模擬海洋浪濺區(qū)腐蝕疲勞三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】模擬海洋浪濺區(qū)腐蝕疲勞三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，涉及一種海洋浪濺區(qū)腐蝕疲勞試驗(yàn)三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置。由三點(diǎn)彎曲試塊、固定三點(diǎn)彎曲試塊的主盒、保持試驗(yàn)水位的副盒、模擬浪濺的海水噴淋管線和提供海水流動(dòng)的海水循環(huán)動(dòng)力裝置組成；本發(fā)明不僅能夠保證裂紋部分處在無(wú)雜質(zhì)的循環(huán)海水中，而且能夠防止?jié)B漏。該裝置操作簡(jiǎn)單，集環(huán)保、自動(dòng)化、智能化于一體。
【專利說(shuō)明】模擬海洋浪濺區(qū)腐蝕疲勞三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬材料腐蝕技術(shù)研究領(lǐng)域，涉及一種海洋浪濺區(qū)腐蝕疲勞試驗(yàn)三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】 [0002]腐蝕疲勞是指腐蝕性介質(zhì)和交變應(yīng)力或脈動(dòng)應(yīng)力的協(xié)同作用所引起的金屬材料斷裂現(xiàn)象。金屬材料的腐蝕疲勞問(wèn)題成為腐蝕科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要內(nèi)容。工程實(shí)踐常常因?yàn)闃?gòu)件不能夠承受苛刻的腐蝕與載荷條件，造成重大事故，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)重大損失。從安全、經(jīng)濟(jì)、合理地使用金屬材料的角度出發(fā)，人類都迫切需要了解有關(guān)金屬材料腐蝕疲勞的知識(shí)，尤其是針對(duì)目前人類己廣泛使用于海洋環(huán)境的一些典型金屬材料的腐蝕疲勞現(xiàn)象、機(jī)理更需要系統(tǒng)并且深入的研究。
[0003]據(jù)研究表明浪濺區(qū)以及潮差區(qū)是海洋鋼結(jié)構(gòu)腐蝕最嚴(yán)重的區(qū)域?，F(xiàn)有的腐蝕疲勞技術(shù)及其腐蝕裝置大多數(shù)都是針對(duì)靜態(tài)海水腐蝕疲勞，或者只能在流動(dòng)海水中進(jìn)行簡(jiǎn)單的疲勞試驗(yàn)。傳統(tǒng)的腐蝕裝置對(duì)浪濺區(qū)復(fù)雜的干濕腐蝕情況很難進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。目前有關(guān)浪濺區(qū)金屬材料腐蝕疲勞試驗(yàn)裝置很少有報(bào)道，僅有腐蝕疲勞試驗(yàn)中有關(guān)腐蝕試驗(yàn)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單介紹，如:中國(guó)科學(xué)院金屬所申請(qǐng)的專利《一種為腐蝕疲勞試驗(yàn)提供模擬海洋環(huán)境的控制裝置》、《在加載過(guò)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》中有模糊的介紹，且試驗(yàn)裝置針對(duì)的是簡(jiǎn)單拉伸試驗(yàn)。此試驗(yàn)過(guò)程對(duì)三點(diǎn)彎曲試樣來(lái)說(shuō)，無(wú)法安裝引伸計(jì)，故并不適用；《一種電化學(xué)原位測(cè)量的電解池裝置》中設(shè)計(jì)了一種三點(diǎn)彎曲試樣的腐蝕裝置，但是由于試樣需要固定在試驗(yàn)機(jī)上，所以僅適用于小尺寸的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，而且腐蝕液易溢出；《一種腐蝕疲勞試驗(yàn)用夾具》中，僅給出了三點(diǎn)彎曲試樣夾具的具體形式，未對(duì)腐蝕盒進(jìn)行具體描述，且試樣不容易固定，操作起來(lái)復(fù)雜。所以，現(xiàn)有的技術(shù)中都普遍存在難以真實(shí)模擬浪花飛濺區(qū)的腐蝕疲勞行為，特別是三點(diǎn)彎曲試樣的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)裝置中存在的缺點(diǎn)，提出了模擬海洋浪濺區(qū)腐蝕疲勞三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，由三點(diǎn)彎曲試塊、固定三點(diǎn)彎曲試塊的主盒、保持試驗(yàn)水位的副盒、模擬浪濺的海水噴淋管線和提供海水流動(dòng)的海水循環(huán)動(dòng)力裝置組成；
[0005]海水循環(huán)動(dòng)力裝置的連接方式如下:海水供給箱中的海水通過(guò)輸水管線和安裝在該段輸水管線中的微型水泵打入高處的海水存儲(chǔ)箱中，海水從高處的存儲(chǔ)箱經(jīng)過(guò)輸水管線和安裝在該段輸水管線的控速閥門流入安裝有三點(diǎn)彎曲試塊的主盒的進(jìn)水口，并由主盒的另一端較低處的出水口流入副盒；主盒放置在副盒中；副盒側(cè)壁低于出水口的同一水平面上開有兩個(gè)副盒出水口，兩個(gè)輸水管線分別接通兩個(gè)副盒出水口，并流后經(jīng)過(guò)安裝在該段并流輸水管的控速閥門流入較低處的過(guò)濾箱中；過(guò)濾箱中的海水經(jīng)過(guò)輸水管線流回到最低處的海水供給箱中；液位繼電器的一端連通微型水泵，另一端連通高處的海水存儲(chǔ)箱；液位繼電器自動(dòng)控制水泵的開關(guān)。[0006]浮球水位控制開關(guān)的玻璃連通管與主盒底部相連形成連通器，浮球水位控制開關(guān)分別與海水循環(huán)封閉回路中的兩個(gè)控速閥門相連，隨著盒內(nèi)液面升降，浮球也同時(shí)升降，從而調(diào)節(jié)控速閥門的大小。
[0007]主盒和副盒皆為底面為矩形的盒體，主盒的高度大于副盒；在主盒的兩個(gè)較長(zhǎng)側(cè)板中間位置處分別開有稍大于三點(diǎn)彎曲試塊橫截面尺寸的主盒凹槽,主盒凹槽內(nèi)底面固定橡膠墊；在主盒凹槽兩側(cè)的主盒的外側(cè)壁上分別固定開有垂直滑槽的有機(jī)玻璃滑槽板；三點(diǎn)彎曲試塊橫跨主盒，且兩端露出主盒置于主盒凹槽中；三點(diǎn)彎曲試塊的裂紋朝上,且位于主盒的中心位置；兩個(gè)開有與三點(diǎn)彎曲試塊橫截面相同尺寸凹槽的橡膠擋板開口向下通過(guò)滑槽板的滑槽插入主盒側(cè)壁主盒凹槽處，從兩側(cè)和上方將三點(diǎn)彎曲試塊固定在主盒凹槽中；橡膠擋板與主盒凹槽接觸部分相互吻合形成密封,橡膠擋板的頂端與主盒的高度相同。
[0008]支撐夾具下端用螺栓固定于主盒底板中心位置的螺紋孔洞中，上端支撐在三點(diǎn)彎曲試塊底面中心處。
[0009]主盒兩側(cè)較長(zhǎng)側(cè)板采用雙層有機(jī)玻璃，內(nèi)夾橡膠層。
[0010]過(guò)濾箱采用有機(jī)玻璃制成的盒體容器，內(nèi)部縱橫布置纖維濾材，沿長(zhǎng)度方向布置兩層，聞度方向布直二層。
[0011]噴淋管線由自動(dòng)噴水裝置控制噴淋時(shí)間。
[0012]海水循環(huán)回路系統(tǒng)中的輸水管線可采用橡膠水管。
[0013]本發(fā)明具有以下優(yōu)越性:
[0014]主盒側(cè)板設(shè)計(jì)主盒凹槽，便于三點(diǎn)彎曲試塊固定的時(shí)候保持水平。采用橡膠擋板和橡膠墊層來(lái)固定三點(diǎn)彎曲試塊，一方面橡膠能夠有效的保證腐蝕液不滲露，另一方面能夠保護(hù)腐蝕盒在疲勞荷載作用下不被壓壞。
[0015]本發(fā)明的海水循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)，采用液位繼電器來(lái)自動(dòng)控制水泵的開關(guān)，使存儲(chǔ)裝置中始終有一定的水量，是系統(tǒng)始終有循環(huán)動(dòng)力。
[0016]本發(fā)明的水位控制裝置，通過(guò)浮球的升降，調(diào)節(jié)水流控速閥門的大小，從而改變進(jìn)出水口的流速，使液面得到控制。
[0017]本發(fā)明的過(guò)濾裝置，通過(guò)縱橫布置的纖維濾材的過(guò)濾作用，保持循環(huán)海水的清潔，使試驗(yàn)結(jié)果更加精確可靠。
[0018]本發(fā)明還結(jié)合海水自動(dòng)噴灑裝置，對(duì)海浪的腐蝕作用進(jìn)行模擬，使試驗(yàn)結(jié)果更加精確可靠。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0019]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:I過(guò)濾箱；2海水供給箱；3微型水泵；4液位繼電器；5存儲(chǔ)箱；6滑槽板；7控速閥門；8主盒；9副盒；10橡膠擋板；11三點(diǎn)彎曲試塊；12玻璃連通管；13浮球水位控制開關(guān)；14自動(dòng)噴水裝置；15纖維濾材；16噴淋管線；21裂紋；81進(jìn)水口 ；82出水口 ；91副盒出水口。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的說(shuō)明[0022]模擬海洋浪濺區(qū)腐蝕疲勞三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，由三點(diǎn)彎曲試塊11、固定三點(diǎn)彎曲試塊11的主盒8、保持試驗(yàn)水位的副盒9、模擬浪濺的海水噴淋管線16和提供海水流動(dòng)的海水循環(huán)動(dòng)力裝置組成；
[0023]海水循環(huán)動(dòng)力裝置的連接方式如下:海水供給箱2中的海水通過(guò)輸水管線和安裝在該段輸水管線中的微型水泵3打入高處的海水存儲(chǔ)箱5中，海水從高處的存儲(chǔ)箱5經(jīng)過(guò)輸水管線和安裝在該段輸水管線的控速閥門7流入安裝有三點(diǎn)彎曲試塊11的主盒8的進(jìn)水口 81，并由主盒8的另一端較低處的出水口 82流入副盒9 ;主盒8放置在副盒9中；副盒9側(cè)壁低于出水口 82的同一水平面上開有兩個(gè)副盒出水口 91，兩個(gè)輸水管線分別接通兩個(gè)副盒出水口 91，并流后經(jīng)過(guò)安裝在該段并流輸水管的控速閥門7流入較低處的過(guò)濾箱I中；過(guò)濾箱I中的海水經(jīng)過(guò)輸水管線流回到最低處的海水供給箱2中；液位繼電器4的一端連通微型水泵3，另一端連通高處的海水存儲(chǔ)箱5 ;液位繼電器4自動(dòng)控制水泵的開關(guān)。
[0024]浮球水位控制開關(guān)13的玻璃連通管12與主盒8底部相連形成連通器，浮球水位控制開關(guān)13分別與海水循環(huán)封閉回路中的兩個(gè)控速閥門7相連，隨著盒內(nèi)液面升降，浮球也同時(shí)升降，從而調(diào)節(jié)控速閥門7的大小。
[0025]主盒8和副盒9皆為底面為矩形的盒體，主盒8的高度大于副盒9 ;在主盒8的兩個(gè)較長(zhǎng)側(cè)板中間位置處分別開有稍大于三點(diǎn)彎曲試塊11橫截面尺寸的主盒凹槽，主盒凹槽內(nèi)底面固定橡膠墊；在主盒凹槽兩側(cè)的主盒8的外側(cè)壁上分別固定開有垂直滑槽的有機(jī)玻璃滑槽板6 ;三點(diǎn)彎曲試塊11橫跨主盒8，且兩端露出主盒8置于主盒凹槽中；三點(diǎn)彎曲試塊11的裂紋朝上，且位于主盒8的中心位置；兩個(gè)開有與三點(diǎn)彎曲試塊11橫截面相同尺寸凹槽的橡膠擋板10開口向下通過(guò)滑槽板6的滑槽插入主盒側(cè)壁的主盒凹槽處，從兩側(cè)和上方將三點(diǎn)彎曲試塊11固定在主盒凹槽中；橡膠擋板10與主盒凹槽接觸部分相互吻合形成密封,橡膠擋板10的頂端與主盒8的高度相同。
[0026]支撐夾具下端用螺栓固定于主盒8底板中心位置的螺紋孔洞中，上端支撐在三點(diǎn)彎曲試塊11底面中心處。
[0027]主盒8兩側(cè)較長(zhǎng)側(cè)板采用雙層有機(jī)玻璃，內(nèi)夾橡膠層。
[0028]過(guò)濾箱I采用有機(jī)玻璃制成的盒體容器，內(nèi)部縱橫布置纖維濾材15，沿長(zhǎng)度方向
布直兩層，聞度方向布直二層。
[0029]噴淋管線16由自動(dòng)噴水裝置14控制噴淋時(shí)間。
[0030]海水循環(huán)回路系統(tǒng)中的輸水管線可采用橡膠水管。
[0031]系統(tǒng)運(yùn)作方式如下:
[0032]首先，由開啟的微型水泵3將海水從低處的海水供給箱4抽到高處的海水存儲(chǔ)箱
5。然后，海水由于自身重力作用會(huì)自動(dòng)流入腐蝕盒8。經(jīng)過(guò)控速閥門7的適當(dāng)調(diào)控，會(huì)使內(nèi)盒8液面得到升降。采用內(nèi)盒8外盒9相結(jié)合的方式，并增設(shè)橡膠擋板10和橡膠墊層，一方面可以最大程度的防止腐蝕液在試驗(yàn)過(guò)程中滲漏，另一方面可以減弱疲勞荷載對(duì)腐蝕盒8的沖擊作用。當(dāng)海水經(jīng)過(guò)腐蝕盒8之后會(huì)產(chǎn)生一些腐蝕產(chǎn)物。經(jīng)過(guò)帶有多層纖維濾材15的過(guò)濾裝置1，可使海水保持清潔，從而不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。最后，水流會(huì)回到海水供給箱2，完成一次循環(huán)。
[0033]為了找到平衡點(diǎn)使液面穩(wěn)定，本發(fā)明考慮腐蝕盒實(shí)際大小，利用連通器12原理，在外部增設(shè)一個(gè)水位控制裝置。這個(gè)裝置內(nèi)含與控速閥門7相連的浮球開關(guān)13。因此，液面升降帶動(dòng)浮球13升降，最終使流速得到控制。
[0034]為了最大程度的模擬浪濺區(qū)的自然狀況，本發(fā)明還增設(shè)自動(dòng)噴灑海水的自動(dòng)噴水裝置14，內(nèi)含時(shí)間控制器和獨(dú)立的儲(chǔ)水箱，使試驗(yàn)結(jié)果更加真實(shí)可靠。
【權(quán)利要求】
1.模擬海洋浪濺區(qū)腐蝕疲勞三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，其特征在于由三點(diǎn)彎曲試塊(11)、固定三點(diǎn)彎曲試塊(11)的主盒(8)、保持試驗(yàn)水位的副盒(9)、模擬浪濺的海水噴淋管線(16)和提供海水流動(dòng)的海水循環(huán)動(dòng)力裝置組成； 海水循環(huán)動(dòng)力裝置的連接方式如下:海水供給箱(2)中的海水通過(guò)輸水管線和安裝在該段輸水管線中的微型水泵(3 )打入高處的海水存儲(chǔ)箱(5 )中，海水從高處的存儲(chǔ)箱(5 )經(jīng)過(guò)輸水管線和安裝在該段輸水管線的控速閥門(7)流入安裝有三點(diǎn)彎曲試塊(11)的主盒(8)的進(jìn)水口(81)，并由主盒(8)的另一端較低處的出水口(82)流入副盒(9);主盒(8)放置在副盒(9 )中；副盒(9 )側(cè)壁低于出水口( 82 )的同一水平面上開有兩個(gè)副盒出水口( 91)，兩個(gè)輸水管線分別接通兩個(gè)副盒出水口(91)，并流后經(jīng)過(guò)安裝在該段并流輸水管的控速閥門(7)流入較低處的過(guò)濾箱(I)中；過(guò)濾箱(I)中的海水經(jīng)過(guò)輸水管線流回到最低處的海水供給箱(2)中；液位繼電器(4)的一端連通微型水泵(3)，另一端連通高處的海水存儲(chǔ)箱(5);液位繼電器(4)自動(dòng)控制水泵的開關(guān)； 浮球水位控制開關(guān)(13)的玻璃連通管(12)與主盒(8)底部相連形成連通器，浮球水位控制開關(guān)(13)分別與海水循環(huán)封閉回路中的兩個(gè)控速閥門(7)相連，隨著盒內(nèi)液面升降，浮球也同時(shí)升降，從而調(diào)節(jié)控速閥門(7)的大小； 主盒(8)和副盒(9)皆為底面為矩形的盒體，主盒(8)的高度大于副盒(9);在主盒(8)的兩個(gè)較長(zhǎng)側(cè)板中間位置處分別開有稍大于三點(diǎn)彎曲試塊(11)橫截面尺寸的主盒凹槽，主盒凹槽內(nèi)底面固定橡膠墊；在主盒凹槽兩側(cè)的主盒(8)的外側(cè)壁上分別固定開有垂直滑槽的有機(jī)玻璃滑槽板(6);三點(diǎn)彎曲試塊(11)橫跨主盒(8)，且兩端露出主盒(8)置于主盒凹槽中；三點(diǎn)彎曲試塊(11)的裂紋朝上，且位于主盒(8)的中心位置；兩個(gè)開有與三點(diǎn)彎曲試塊(11)橫截面相同尺寸凹槽的橡膠擋板(10)開口向下通過(guò)滑槽板(6)的滑槽插入主盒側(cè)壁的主盒凹槽處，從兩側(cè)和上方將三點(diǎn)彎曲試塊(11)固定在主盒凹槽中；橡膠擋板(10)與主盒凹槽接觸部分相互吻合形成密封，橡膠擋板(10)的頂端與主盒(8)的高度相同； 支撐夾具下端用螺栓固定于主盒(8)底板中心位置的螺紋孔洞中，上端支撐在三點(diǎn)彎曲試塊(11)底面中心處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬海洋浪濺區(qū)腐蝕疲勞三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，其特征在于主盒(8)兩側(cè)較長(zhǎng)側(cè)板采用雙層有機(jī)玻璃，內(nèi)夾橡膠層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬海洋浪濺區(qū)腐蝕疲勞三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，其特征在于過(guò)濾箱(I)采用有機(jī)玻璃制成的盒體容器，內(nèi)部縱橫布置纖維濾材(15)，沿長(zhǎng)度方向布置兩層，聞度方向布直二層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬海洋浪濺區(qū)腐蝕疲勞三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，其特征在于噴淋管線(16)由自動(dòng)噴水裝置(14)控制噴淋時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬海洋浪濺區(qū)腐蝕疲勞三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，其特征在于海水循環(huán)回路系統(tǒng)中的輸水管線可采用橡膠水管。
【文檔編號(hào)】G01N3/36GK103630451SQ201310657323
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】黃一, 洪波, 代嬌榮, 梁永梅, 上官祎瑾, 吳智敏 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)