CN103364330B - 一种模拟海洋大气环境的加速腐蚀试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种模拟海洋大气环境的加速腐蚀试验装置，涉及材料科学试验技术领域，溶液系统是在储液槽中储存所需浓度的氯化钠溶液，通过输液泵将溶液沿着输液导管输送到喷嘴中。利用空气压缩机得到净化后的压缩空气沿着气体导管进入喷嘴，携带该溶液射出喷嘴，在腐加速腐蚀箱主箱体内部形成盐雾环境。紫外光线系统是在腐蚀箱主体的接近入口处的水平面上，并且平行等间隔地安装条管状带保护罩的紫外光线灯管，保持在同一水平面上各处的紫外光线强度相同。紫外光线的强度可以通过光强仪测定。本发明安装紫外光线系统后，真实地模拟了海洋大气环境中由于紫外光线对材料的侵蚀作用，以及盐雾和紫外光线对材料可靠性的协同影响。

Description

一种模拟海洋大气环境的加速腐蚀试验装置

技术领域

   本发明涉及材料科学试验技术领域，具体而言涉及一种模拟海洋大气环境的加速腐蚀试验装置。

背景技术

   耐蚀性是衡量材料或构件系统可靠性的重要指标。在工程技术领域为缩短试验周期，提高试验重现性，一般采用加速腐蚀的试验方法来模拟和评价材料或构件在自然环境中的耐蚀性。

  海洋大气环境中存在氯离子，而氯离子又会侵蚀几乎所有的常规材料或构件，降低材料或构件的可靠性。因此，考察材料或构件在海洋大气环境中的耐蚀性是应用于材料和环境领域的加速试验的有效方法。

  目前，模拟海洋大气环境的加速腐蚀试验装置主要采用盐雾试验箱，该试验箱利用压缩空气携带一定浓度的氯化钠溶液，在试验箱体中进行喷雾，从而形成实验所需的盐雾环境[ASTM Standard, “Standard practice for operating salt spray apparatus” (West Conshohocken, PA: ASTM B117-03, 2003)]。但是，海洋大气环境中还有较强的紫外线，紫外线的辐照会改变材料或构件的腐蚀机理。而现有的盐雾试验箱并没有考虑紫外线辐照对材料或构件耐蚀的影响，对材料或构件耐蚀性的评价功能比较单一。

发明内容

   本发明的目的是针对现有的加速腐蚀试验箱功能单一的问题，提供一种更能真实地模拟海洋大气环境的加速腐蚀试验装置。该试验装置不仅能在箱体中实现盐雾环境，还能实现对紫外光线强度及其在箱体中每个水平面上各处光线强度均匀分布的调节。

   为了实现上述的发明功能，本发明通过如图2所示的技术手段来实现：溶液系统是在储液槽中储存所需浓度的氯化钠溶液，通过输液泵将溶液沿着输液导管输送到喷嘴中。利用空气压缩机得到净化后的压缩空气沿着气体导管进入喷嘴，携带该溶液射出喷嘴，在腐加速腐蚀箱主箱体内部形成盐雾环境。紫外光线系统是在腐蚀箱主体的接近入口处的水平面上，并且平行等间隔地安装条管状带保护罩的紫外光线灯管，保持在同一水平面上各处的紫外光线强度相同。紫外光线的强度可以通过光强仪测定。样品架位于喷嘴所在水平面的上方，并且位于带保护罩的紫外光线灯管下的水平面上。样品架刻有与水平面呈45℃角的沟槽，保证样品表面各处既不聚集雾滴，又能均匀处于盐雾环境中。加热导管用于加热加速腐蚀箱主体的内部空间。加速腐蚀箱主箱体内的隔板能够阻止雾滴滴落到电加热罩上。加速腐蚀箱主箱体内设置有温度传感器，监测并反馈箱体内部温度。加速腐蚀箱主箱体内的盐雾采集器用于收集沉积下来的盐雾，并用于计算盐的沉积量。加速腐蚀箱箱盖上的视孔用于观察箱体中的环境。储液槽中设置有液位传感器，监测并反馈储液槽中的液位。配电柜上部的控制面板用于控制加速腐蚀箱的工作程序。

  本发明涉及一种模拟海洋大气环境的加速腐蚀试验箱，该试验箱由加速腐蚀箱主箱体、加速腐蚀箱箱盖、储液槽、溶液输送系统、排气系统、控制面板、配电柜和可调支脚组成，所述的加速腐蚀箱主箱体包含紫外光线辐照系统—主要由带保护罩的紫外线灯管、灯座和灯座支架组成，盐雾喷射系统—主要由输液导管、压缩空气入口、气体导管、喷嘴组成，盐雾计量系统—主要由包括量筒和漏斗的盐雾采集器组成，样品架—主要由样品架和样品架支架组成，温度监测控制系统—主要由温度传感器、加热导管以及加热管的保护罩、隔板组成，加速腐蚀箱箱盖—主要由视孔、箱盖搭扣和铰接机构组成。储液槽包括加液口、液位传感器、排液口，溶液输送系统包括输液泵、输液导管和气体导管，排气系统包括排气孔和排气管。

  其中该试验箱具有低液位报警装置、温度预警装置和紫外光线预警装置。视孔处安装有隔绝紫外光线的防护帘。倾斜的加速腐蚀箱箱盖与箱体连接处设有一圈较细的水槽。样品架上刻有便于拆卸样品的卡槽，样品架底面含有小孔。加速腐蚀箱主箱体、储液槽、箱盖等组件都是采用耐热耐蚀性有机塑料板拼装焊接而成；箱盖上的视孔采用有机玻璃；紫外光线灯管的灯座和样品架均为聚丙烯硬塑构件；喷雾装置均为聚四氟乙烯材料制作；储液槽、控制面板、配电柜和主箱体互相焊接连成一体。

  本发明还在于其样品上盐雾沉积量可以通过溶液浓度和空气压力大小来控制。

   本发明还在于紫外光线的强度可以通过条状紫外灯管的种类来调控。

  本发明还在于紫外光线灯管外罩有耐热耐紫外线耐蚀的有机玻璃管的保护罩。

  本发明还在于紫外光线灯座支架具有可调性，可以上下调节其高度，从而对光线强度进行微调。

  本发明还在于储液槽底部设有带排液阀的排液口。

本发明还在于空气压缩机带有空气净化功能，能够过滤掉空气中对盐雾纯度和浓度有影响的固体微粒。

本发明还在于配制溶液的溶剂为去离子水，不仅能够防止影响盐雾的浓度，同时还能防止溶液在系统内的结垢。

本发明还在于在加速腐蚀箱主箱体上装置有排气孔，该排气孔外接排气管。排气管连接实验室的通风系统。调节通风系统的负压，排出加速腐蚀箱主箱体中多余的盐雾，保证加速腐蚀箱主箱体中盐雾浓度的恒定。

  本发明还在于加速腐蚀箱主箱体和箱盖之间采用铰接系统。该系统含有一个具有缓冲作用的铰接机构（带自动支撑背垫），保证箱盖开启时能够自动支撑整个箱盖，避免箱盖打开过程中的翻转或坠落。试验过程中加速腐蚀箱箱盖通过箱盖搭扣严密地扣合在加速腐蚀箱主箱体上。

   本发明还在于相对于原有盐雾试验箱的单纯盐雾环境，本发明安装紫外光线系统后，真实地模拟了海洋大气环境中由于紫外光线对材料的侵蚀作用，以及盐雾和紫外光线对材料可靠性的协同影响。

附图说明

   图1为模拟海洋大气环境的加速腐蚀试验装置示意图。

 图2为模拟海洋大气环境的加速腐蚀箱箱体透视示意图。

图中，1－带保护罩的紫外线灯管，2－灯座，3－灯座支架，4－加速腐蚀箱箱盖，5－箱盖搭扣，6－视孔，7－排气管，8－排气孔，9－储液槽，10－加液口，11－液位传感器，12－控制面板，13－输液泵，14－输液导管，15－压缩空气入口，16－排液口，17－气体导管，18－喷嘴，19－隔板，20－可调支脚，21－加热管的保护罩，22－电加热管，23－温度传感器，24－盐雾采集器，25－样品架，26－样品架支架，27－加速腐蚀箱主箱体，28－配电柜，29－铰接机构。

具体实施方式

  本发明涉及一种用于模拟海洋大气腐蚀的加速腐蚀箱，主要由加速腐蚀箱主箱体27、加速腐蚀箱箱盖4、储液槽9、控制面板12和配电柜28组成。

   本发明中关于盐雾试验部分可以参照ASTM B117-97—Standard Practice for Operating Salt Spray Apparatus、GB10125－1997《人造气氛腐蚀试验－盐雾试验》以及等效的其它标准进行。

  试验箱由加速腐蚀箱主箱体27、加速腐蚀箱箱盖4、储液槽9、溶液输送系统、排气系统、控制面板12、配电柜28和可调支脚20组成，盐雾喷射系统由输液导管14、压缩空气入口15、气体导管17、喷嘴18组成，盐雾计量系统由量筒和漏斗的盐雾采集器24组成，样品架由样品架25和样品架支架26组成，温度监测控制系统由温度传感器23、加热导管22以及加热管的保护罩21、隔板19组成，加速腐蚀箱箱盖4由视孔6、箱盖搭扣5和铰接机构29组成，储液槽9包括加液口10、液位传感器11、排液口16；溶液输送系统包括输液泵13、输液导管14和气体导管17；排气系统包括排气孔8和排气管7；其特征在于：所述的加速腐蚀箱主箱体27包含紫外光线辐照系统，紫外光线辐照系统由带保护罩的紫外光线灯管1、灯座2、灯座支架3和带有紫外光线预警功能的配电柜28组成，灯座2安装在灯座支架3上，并能向紫外光线灯管1提供电源，紫外光线灯管1卡接在灯座2上，当紫外光线灯管1电源接通后，配电柜28上的紫外光线预警功能启动，如果由于误操作，没有关闭紫外光线灯管1的电源而开启加速腐蚀箱箱盖4，配电柜28上的紫外光线预警系统自动启动，配电柜28不仅能发声报警，而且马上断掉紫外光线灯管1的电源，紫外光线辐照系统能够根据试验的需要向加速腐蚀箱主箱体27中施加UVA、UVB和UVC波段的紫外光线，紫外光线的强度可以控制在0-100W/cm²。装置中的试验箱具有低液位报警装置、温度预警装置和紫外光线预警装置。视孔处安装有隔绝紫外光线的防护帘。倾斜的加速腐蚀箱箱盖与箱体连接处设有一圈较细的水槽。样品架上刻有便于拆卸样品的卡槽，样品架底面含有小孔。配电柜中配置有紫外光线自动预警系统，不仅包含预警发声喇叭，而且包含自动断电的继电器开关，当加速腐蚀箱箱盖开启时，能自动对紫外光线灯管进行断电。加速腐蚀箱主箱体、储液槽、箱盖等组件都是采用耐热耐蚀性有机塑料板拼装焊接而成；箱盖上的视孔采用有机玻璃；紫外光线灯管的灯座和样品架均为聚丙烯硬塑构件；喷雾装置均为聚四氟乙烯材料制作；储液槽、控制面板、配电柜和主箱体互相焊接连成一体

调节灯座支架3的高度和带有保护罩的紫外灯管1的种类，保证到达样品架25所在水平面的紫外光线强度符合要求。

  采用去离子水配制质量分数为5％±1％的氯化钠溶液，通过加液口10加入储液槽9中备用。液位传感器11下端位于储液槽中最低液面之下，液位传感器中的控制单元与控制面板12相连。

  输液泵13安装在配电柜28的下方，且在输液导管14的入口处安装有可以拆装的毛细管过滤器，并且与控制面板12相连。

  如图1和图2所示，盐雾采集器24由量筒和漏斗组成，收集凝聚的液滴。

  本发明中的加速腐蚀箱中的温度控制单元由系列加热导管22、温度传感器23以及其上的电路反馈系统组成，该温度传感器23与控制面板12相连。加热导管22外带有保护罩，不仅能防止盐雾环境损害加热导管，还能保证腐蚀箱内的用电安全。

本发明的样品架25上刻有与水平面呈45℃角的沟槽，用于暴露试样样品。该角度既能保证样品表面各处不聚集雾滴，又能保证样品均匀地处于盐雾环境中。

本发明的加速腐蚀箱盖上的视孔6，用于实时观察加速腐蚀箱主体27内的盐雾环境和光线情况。当运行紫外光线的暴露时，要保证视孔外表面采用具有完全吸光作用的帘子罩住，防止由于紫外光线的外泄而污染环境。

   本发明的加速腐蚀箱的右下部的输液泵13将储液槽9中的溶液泵入输液导管14，进入垂直喷嘴18。加速腐蚀箱箱体的右下部压缩空气入口15连有进气阀，净化后的压缩空气经由进气阀进入气体导管17，接着进入腐蚀箱中的垂直喷嘴18，该压缩空气流经喷嘴时产生负压，将溶液和空气从喷嘴中一起喷射出来，在加速腐蚀箱体内形成盐雾环境，同时控制该环境中的紫外光线强度和种类，暴露该环境中的样品将发生腐蚀，进行海洋大气环境的模拟加速腐蚀试验，为材料或构件在海洋大气环境中的腐蚀提供测试依据。。

  试验结束后，取出在加速腐蚀箱中暴露后的样品，排放储液槽中残余的溶液，清洗储液槽和加速腐蚀箱主箱体及其内的部件。

Claims (4)

1.一种模拟海洋大气环境的加速腐蚀试验装置，该试验装置中的试验箱由加速腐蚀箱主箱体（27）、加速腐蚀箱箱盖（4）、储液槽（9）、溶液输送系统、排气系统、控制面板（12）、配电柜（28）和可调支脚（20）组成，盐雾喷射系统由输液导管（14）、压缩空气入口（15）、气体导管（17）、喷嘴（18）组成，盐雾计量系统由量筒和漏斗的盐雾采集器（24）组成，样品架组件由样品架（25）和样品架支架（26）组成，温度监测控制系统由温度传感器（23）、加热导管（22）以及加热管的保护罩（21）、隔板（19）组成，加速腐蚀箱箱盖（4）由视孔（6）、箱盖搭扣（5）和铰接机构（29）组成，储液槽（9）包括加液口（10）、液位传感器（11）、排液口（16）；溶液输送系统包括输液泵（13）、输液导管（14）和气体导管（17）；排气系统包括排气孔（8）和排气管（7）；加速腐蚀箱主箱体（27）安装有紫外光线辐照系统，紫外光线辐照系统由带保护罩的紫外光线灯管（1）、灯座（2）、灯座支架（3）和带有紫外光线预警功能的配电柜（28）组成，灯座（2）安装在灯座支架（3）上，并能向紫外光线灯管（1）提供电源，紫外光线灯管（1）卡接在灯座（2）上，当紫外光线灯管（1）电源接通后，配电柜（28）上的紫外光线预警功能启动，如果由于误操作，没有关闭紫外光线灯管(1)的电源而开启加速腐蚀箱箱盖（4），配电柜（28）上的紫外光线预警系统自动启动，配电柜（28）不仅能发声报警，而且马上断掉紫外光线灯管（1）的电源，紫外光线辐照系统能够根据试验的需要向加速腐蚀箱主箱体（27）中施加UVA、UVB和UVC波段的紫外光线，紫外光线的强度可以控制在0-100W/cm²，其特征在于：倾斜的加速腐蚀箱箱盖与箱体连接处设有一圈较细的水槽，样品架上刻有便于拆卸样品的卡槽，样品架底面含有小孔，加速腐蚀箱主箱体、储液槽、箱盖都是采用耐热耐蚀性有机塑料板拼装焊接而成；箱盖上的视孔采用有机玻璃；紫外光线灯管的灯座和样品架均为聚丙烯硬塑构件；喷雾装置均为聚四氟乙烯材料制作；储液槽、控制面板、配电柜和主箱体互相焊接连成一体。

2.根据权利要求1所述的模拟海洋大气环境的加速腐蚀试验装置，其特征在于：装置中的试验箱具有低液位报警装置、温度预警装置和紫外光线预警装置。

3.根据权利要求1所述的模拟海洋大气环境的加速腐蚀试验装置，其特征在于：视孔处安装有隔绝紫外光线的防护帘。

4.根据权利要求1所述的模拟海洋大气环境的加速腐蚀试验装置，其特征在于：配电柜中配置有紫外光线自动预警系统，不仅包含预警发声喇叭，而且包含自动断电的继电器开关，当加速腐蚀箱箱盖开启时，能自动对紫外光线灯管进行断电。