CN106248481A

CN106248481A - 一种应用于应力腐蚀实验的海洋多区域环境模拟方法及实现该方法的设备

Info

Publication number: CN106248481A
Application number: CN201610539937.5A
Authority: CN
Inventors: 崔中雨; 葛峰; 王力伟; 倪洪涛; 陈双帅; 王昕�
Original assignee: Ocean University of China
Current assignee: Ocean University of China
Priority date: 2016-07-11
Filing date: 2016-07-11
Publication date: 2016-12-21

Abstract

本发明涉及一种应用于应力腐蚀实验的海洋多区域环境模拟方法及实现该方法的设备。就模拟方法而言，该方法由海洋浪花飞溅区、海洋海水潮差区、海洋海水区三大环境模拟系统加成。就实现该方法的设备而言，包括第一电磁流量阀门、换气扇、密闭样品室、密封胶塞、慢应变速率拉伸试样、温度反馈计、湿度反馈计、第二电磁流量阀门、喷头、水位反馈计、温湿度综合控制单元、流量综合控制单元、第三电磁流量阀门、第四电磁流量阀门、第一温控加热装置、第二温控加热装置、第一阀门、第二阀门、抽水泵、低温恒温槽。本发明的优点是：能模拟样品处于可变海洋浪花飞溅区、海洋海水潮差区、海洋海水区环境下，并进行慢应变速率拉伸实验（即应力腐蚀实验）。

Description

一种应用于应力腐蚀实验的海洋多区域环境模拟方法及实现该方法的设备

技术领域

本发明涉及模拟方法，尤其是一种应用于应力腐蚀实验的海洋多区域环境模拟方法。

本发明还涉及一种环境模拟系统设备，尤其是实现海洋多区域环境模拟的系统设备。

背景技术

海洋环境，根据其空间高度分布规律，从上至下依次划分为：海洋大气区、海洋浪花飞溅区、海洋海水潮差区、海洋海水区、海洋海泥区五大部分，海洋工程材料与海水接触的主要应用区域为海洋浪花飞溅区、海洋海水潮差区、海洋海水区三大部分。现今在材料腐蚀研究领域，模拟海洋环境条件下的材料腐蚀行为，大多处在单一模拟及实验的阶段，即通常只对一个海洋区域环境进行模拟，以及只进行一种腐蚀实验研究（电化学实验或应力腐蚀实验等）。且模拟系统和设备以固定化形式较多，拓展能力差。特别对于需要在例如像慢应变速率拉伸机等专用测试设备上进行的实验，更需要模拟系统和设备具有灵活性。

发明内容

本发明的目的是弥补现有方法和设备的不足，采用一种应用于应力腐蚀实验的海洋多区域环境模拟方法及实现该方法的设备，能模拟样品处于不同温度、不同流量的海洋浪花飞溅区、海洋海水潮差区、海洋海水区环境下，并进行慢应变速率拉伸实验（即应力腐蚀实验）；能模拟样品处于不同温度、不同流量的海洋浪花飞溅区、海洋海水潮差区、海洋海水区周期性交替的环境下，并进行慢应变速率拉伸实验（即应力腐蚀实验）。

为实现上述目的，本发明的技术方案是采用一种应用于应力腐蚀实验的海洋多区域环境模拟方法，该方法由三大环境模拟系统加成，分别为海洋浪花飞溅区模拟系统、海洋海水潮差区模拟系统、海洋海水区模拟系统。附加模块为时间周期控制系统以及温度变化控制系统系统，能实现三大环境模拟系统的时间周期性加成以及温度变化控制系统加成。

喷头向样品表面喷射溶液，实现对海洋浪花飞溅区环境的模拟；通过样品所处水位的周期性变化，实现对海洋海水潮差区的模拟；通过直接溶液浸泡样品，实现对海洋海水区环境的模拟。

慢应变速率拉伸试样（即应力腐蚀的样品）密封封装在一定尺寸的有机玻璃盒（即密闭样品室）内，同时，所有延伸进密闭样品室内的部件与其接口处均做密封防水处理。

所述的一种应用于应力腐蚀实验的海洋多区域环境模拟方法的设备，包括第一电磁流量阀门、换气扇、密闭样品室、密封胶塞、慢应变速率拉伸试样、温度反馈计、湿度反馈计、第二电磁流量阀门、喷头、水位反馈计、温湿度综合控制单元、流量综合控制单元、第三电磁流量阀门、第四电磁流量阀门、第一温控加热装置、第二温控加热装置、第一阀门、第二阀门、抽水泵、低温恒温槽。所述第一电磁流量阀门、第二电磁流量阀门、第三电磁流量阀门、第四电磁流量阀门的阀门开闭控制线路和水位反馈计均与流量综合控制单元通过导线相连，所述温度反馈计、湿度反馈计以及第一温控加热装置、第二温控加热装置的电气线路与温湿度综合控制单元通过导线相连，所述密闭样品室、喷头、换气扇、第一温控加热装置、第二温控加热装置、低温恒温槽、第一电磁流量阀门、第二电磁流量阀门、第三电磁流量阀门、第四电磁流量阀门、第一阀门、第二阀门之间的管线部分，通过相同口径的管线相连，所述密闭样品室与喷头的管线部分、温度反馈计、湿度反馈计、水位反馈计、换气扇的管线部分所想接的部位，用防水玻璃胶密闭，所述密封胶塞与慢应变速率拉伸试样以及密封样品盒之间接口处用防水玻璃胶密封。

流量综合控制单元集成时间编程开闭程序，能实现对某一线路单开单闭，实现对多线路同开同闭，实现时间编程单开单闭和同开同闭。

温湿度综合控制单元集成反馈编程开闭程序，能实现根据温度、湿度反馈，控制单线路或多线路同时开闭，实现向单线路或多线路同时或分时上传实时温度、湿度反馈信息。

本发明的有益效果在于：能模拟样品处于不同温度、不同流量的海洋浪花飞溅区、海洋海水潮差区、海洋海水区环境下，进行慢应变速率拉伸实验（即应力腐蚀实验）；能模拟样品处于不同温度、不同流量的海洋浪花飞溅区、海洋海水潮差区、海洋海水区周期性交替的环境下，进行慢应变速率拉伸实验（即应力腐蚀实验）。

附图说明

图1是本发明所涉及的实现模拟综合海洋环境下应力腐蚀的模拟方法的设备的示意图。

图中：第一电磁流量阀门1、换气扇2、密闭样品室3、密封胶塞4、慢应变速率拉伸试样5、温度反馈计6、湿度反馈计7、第二电磁流量阀门8、喷头9、水位反馈计10、温湿度综合控制单元11、流量综合控制单元12、第三电磁流量阀门13、第四电磁流量阀门14、第一温控加热装置15、第二温控加热装置16、第一阀门17、第二阀门18、抽水泵19、低温恒温槽20。以及水位参数表示，最高限位a和最低限位b。

具体实施方式

结合图1对本发明具体实施方式作进一步描述：按照本发明提供的技术方案，一种应用于应力腐蚀实验的海洋多区域环境模拟方法及实现该方法的设备，所述实现该方法的设备包括：第一电磁流量阀门1、换气扇2、密闭样品室3、密封胶塞4、慢应变速率拉伸试样5、温度反馈计6、湿度反馈计7、第二电磁流量阀门8、喷头9、水位反馈计10、温湿度综合控制单元11、流量综合控制单元12、第三电磁流量阀门13、第四电磁流量阀门14、第一温控加热装置15、第二温控加热装置16、第一阀门17、第二阀门18、抽水泵19、低温恒温槽20。所述第一电磁流量阀门1、第二电磁流量阀门8、第三电磁流量阀门13、第四电磁流量阀门14的阀门开闭控制线路和水位反馈计10均与流量综合控制单元12通过导线相连，所述温度反馈计6、湿度反馈计7以及第一温控加热装置15、第二温控加热装置16的电气线路与温湿度综合控制单元11通过导线相连，所述密闭样品室3、喷头9、换气扇2、第一温控加热装置15、第二温控加热装置16、低温恒温槽20、第一电磁流量阀门1、第二电磁流量阀门8、第三电磁流量阀门13、第四电磁流量阀门14、第一阀门17、第二阀门18之间的管线部分，通过相同口径的管线相连，所述密闭样品室3与喷头9的管线部分、温度反馈计6、湿度反馈计7、水位反馈计10、换气扇2的管线部分所相接的部位，用防水玻璃胶密闭，所述密封胶塞4与慢应变速率拉伸试样5以及密闭样品室3之间接口处用防水玻璃胶密封。

流量综合控制单元12集成时间编程开闭程序，能实现对某一线路单开单闭，实现对多线路同开同闭，实现时间编程单开单闭和同开同闭。

温湿度综合控制单元11集成反馈编程开闭程序，能实现根据温度、湿度反馈，控制单线路或多线路同时开闭，实现向单线路或多线路同时或分时上传实时温度、湿度反馈信息。

根据实现该方法的设备，模拟综合海洋环境的方法如下，

模拟海洋浪花飞溅区环境：低温恒温槽20内的海水模拟溶液保持0℃，抽水泵19运转，第二阀门18关闭，第一阀门17打开，温湿度综合控制单元11设置好所需温度，调控第二温控加热装置16对流入溶液进行加热，流量综合控制单元12调控打开第一电磁流量阀门1、第二电磁流量阀门8、第四电磁流量阀门14，关闭第三流量阀门13，溶液通过喷头9喷射到样品表面上，模拟海水飞溅过程，流下溶液经第四电磁流量阀门14回到低温恒温槽内。

模拟海洋海水潮差区环境：低温恒温槽20内的海水模拟溶液保持0℃，抽水泵19运转，第一阀门17关闭，第二阀门18打开，温度综合控制单元11设置好所需温度，调控第一温控加热装置15对流入溶液进行加热，，流量综合控制单元12调控打开第三电磁流量阀门13、第四电磁流量阀门14，关闭第一电磁流量阀门1、第二电磁流量阀门8，使溶液通过第三电磁流量阀门13进入密闭样品室3，再通过第四电磁流量阀门14流回低温恒温槽20。设置流量综合控制单元12接收水位反馈，调节第三电磁流量阀门13与第四电磁流量阀门14的流量，同时，设置流量综合控制单元12周期性调控第三电磁流量阀门13与第四电磁流量阀门14的流量，设置水位点样品最高限位a与样品最低限位b，每个水位点保持时间为12小时，即两个水位点循环周期为12小时，以此模拟海洋海水潮差区环境。

模拟海洋海水区环境：低温恒温槽20内的海水模拟溶液保持0℃，抽水泵19运转，第一阀门17关闭，第二阀门18打开，温度综合控制单元11设置好所需温度，调控第一温控加热装置15对流入溶液进行加热，流量综合控制单元12调控打开第三电磁流量阀门13、第四电磁流量阀门14，关闭第一电磁流量阀门1、第二电磁流量阀门8，使溶液通过第三电磁流量阀门13进入密闭样品室3，再通过第四电磁流量阀门14流回低温恒温槽20。设置流量综合控制单元12接收水位反馈调节第三电磁流量阀门13与第四电磁流量阀门14的流量，保证密闭样品室内的水位不低于样品的最高限位a，以此模拟海洋海水区环境。

周期性变换与温度变换环境加成：就周期性变换而言，由于流量综合控制单元12集成时间编程开闭程序，因而能通过程序定时开关制定电磁流量阀门。打开第一阀门17和第二阀门18，根据模拟某一海洋环境的过程，规定时间设定好第一电磁流量阀门1、第二电磁流量阀门8、第三电磁流量阀门13、第四电磁流量阀门14的开闭，即实现三种环境的周期性更替。就温度变换而言，通过设定不同的低温恒温槽20温度以及第一温控加热装置15、第二温控加热装置16的加热温度，能实现对三种环境中温度变量的控制。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述的仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种应用于应力腐蚀实验的海洋多区域环境模拟方法，该方法由三大环境模拟系统加成，分别为海洋浪花飞溅区模拟系统、海洋海水潮差区模拟系统、海洋海水区模拟系统；附加模块为时间周期控制系统以及温度变化控制系统系统，能实现三大环境模拟系统的时间周期性加成以及温度变化控制系统加成；通过喷头向样品表面喷射溶液，实现对海洋浪花飞溅区环境的模拟；通过样品所处水位的周期性变化，实现对海洋海水潮差区的模拟；通过直接溶液浸泡样品，实现对海洋海水区环境的模拟；慢应变速率拉伸试样（即应力腐蚀的样品）密封封装在一定尺寸的有机玻璃盒（即密闭样品室）内，同时，所有延伸进密闭样品室内的部件与其接口处均做密封防水处理。

2.一种实现权利要求1所述的一种应用于应力腐蚀实验的海洋多区域环境模拟方法的设备，包括第一电磁流量阀门、换气扇、密闭样品室、密封胶塞、慢应变速率拉伸试样、温度反馈计、湿度反馈计、第二电磁流量阀门、喷头、水位反馈计、温湿度综合控制单元、流量综合控制单元、第三电磁流量阀门、第四电磁流量阀门、第一温控加热装置、第二温控加热装置、第一阀门、第二阀门、抽水泵、低温恒温槽；所述第一电磁流量阀门、第二电磁流量阀门、第三电磁流量阀门、第四电磁流量阀门的阀门开闭控制线路和水位反馈计均与流量综合控制单元通过导线相连；所述温度反馈计、湿度反馈计以及第一温控加热装置、第二温控加热装置的电气线路与温湿度综合控制单元通过导线相连；所述密闭样品室、喷头、换气扇、第一温控加热装置、第二温控加热装置、低温恒温槽、第一电磁流量阀门、第二电磁流量阀门、第三电磁流量阀门、第四电磁流量阀门、第一阀门、第二阀门之间的管线部分，通过相同口径的管线相连；所述密闭样品室与喷头的管线部分、温度反馈计、湿度反馈计、水位反馈计、换气扇的管线部分所想接的部位，用防水玻璃胶密闭，密封胶塞与慢应变速率拉伸试样以及密封样品盒之间接口处用防水玻璃胶密封。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于：流量综合控制单元集成时间编程开闭程序，能实现对某一线路单开单闭，实现对多线路同开同闭，实现时间编程单开单闭和同开同闭。

4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于：温湿度综合控制单元集成反馈编程开闭程序，能实现根据温度、湿度反馈，控制单线路或多线路同时开闭，实现向单线路或多线路同时或分时上传实时温度、湿度反馈信息。