CN101285756B - 一种智能型模拟海洋腐蚀试验机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属腐蚀实验装置，具体地说是一种通过计算机控制的、测量金属在海洋环境中腐蚀情况的智能型模拟海洋腐蚀试验机，包括可加热的主水箱、贮水箱及控制面板，试验机上设有蠕动泵，通过蠕动泵管分别插入主水箱及贮水箱中；在主水箱内安装有电控的造浪板及试片架；控制面板位于贮水箱的上方，蠕动泵、连接造浪板的电控装置及主水箱上的加热装置分别与控制面板相连接。本发明可真实模拟外海不同五个区带的腐蚀环境，与外海的腐蚀环境有很好的对应性，从而既节省了大量的人力、物力和财力，又保证了试验数据的完整性及试验结构的可靠性；操作简单、可视化程度高，便于观察，模拟环境多样、真实。

Description

一种智能型模拟海洋腐蚀试验机

技术领域

本发明涉及金属腐蚀实验装置，具体地说是一种通过计算机控制的、测量金属在海洋环境中腐蚀情况的智能型模拟海洋腐蚀试验机。

背景技术

海洋占地球表面的2/3以上，蕴藏着极其丰富的矿产资源。随着海上运输、深海采矿、港口码头、油气开发、海洋生物技术等新兴海洋产业的兴起，人类对海洋的开发利用逐步走向深入，海洋开发的规模也在不断地扩大。但海洋环境又是一个腐蚀性很强的灾害环境，各种材料在海洋环境中极易发生腐蚀劣化破坏。因腐蚀造成的损失包括直接损失和间接损失两大类，它是一种悄悄在进行的破坏，世界各国每年因腐蚀造成的直接经济损失约占其国民生产总值的2％～4％，其中海洋腐蚀的损失约占总腐蚀的1/3。

因为海水是一种复杂的含有多种盐类的强电解质，所以，金属在海洋环境中的腐蚀是非常严重的，而且也十分复杂，并受多种因素的影响。从腐蚀的角度，一般都把金属构筑物在海洋环境中的腐蚀划分为五个腐蚀环境区：海洋大气区、浪溅区、潮差区、全浸区和海泥区。要选择适用于海洋各区带的金属构筑物，首先要了解它的腐蚀行为。又因为引起金属腐蚀的因素是复杂而多变的，而且在每一腐蚀环境区域的腐蚀轻重情况也各不相同，即使是同一种金属构筑物，在不同区带的腐蚀情况也是不同的。这就需要对一系列的钢材，在不同区带的腐蚀行为进行深入细致的研究，找出腐蚀规律，以便采取适合于各区带的防腐蚀措施，延长金属构筑物的使用寿命。

为了研究金属构筑物在不同区带的腐蚀情况，需要外海长尺挂样试验。外海挂样，需要大量的人力、物力和财力，工作量大，并且不便于随时观察和测试，周期较长。尤为严重的是，由于各种恶劣环境条件的影响，外挂试样容易丢失，导致试验数据不全，使整个试验毁于一旦。另外，内陆钢厂和有关的科研单位远离海洋，有关海洋腐蚀研究工作难以进行。此外，现有的一些在室内进行研究的试验机，只能研究探讨某一个区带的金属腐蚀情况，而不能同时对五个不同区带的腐蚀情况进行研究测试。所测试的结果也只能通过人工记录，试验期间不能直观地观察，视觉效果差。

发明内容

为了解决外海挂样受环境影响、试样丢失、研究地远离海洋以及试验结果不方便观察记录的问题，本发明的目的在于提供一种在室内模拟外海真实腐蚀环境、研究金属在外海五个不同环境区带腐蚀行为及规律、可通过计算机在线监测的智能型模拟海洋腐蚀试验机。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括可加热的主水箱、贮水箱及控制面板，试验机上设有蠕动泵，通过蠕动泵管分别插入主水箱及贮水箱中；在主水箱内安装有电控的造浪板及试片架；控制面板位于贮水箱的上方，蠕动泵、连接造浪板的电控装置及主水箱上的加热装置分别与控制面板相连接。

其中：所述主水箱设有夹层，其内装有水，四周均布有由电热器，夹层内还设有传感器，传感器与电热器分别与控制面板相连；主水箱的底部海泥区设有多个隔板；主水箱底面上开有渗漏口；所述贮水箱内设有过滤网，经过滤网过滤的水由蠕动泵控制、通过蠕动泵管流入主水箱内；造浪板连接有与控制面板相连的驱动电机，驱动造浪板造浪；所述试片架可分别挂片或电联挂片，分别挂片通过导线与外部电流电位测试装置相连接；主水箱的外壳材料为透明钢化玻璃；所述控制面板上设有累加计时器开关及显示、温度开关及显示、波浪开关及显示、潮汐开关及显示、电源开关及显示、潮汐显示控制仪、波浪显示控制仪、温度显示控制仪及累加计时器；在控制面板上还开有插接存储器或与计算机相连的通信接口；该试验机底部设有车轮。

本发明的优点与积极效果为：

1.试验结果准确可靠。本发明可真实模拟外海不同五个区带的腐蚀环境，与外海的腐蚀环境有很好的对应性，从而既节省了大量的人力、物力和财力，又保证了试验数据的完整性及试验结构的可靠性。

2.操作简单、可视化程度高。本发明直接由控制面板控制，还可在控制面板上的通信接口插入存储器或与计算机连接，操作起来十分简单、使用方便；通过计算机的画面即可以直接反应主水箱中海水的水位、温度、波浪大小等一系列状态参数，更便于操作控制，在无人看管的时候可以正常连续24小时运转，节省了大量的人力。

3.便于观察。本发明在室内即可实现对金属构筑物的腐蚀研究，避免了往返于工厂与海边之间，能够及时的观察和分析试验样板表面锈层的腐蚀形貌及其腐蚀状态。

4.模拟环境多样、真实。本发明采用蠕动泵精确控制海水流量，从而可以准确地模拟海洋环境潮起潮落的真实情况，通过计算机控制可以精确地模拟各种潮差和日潮，如正规日潮、正规半日潮及其它日潮等；采用了数字温度控制仪控温，可以精确模拟海洋真实环境温度；采用板式造浪结构，使造波均匀，模拟真实稳定，通过调整驱动电机转速即可控制波浪大小。

5.本发明主水箱外壳由透明钢化玻璃制作，能及时地观察试验现象，便于及时分析试验样板表面锈层的腐蚀形貌及其腐蚀状态。

6.本发明主水箱底部的海泥区设置了多块隔板，将沉积物分开，各样品之间不会干扰，可同时测定不同类型沉积物的腐蚀规律。

7.主水箱体底部设置的渗漏口，底层沉积物中的海水可由此口缓慢地渗漏出来，能够使底泥样品中的海水与新鲜海水保持一定的交换度。

8.本发明主水箱中的试片架可同时进行分别挂片和电联挂片，并可定时记录分别挂片试样电位及试样间腐蚀电流；试验机底部还装有车轮，便于移动，解决了目前进行海上现场挂片的难题，为科研工作者研究金属在海洋环境中的腐蚀情况提供了便利。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明主水箱的结构示意图；

图3为本发明控制面板的示意图；

图4为挂片在本发明试验机中的试验结果；

图5为挂片在外海中的试验结果；

其中：1主水箱，2为试片架，3为传感器，4为电热器，5为车轮，6为渗漏口，7为排水口，8为造浪板，9为过滤网，10为贮水箱，11为蠕动泵管，12为驱动电机，13为蠕动泵，14为控制面板，15为海泥，16为隔板，17为低潮线，18为高潮线，19为电联挂片，20为分别挂片，21为夹层，22为累加计时器开关及显示，23为温度开关及显示，24为波浪开关及显示，25为潮汐开关及显示，26为电源开关及显示，27为潮汐显示控制仪，28为波浪显示控制仪，29为温度显示控制仪，30为累加计时器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～图2所示，本发明包括可加热的主水箱1、贮水箱10及控制面板14，主水箱1设有夹层21，外壳由透明钢化玻璃制成，夹层内装有水，四周均布有由电热器4，为夹层内的水加热，夹层21内还设有传感器3，传感器3与电热器4分别与控制面板14相连。试验机的温度由传感器3与电热器4组成的数字温度控制仪控制，可以精确模拟海洋真实环境温度。试验机上设有蠕动泵13，通过蠕动泵管11分别插入主水箱1及贮水箱10中。主水箱1的底部海泥区设有多个隔板16，将不同类型的海泥15分开，各样品之间不会干扰，可同时测定不同类型海泥区的腐蚀规律。在主水箱7内安装有电控的造浪板8及试片架2，造浪板8连接有驱动电机12，其通过电线与控制面板14相连，通过调整驱动电机12的转速可控制波浪大小、驱动造浪板造浪，电机的转速可通过计算机或控制面板方便调节。驱动造浪板8造浪。试片架2可分别挂片20或电联挂片19，分别挂片20通过导线与外部电流电位测试装置相连接，可测定试片电位及试片间腐蚀电流。主水箱1底面上开有渗漏口6，底层沉积物中的海水可由渗漏口6缓慢渗漏出来，使底泥样品中的海水与新鲜海水保持一不定期的交换度。贮水箱10内设有过滤网9，经过滤网9过滤的水由蠕动泵13控制、通过蠕动泵管11流入主水箱1内。通过蠕动泵13可精确地控制流入主水箱1中海水的流量或由主水箱1中被吸回到贮水箱10内的海水流量，从而准确地模拟海洋环境潮起潮落的真实情况。控制面板14位于贮水箱10的上方，驱动电机11、蠕动泵13、分别挂片20及数字温度控制仪分别与控制面板14通过电线相连接。如图3所示，控制面板14上设有累加计时器开关及显示22、温度开关及显示23、波浪开关及显示24、潮汐开关及显示25、电源开关及显示26、潮汐显示控制仪27、波浪显示控制仪28、温度显示控制仪29及累加计时器30。在控制面板14上还开有通信接口，可插入存储器或与计算机相连。本试验机的底部还设有车轮5，便于试验机的移动。

本发明的工作原理为：

将A3、20NiCuP、10MnNb三个钢种试片分别电连挂片，主水箱1内的各隔板16之间盛装所需的不同海泥。贮水箱10内注入适量的海水，打开控制面板14上的累加计时器开关及显示22、温度开关及显示23、波浪开关及显示24、潮汐开关及显示25、电源开关及显示26，调节潮汐开关及显示25，设置蠕动泵13的出水量，蠕动泵13开始工作，贮水箱10内的海水经过滤网9过滤后由蠕动泵管11流入主水箱1中。同时，调节波浪开关及显示24，设置驱动电机12的转速、确定造浪板8的摆动频率，使驱动电机12带动造浪板8往复摆造浪；调节温度开关及显示23，电热器4加热，通过传感器3测定主水箱1内的温度，使其调节到海洋环境真实温度。主水箱1内的海水越注越多，水位逐渐上涨，此为涨潮过程。当达到图2中所示的高潮线18时，蠕动泵反作用将主水箱1中的海水吸回贮水箱10内，主水箱1内的水位逐渐下降，此为落潮过程。图2中高潮线18以上为海洋大气区、浪溅区，高潮线18与低潮线17之间为潮差区，低潮线17与海泥之间为全浸区，插入海泥的部分为海泥区。

本发明通过控制面板14来精确地模拟海洋环境潮起潮落的真实情况，海洋环境的真实温度，还可通过累加计时器30统计出试验时间。

如图4、图5所示，试验持续400天后，对比图4与图5可以看出，利用本发明智能型试验机得到的试验结果与外海挂样的试验结果规律性基本上是一致的。

Claims (10)

1.一种智能型模拟海洋腐蚀试验机，其特征在于：包括可加热的主水箱(1)、贮水箱(10)及控制面板(14)，试验机上设有蠕动泵(13)，通过蠕动泵管(11)分别插入主水箱(1)及贮水箱(10)中；在主水箱(7)内安装有电控的造浪板(8)及试片架(2)；控制面板(14)位于贮水箱(10)的上方，蠕动泵(13)、连接造浪板(8)的电控装置及主水箱(1)上的加热装置分别与控制面板(14)相连接；通过所述蠕动泵(13)控制流入主水箱(1)中海水的流量或由主水箱(1)中被吸回到贮水箱(10)内的海水流量，从而模拟海洋环境潮起潮落的真实情况。

2.按权利要求1所述的智能型模拟海洋腐蚀试验机，其特征在于：所述主水箱(1)设有夹层(21)，其内装有水，四周均布有由电热器(4)，夹层(21)内还设有传感器(3)，传感器(3)与电热器(4)分别与控制面板(14)相连。

3.按权利要求1所述的智能型模拟海洋腐蚀试验机，其特征在于：所述主水箱(1)的底部海泥区设有多个隔板(16)。

4.按权利要求1所述的智能型模拟海洋腐蚀试验机，其特征在于：所述主水箱(1)底面上开有渗漏口(6)。

5.按权利要求1所述的智能型模拟海洋腐蚀试验机，其特征在于：所述贮水箱(10)内设有过滤网(9)，经过滤网(9)过滤的水由蠕动泵(13)控制、通过蠕动泵管(11)流入主水箱(1)内。

6.按权利要求1所述的智能型模拟海洋腐蚀试验机，其特征在于：所述造浪板(8)连接有与控制面板(14)相连的驱动电机(12)，驱动造浪板(8)造浪。

7.按权利要求1所述的智能型模拟海洋腐蚀试验机，其特征在于：所述试片架(2)分别挂片(20)或电联挂片(19)，分别挂片(20)通过导线与外部电流电位测试装置相连接。

8.按权利要求1所述的智能型模拟海洋腐蚀试验机，其特征在于：所述主水箱(1)的外壳材料为透明钢化玻璃。 

9.按权利要求1所述的智能型模拟海洋腐蚀试验机，其特征在于：所述控制面板(14)上设有累加计时器开关及显示(22)、温度开关及显示(23)、波浪开关及显示(24)、潮汐开关及显示(25)、电源开关及显示(26)、潮汐显示控制仪(27)、波浪显示控制仪(28)、温度显示控制仪(29)及累加计时器(30)；在控制面板(14)上还开有插接存储器或与计算机相连的通信接口。

10.按权利要求1所述的智能型模拟海洋腐蚀试验机，其特征在于：该试验机底部设有车轮(5)。 

Images