材質(zhì)的玻璃管連接進(jìn)水管；電解池下筒體內(nèi)壁上側(cè)開制有放置光滑密封墊的小槽，光滑密封墊使電解池上筒體與電解池下筒體緊密結(jié)合，防止溶液外漏；腐蝕溶液槽內(nèi)的上部制有冷水管，腐蝕溶液槽內(nèi)的下部制有熱水管，腐蝕溶液槽分別通過進(jìn)水管和出水管與電解池下筒體和電解池上筒體連接，由水泵及進(jìn)出水管組成的循環(huán)水泵通過水泵進(jìn)水電子感應(yīng)開關(guān)和水泵出水電子感應(yīng)開關(guān)實(shí)現(xiàn)腐蝕溶液的循環(huán)輸送或停止輸送；電解池下筒體的進(jìn)水口上側(cè)開制有進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口連接有鼓風(fēng)機(jī)，當(dāng)停止輸送溶液時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)通過鼓風(fēng)機(jī)電子感應(yīng)開關(guān)自動開啟，實(shí)現(xiàn)電解池裝置中腐蝕溶液的干濕交替；腐蝕溶液槽內(nèi)的熱水管和冷水管分別與溫度傳感器連接，實(shí)現(xiàn)溫度的交變；冷凝裝置、加熱裝置、溫度傳感器、溫度電子感應(yīng)開關(guān)和溫度控制器根據(jù)電學(xué)原理電信息連接組成溫度控制裝置；溫度控制裝置、溶液含氧量控制裝置、鹽度控制裝置和PH值控制裝置組合連通并通過環(huán)境因素交變電子感應(yīng)開關(guān)實(shí)現(xiàn)對腐蝕溶液槽內(nèi)的腐蝕溶液的含氧量、鹽度和PH值的控制；溫度控制器中制有數(shù)據(jù)采集裝置。本發(fā)明使用時(shí)，先將拉伸試樣穿過電解池上筒體，在密封橡膠圈的作用下緊密結(jié)合并固定，將鹽橋和輔助電極由下往上分別插入電解池上筒體一側(cè)的兩個(gè)小孔內(nèi)，將鹽橋和輔助電極與電解池上筒體接觸部位纏上聚四氟膠帶后固定，使鹽橋的尖端和輔助電極的環(huán)狀部分正對拉伸試樣的中間部位；然后將電解池上筒體插入電解池下筒體中并在光滑密封墊的作用下緊密結(jié)合，使拉伸試樣的兩端露出電解池上筒體和電解池下筒體外部位的長度相等，再將參比電極安放在鹽橋中，保證鹽橋中飽和氯化鉀溶液將參比電極浸沒；應(yīng)力腐蝕或腐蝕疲勞試驗(yàn)前將拉伸試樣安裝在拉伸試驗(yàn)機(jī)后連接出水口、進(jìn)風(fēng)口和進(jìn)水口，在腐蝕溶液槽中充滿試驗(yàn)所需的腐蝕溶液，啟動溫度控制器、溶液含氧量控制裝置、鹽度控制裝置和PH值控制裝置，鹽度控制裝置由水泵進(jìn)水電子感應(yīng)開關(guān)、鼓風(fēng)機(jī)電子感應(yīng)開關(guān)、水泵出水電子感應(yīng)開關(guān)和環(huán)境因素交變電子感應(yīng)開關(guān)實(shí)現(xiàn)控制，環(huán)境因素交變電子感應(yīng)開關(guān)通過pH值控制裝置控制。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，配合疲勞試驗(yàn)機(jī)或拉伸試驗(yàn)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境交變條件下的應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞試驗(yàn)及該過程中的電化學(xué)測試，實(shí)現(xiàn)深淺海環(huán)境交變條件下材料的腐蝕試驗(yàn)、應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)和腐蝕疲勞試驗(yàn)；其主體結(jié)構(gòu)簡單,原理可靠,制備成本低,試驗(yàn)效果好，環(huán)境參數(shù)易控，環(huán)境友好。


:圖1為本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2為含氧量為5mg/L的海水在不同溫度條件下，低合金鋼焊接接頭的應(yīng)力應(yīng)變曲線。
具體實(shí)施方式
:下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖作進(jìn)一步說明。實(shí)施例:本實(shí)施例分為電解池裝置、腐蝕溶液循環(huán)系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)三個(gè)功能部分，主體結(jié)構(gòu)包括鹽橋1、參比電極2、輔助電極3、拉伸試樣4、出水口 5、電解池上筒體6、電解池下筒體7、光滑密封墊8、進(jìn)風(fēng)口 9、密封橡膠圈10、進(jìn)水口 11、水泵進(jìn)水電子感應(yīng)開關(guān)12、鼓風(fēng)機(jī)電子感應(yīng)開關(guān)13、鼓風(fēng)機(jī)14、水泵15、水泵出水電子感應(yīng)開關(guān)16、腐蝕溶液槽17、熱水管18、冷凝管19、溫度傳感器20、溫度控制器21、冷凝裝置22、溫度電子感應(yīng)開關(guān)23、加熱裝置24、數(shù)據(jù)采集裝置25、環(huán)境因素交變電子感應(yīng)開關(guān)26、溶液含氧量控制裝置27、鹽度控制裝置28和pH值控制裝置29 ；電解池裝置包括電解池上筒體6、電解池下筒體7、輔助電極3和參比電極2，有機(jī)玻璃制成的電解池上筒體6和電解池下筒體7活塞式緊密結(jié)合，電解池上筒體6的頂部和電解池下筒體7底部中間挖制有小孔，小孔內(nèi)壁的槽內(nèi)放置有密封橡膠圈10，拉伸試樣4從小孔穿過并通過密封橡膠圈10密封，密封橡膠圈10的彈性使拉伸試樣4與電解池上筒體6和電解池下筒體7緊密結(jié)合，防止溶液外漏；鹽橋I和輔助電極3分別穿過電解池上筒體6 —側(cè)開制的兩個(gè)孔并采用與密封橡膠圈10相同的密封結(jié)構(gòu)，鹽橋I內(nèi)放置有參比電極2 ;電解池上筒體6的另一側(cè)開制有出水口 5，出水口 5用三氯甲烷粘上與出水管相同材質(zhì)的玻璃管連接出水管；電解池下筒體7的一側(cè)開制有進(jìn)水口 11，進(jìn)水口 11用三氯甲烷粘上與出水管相同材質(zhì)的玻璃管連接進(jìn)水管；電解池下筒體7內(nèi)壁上側(cè)開制有放置光滑密封墊8的小槽，光滑密封墊8使電解池上筒體6與電解池下筒體7緊密結(jié)合，防止溶液外漏；腐蝕溶液槽17內(nèi)的上部制有冷水管19，腐蝕溶液槽17內(nèi)的下部制有熱水管18，腐蝕溶液槽17分別通過進(jìn)水管和出水管與電解池下筒體7和電解池上筒體6連接，由水泵15及進(jìn)出水管組成的循環(huán)水泵通過水泵進(jìn)水電子感應(yīng)開關(guān)12和水泵出水電子感應(yīng)開關(guān)16實(shí)現(xiàn)腐蝕溶液的循環(huán)輸送或停止輸送；電解池下筒體7的進(jìn)水口 11上側(cè)開制有進(jìn)風(fēng)口 9，進(jìn)風(fēng)口 9連接有鼓風(fēng)機(jī)14，當(dāng)停止輸送溶液時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)14通過鼓風(fēng)機(jī)電子感應(yīng)開關(guān)13自動開啟，實(shí)現(xiàn)電解池裝置中腐蝕溶液的干濕交替；腐蝕溶液槽17內(nèi)的熱水管18和冷水管19分別與溫度傳感器20連接，實(shí)現(xiàn)溫度的交變；冷凝裝置22、加熱裝置24、溫度傳感器20、溫度電子感應(yīng)開關(guān)23和溫度控制器21根據(jù)電學(xué)原理電信息連接組成溫度控制裝置；溫度控制裝置、溶液含氧量控制裝置27、鹽度控制裝置28和pH值控制裝置29組合連通并通過環(huán)境因素交變電子感應(yīng)開關(guān)26實(shí)現(xiàn)對腐蝕溶液槽17內(nèi)的腐蝕溶液的含氧量、鹽度和PH值的控制；溫度控制器21中制有數(shù)據(jù)采集裝置25。本實(shí)施例使用時(shí)，先將拉伸試樣4穿過電解池上筒體6，在密封橡膠圈10的作用下緊密結(jié)合并固定，將鹽橋I和輔助電極3由下往上分別插入電解池上筒體6 —側(cè)的兩個(gè)小孔內(nèi)，將鹽橋I和輔助電極3與電解池上筒體6接觸部位纏上聚四氟膠帶后固定，使鹽橋I的尖端和輔助電極3的環(huán)狀部分正對拉伸試樣4的中間部位；然后將電解池上筒體6插入電解池下筒體7中并在光滑密封墊8的作用下緊密結(jié)合，使拉伸試樣4的兩端露出電解池上筒體6和電解池下筒體7外部位的長度相等，再將參比電極2安放在鹽橋I中，保證鹽橋I中飽和氯化鉀溶液將參比電極2浸沒；應(yīng)力腐蝕或腐蝕疲勞試驗(yàn)前將拉伸試樣4安裝在拉伸試驗(yàn)機(jī)后連接出水口 5、進(jìn)風(fēng)口 9和進(jìn)水口 11，在腐蝕溶液槽17中充滿試驗(yàn)所需的腐蝕溶液，啟動溫度控制器21、溶液含氧量控制裝置27、鹽度控制裝置28和pH值控制裝置29，鹽度控制裝置28由水泵進(jìn)水電子感應(yīng)開關(guān)12、鼓風(fēng)機(jī)電子感應(yīng)開關(guān)13、水泵出水電子感應(yīng)開關(guān)16和環(huán)境因素交變電子感應(yīng)開關(guān)26實(shí)現(xiàn)控制，環(huán)境因素交變電子感應(yīng)開關(guān)26通過pH值控制裝置29控制。
權(quán)利要求
1.一種模擬環(huán)境交變的腐蝕試驗(yàn)裝置，其特征在于分為電解池裝置、腐蝕溶液循環(huán)系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)三個(gè)功能部分，主體結(jié)構(gòu)包括鹽橋、參比電極、輔助電極、拉伸試樣、出水口、電解池上筒體、電解池下筒體、光滑密封墊、進(jìn)風(fēng)口、密封橡膠圈、進(jìn)水口、水泵進(jìn)水電子感應(yīng)開關(guān)、鼓風(fēng)機(jī)電子感應(yīng)開關(guān)、鼓風(fēng)機(jī)、水泵、水泵出水電子感應(yīng)開關(guān)、腐蝕溶液槽、熱水管、冷凝管、溫度傳感器、溫度控制器、冷凝裝置、溫度電子感應(yīng)開關(guān)、加熱裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、環(huán)境因素交變電子感應(yīng)開關(guān)、溶液含氧量控制裝置、鹽度控制裝置和PH值控制裝置；電解池裝置包括電解池上筒體、電解池下筒體、輔助電極和參比電極，有機(jī)玻璃制成的電解池上筒體和電解池下筒體活塞式緊密結(jié)合，電解池上筒體的頂部和電解池下筒體底部中間挖制有小孔，小孔內(nèi)壁的槽內(nèi)放置有密封橡膠圈，拉伸試樣從小孔穿過并通過密封橡膠圈密封，密封橡膠圈的彈性使拉伸試樣與電解池上筒體和電解池下筒體緊密結(jié)合，防止溶液外漏；鹽橋和輔助電極分別穿過電解池上筒體一側(cè)開制的兩個(gè)孔并采用與密封橡膠圈相同的密封結(jié)構(gòu)，鹽橋內(nèi)放置有參比電極；電解池上筒體的另一側(cè)開制有出水口，出水口用三氯甲烷粘上與出水管相同材質(zhì)的玻璃管連接出水管；電解池下筒體的一側(cè)開制有進(jìn)水口，進(jìn)水口用三氯甲烷粘上與出水管相同材質(zhì)的玻璃管連接進(jìn)水管；電解池下筒體內(nèi)壁上側(cè)開制有放置光滑密封墊的小槽，光滑密封墊使電解池上筒體與電解池下筒體緊密結(jié)合，防止溶液外漏；腐蝕溶液槽內(nèi)的上部制有冷水管，腐蝕溶液槽內(nèi)的下部制有熱水管，腐蝕溶液槽分別通過進(jìn)水管和出水管與電解池下筒體和電解池上筒體連接，由水泵及進(jìn)出水管組成的循環(huán)水泵通過水泵進(jìn)水電子感應(yīng)開關(guān)和水泵出水電子感應(yīng)開關(guān)實(shí)現(xiàn)腐蝕溶液的循環(huán)輸送或停止輸送；電解池下筒體的進(jìn)水口上側(cè)開制有進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口連接有鼓風(fēng)機(jī)，當(dāng)停止輸送溶液時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)通過鼓風(fēng)機(jī)電子感應(yīng)開關(guān)自動開啟，實(shí)現(xiàn)電解池裝置中腐蝕溶液的干濕交替；腐蝕溶液槽內(nèi)的熱水管和冷水管分別與溫度傳感器連接，實(shí)現(xiàn)溫度的交變；冷凝裝置、加熱裝置、溫度傳感器、溫度電子感應(yīng)開關(guān)和溫度控制器根據(jù)電學(xué)原理電信息連接組成溫度控制裝置；溫度控制裝置、溶液含氧量控制裝置、鹽度控制裝置和PH值控制裝置組合連通并通過環(huán)境因素交變電子感應(yīng)開關(guān)實(shí)現(xiàn)對腐蝕溶液槽內(nèi)的腐蝕溶液的含氧量、鹽度和PH值的控制；溫度控制器中制有數(shù)據(jù)采集裝置。
全文摘要
本發(fā)明屬于腐蝕技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種模擬環(huán)境交變的腐蝕試驗(yàn)裝置，電解池上筒體的頂部和電解池下筒體底部中間挖制有小孔，拉伸試樣從小孔穿過并通過密封橡膠圈密封；鹽橋內(nèi)放置有參比電極；電解池上筒體的另一側(cè)開制有出水口，電解池下筒體的一側(cè)開制有進(jìn)水口；腐蝕溶液槽內(nèi)的上部制有冷水管，腐蝕溶液槽內(nèi)的下部制有熱水管，腐蝕溶液槽與電解池下筒體和電解池上筒體連接；電解池下筒體的進(jìn)水口上側(cè)開制有進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口連接有鼓風(fēng)機(jī)；冷凝裝置、加熱裝置、溫度傳感器、溫度電子感應(yīng)開關(guān)和溫度控制器連接組成溫度控制裝置；溫度控制器中制有數(shù)據(jù)采集裝置；其主體結(jié)構(gòu)簡單，原理可靠，制備成本低，試驗(yàn)效果好，環(huán)境參數(shù)易控，環(huán)境友好。
文檔編號G01N17/02GK103175774SQ20131006245
公開日2013年6月26日 申請日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者張慧霞, 侯健, 郭為民 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所