專利名稱：一種模擬加速腐蝕試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于腐蝕研究試驗技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種對金屬材料在海水中耐腐蝕性進(jìn)行 快速評價的模擬加速腐蝕試驗裝置。
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 其腐蝕性能進(jìn)行評價的主要方法是實海掛片試驗。實海掛片試驗方法具有環(huán)境條件真實、 試驗簡單、結(jié)果比較可靠等優(yōu)點，但是存在試驗周期長、環(huán)境因素條件不可控和試樣丟失等 問題。一般的試驗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。 因此需要建立一個能夠模擬材料在海水中腐蝕工況的加速試驗裝置，用于快速評價海洋工 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 試驗時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。國內(nèi)外的海水模擬 加速試驗及其裝置大多是采用攪拌和加熱的方式，如旋轉(zhuǎn)沖刷腐蝕試驗及其裝置、旋轉(zhuǎn)圓 盤腐蝕試驗及其裝置等都是通過增加海水的流速來加速腐蝕，同時還輔以恒溫裝置進(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狀態(tài)，通過攪 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就改 變了材料的腐蝕機(jī)理。例如，用旋轉(zhuǎn)沖刷試驗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，材料主要發(fā)生機(jī) 械沖刷腐蝕。歸結(jié)起來，現(xiàn)有的試驗裝置普遍存在著結(jié)構(gòu)原理復(fù)雜，工藝操作不便，試驗周 期長，測試數(shù)據(jù)誤差大等突出缺點。

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，尋求設(shè)計一種新型的腐蝕模擬試驗 裝置，采用添加加速劑的海水作為模擬加速腐蝕試驗體系，通過恒溫裝置進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，采 用增氧泵實現(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)模擬加速試驗裝置， 用于快速評價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)用開發(fā)。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)包括試驗箱體、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 上排列制有八個按鍵，其中的各按鍵包括加速劑開關(guān)、加速劑調(diào)速旋鈕、加速劑濃度探頭開 關(guān)、加速劑濃度調(diào)控開關(guān)、充氣開關(guān)、充氣量速度控制開關(guān)、加熱開關(guān)和溫度調(diào)控開關(guān)；方形 盒式結(jié)構(gòu)的試驗箱體內(nèi)腔底部置有通氣擋板，試驗箱體內(nèi)腔中裝有腐蝕溶劑，試驗箱體中 上部側(cè)壁上制有加速劑濃度探頭，試驗箱體內(nèi)腔上部橫向置有試樣架，試驗箱體的頂部置有試驗箱蓋板，試驗箱體支撐式置放于長方形盒式結(jié)構(gòu)的水浴箱體的中間位置，水浴箱體 內(nèi)腔中的試驗箱體外側(cè)空間中充有自來水，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；水浴箱體中的試驗箱體外 側(cè)頂部置有溫度傳感器；試驗箱體的頂部穿過試驗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加速劑添加 管管道連通，以確保加速劑的暢通加入以及實驗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)并分別與相對應(yīng)的按鍵電連通，實現(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)明通過強(qiáng)化腐蝕因子來加速金屬材料在海水中的腐蝕，從而縮短試驗的時 間；所述的室內(nèi)模擬加速腐蝕試驗裝置主要由試驗箱主體、加速腐蝕溶液和控制系統(tǒng)三部 分組成；試驗箱主體由水浴箱體、試驗箱體和試樣架組成；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 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)通過溫度傳感器采集水 浴溫度信號，反饋給電子式控溫儀，實現(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)計了模擬加速試驗裝置，通過控 制加速劑濃度和添加速度、溶液溫度以及充氣量來控制腐蝕加速比，能夠?qū)崿F(xiàn)金屬材料室 內(nèi)模擬加速腐蝕試驗，有效加速金屬材料的海水腐蝕，其試驗周期短，材料耐蝕性評價速度 快，效果好，有利于加快新材料的推廣應(yīng)用同時節(jié)約材料，試驗成本低。


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)明實施時不同金屬材料在天然海水中平均腐蝕速率隨浸泡時間變化 曲線。圖3為本發(fā)明實施時不同金屬材料在海水和加速劑中平均腐蝕速率隨浸泡時間 變化曲線。
具體實施例方式下面通過實施例并結(jié)合附圖作進(jìn)一步說明。本實施例的主體結(jié)構(gòu)包括試驗箱體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上排列制有八個按鍵，其中的各按鍵包括a為加速劑開關(guān)，b為加速劑調(diào)速 旋鈕，c為加速劑濃度探頭開關(guān)，d為加速劑濃度調(diào)控開關(guān)，e為充氣開關(guān)，f為充氣量速度控制開關(guān)，g為加熱開關(guān)，h為溫度調(diào)控開關(guān)；方形盒式結(jié)構(gòu)的試驗箱體1內(nèi)腔底部置有通 氣擋板4，試驗箱體1內(nèi)腔中裝有腐蝕溶劑，試驗箱體1中上部側(cè)壁上制有加速劑濃度探頭 6，試驗箱體1內(nèi)腔上部橫向置有試樣架14，試驗箱體1的頂部置有試驗箱蓋板8，試驗箱體 1支撐式置放于長方形盒式結(jié)構(gòu)的水浴箱體2中的中間位置，水浴箱體2內(nèi)腔中的試驗箱 體1外側(cè)空間中充有自來水，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中的試驗箱體1外 側(cè)頂部置有溫度傳感器15 ；試驗箱體1的頂部穿過試驗箱蓋板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驗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)并分別與相對應(yīng)的按鍵a、b、c、d、e、f、g、h電 連通，實現(xiàn)按鍵式參數(shù)控制；加速劑盛放槽13內(nèi)裝有加速劑。實施例本實施例采用上述試驗裝置進(jìn)行了不同金屬材料的室內(nèi)模擬加速腐蝕試驗，模擬 加速試驗在試驗箱體1中進(jìn)行，將尺寸為100X200X3mm的不同試樣掛在試樣架14上，打 開充氣開關(guān)e進(jìn)行充氣攪拌，在水浴箱體2中加入自來水，并利用溫度調(diào)控開關(guān)h將溫度控 制在35°C，打開加速劑開關(guān)a，調(diào)節(jié)加速劑調(diào)速旋鈕b，通過加速劑濃度探頭6和加速劑濃度 控制器9控制加速劑的濃度在0. 05mol/L,試驗開始后通過加速劑濃度探頭開關(guān)c監(jiān)測加速 劑的濃度，同時根據(jù)其變化信息反饋給加速劑濃度控制器9來調(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方法和裝置進(jìn)行腐蝕加速的加速倍率計算如下加速倍率是指不同體系下得到相同的腐蝕量所對應(yīng)的時間比的倒數(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裝置，主體結(jié)構(gòu)包括試驗箱體、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 列制有加速劑開關(guān)、加速劑調(diào)速旋鈕、加速劑濃度探頭開關(guān)、加速劑濃度調(diào)控開關(guān)、充氣開 關(guān)、充氣量速度控制開關(guān)、加熱開關(guān)和溫度調(diào)控開關(guān)八個按鍵，其特征在于方形盒式結(jié)構(gòu)的 試驗箱體內(nèi)腔底部置有通氣擋板，試驗箱體內(nèi)腔中裝有腐蝕溶劑，試驗箱體中上部側(cè)壁上 制有加速劑濃度探頭，試驗箱體內(nèi)腔上部橫向置有試樣架，試驗箱體的頂部置有試驗箱蓋 板，試驗箱體支撐式置放于長方形盒式結(jié)構(gòu)的水浴箱體的中間位置，水浴箱體內(nèi)腔中的試 驗箱體外側(cè)空間中充有自來水，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；水浴箱體中的試驗箱體外側(cè)頂部置有 溫度傳感器；試驗箱體的頂部穿過試驗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加速劑添加管管道連 通，以確保加速劑的暢通加入以及實驗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)并分別與相對應(yīng)的按鍵電連通，實現(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裝置，其特征在于所用的加速腐蝕溶液中 的加速劑是通過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)明屬于腐蝕試驗技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種模擬加速腐蝕試驗裝置，方形盒式結(jié)構(gòu)的試驗箱體內(nèi)腔底部置有通氣擋板，試驗箱體內(nèi)腔中裝有腐蝕溶劑，試驗箱體中上部側(cè)壁上制有加速劑濃度探頭，試驗箱體內(nèi)腔上部橫向置有試樣架，試驗箱體的頂部置有試驗箱蓋板，試驗箱體支撐式置放于長方形盒式結(jié)構(gòu)的水浴箱體的中間位置，水浴箱體內(nèi)腔中的試驗箱體外側(cè)空間中充有自來水，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，其試驗周期短，材料耐蝕性評價速度快，效果好，利于新材料推廣應(yīng)用并節(jié)約材料，試驗成本低。
文檔編號G01N17/00GK102081034SQ201010516688
公開日2011年6月1日 申請日期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 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所