CN110865023A - 一种海水干湿交替环境的腐蚀环道实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种海水干湿交替环境的腐蚀环道实验装置，主要包括：储水箱、实验箱、温控系统、注液系统、排液系统组成。所述储水箱为环道装置提供水源；所述实验箱采用聚四氟材质制作，实验箱盖顶部中间固定有两个圆盘，所述圆盘四周用螺栓固定试样；所述温控系统由数字控制箱和温度传感器组成；所述注液系箱包括注液泵、注液电磁阀、注液液位传感器、注液数字开关系统箱；所述排液系统包括排液泵、排液电磁阀、排液液位传感器、排液数字开关系统箱。本发明专利具有自动化强、运行时间长、水资源重复利用诸多优点，对海水干湿交替环境中的腐蚀研究具有重要的实际意义。
Description
技术领域
本发明涉及机电装备领域，具体涉及一种海水干湿交替环境的腐蚀环道实验装置。
背景技术
海洋腐蚀是指金属构件在海水环境下发生的腐蚀。海水是一种天然的强电解质溶液，海水中含有以氯化钠为主的盐类，海水中氯离子含量很大，大多数金属材料在海水中阳极极化阻滞很小，导致材料的腐蚀速度相当高；并且海水中溶解有大量的氧气，除了电位很负的镁及其合金外，大部分金属材料在海水中都会发生氧去极化腐蚀。海洋金属上往往会附着有一些海洋微生物，它们会在金属表面生长繁殖，产生腐蚀性物质或促进电化学腐蚀，在金属结构表面造成点蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀，其代谢产物及实体分解物中含有的硫化氢等酸性成分也对金属的腐蚀起着加速的作用。此外，暴露于海洋大气环境的金属材料表面常常处于干湿交替变化的状态中，干湿交替现象主要是由于昼夜温度变化、空气湿度变化以及海洋环境中波浪潮流的作用所引起的，会导致金属材料表面盐浓度较高从而影响金属材料的腐蚀速率。干湿交替的频率是影响干湿交替环境中金属腐蚀失效过程中的主要因素，通过金属海水浸泡和干燥的时间比例影响海水的电化学腐蚀过程实现的。综上可知，海洋腐蚀对目前海洋油气田开发、船舶建设等领域的钢质材料的安全建设、生产运行等造成巨大的威胁，需要开展具体环境具体材料下的腐蚀实验研究。
目前关于模拟海水干湿交替环境中的腐蚀环道实验装置研究较少，能实现海水干湿交替的装置均过于简单，实验结果不够精确，且大多均无法实现自动化，运行时间较短，水资源浪费严重。因此亟需设计一种自动化强、运行时间长、水资源重复利用诸多优点的海水干湿交替模拟环境的腐蚀环道装置。
发明内容
本发明旨在解决上述技术中存在的不足，设计一种海水干湿交替环境的腐蚀环道实验装置，可用于模拟海水干湿交替环境中钢质材料的腐蚀实验研究。
本发明的设计方案是：
一种海水干湿交替环境的腐蚀环道实验装置，主要包括：储水箱、实验箱、温控系统、注液系统、排液系统。所述储水箱为环道装置提供水源；所述实验箱采用聚四氟材质制作，实验箱盖顶部中间固定有两个圆盘，所述圆盘四周用螺栓固定实验试样，实验箱盖顶部有温度传感器、液位传感器的插入口；所述温控系统由数字控制箱和温度传感器组成；所述注液系统包括注液泵、注液电磁阀、注液液位传感器、注液数字开关系统箱，所述注液数字开关系统箱包括注液时控开关和注液液位传感器开关，所述注液数字开关系统箱同时控制注液泵和注液电磁阀的启动与关停；所述排液系统包括排液泵、排液电磁阀、排液液位传感器、排液数字开关系统箱，所述排液数字开关系统箱包括排液时控开关和排液液位传感器开关，所述排液数字开关系统箱同时控制排液泵和排液电磁阀的启动与关停。
优选的，所述注液数字开关系统箱包括注液时控开关和注液液位传感器开关，所述排液数字开关系统箱包括排液时控开关和排液液位传感器开关。
优选的，所述注液数字开关系统箱同时控制注液泵和注液电磁阀的启动与关停，所述排液数字开关系统箱同时控制排液泵和排液电磁阀的启动与关停。
优选的，所述温控系统中的数字控制箱能进行手动设置实验温度值，所述数字控制箱上能显示实验箱内温度传感器测试的实时温度。
本发明一种海水干湿交替环境的腐蚀环道实验装置的具体步骤如下：
储水箱与注液管线连接，注液管线与实验箱相连，实验箱与排液管线连接，排液管线连接储水箱，从而设计成环道型的实验装置。注液管线上安装有注液泵和注液电磁阀，注液泵和注液电磁阀由注液数字开关系统箱中的注液时控开关和注液液位传感器开关控制，注液时控开关控制注液泵和注液电磁阀的开关定时向实验箱中注入实验配置的电解质溶液，当实验箱中溶液达到一定高度接触注液液位传感器时，注液液位传感器开关控制注液泵和注液电磁阀停止工作，此时实验箱中试样处于浸湿状态；排液管线上安装有排液泵和排液电磁阀，排液泵和排液电磁阀由排液数字开关系统箱中的排液时控开关和排液液位传感器开关控制，排液时控开关控制排液泵和排液电磁阀的开关定时把实验箱中的电解质溶液排出，排液液位传感器信号控制排液泵和排液电磁阀停止排液，当实验箱中溶液排至一定高度，使得排液液位传感器脱离液面，注液液位传感器开关控制排液泵和排液电磁阀停止工作，此时实验箱中试样处于干态状态。
使用该发明装置时，先在实验箱实验箱盖顶部中间两个圆盘的四周用螺栓固定实验试样，防止试样移动而引起实验误差。试样准备完毕后，准备注液数字开关系统箱和排液数字开关系统箱中的时控开关时间设置。时间设置完毕后，接通注液数字开关系统箱和排液数字开关系统箱，注液泵和注液电磁阀开启，把储水箱中的电解液注入实验箱中，浸没试样，实验箱中溶液达到一定高度接触注液液位传感器时，注液液位传感器反馈信号至注液数字开关系统箱中的注液传感器开关，控制注液泵和注液电磁阀停止工作，注液阶段结束，试样处于浸湿阶段。浸湿一段时间后，到达预定的浸湿时间，排液数字开关系统箱中的排液时控开关启动，排液泵和排液电磁阀开始工作，实验箱中的电解质溶液开始排出至储水箱，当实验箱中的液面脱离排液液位传感器时，排液传感器反馈信号至排液数字开关系统箱中的排液传感器开关，控制排液泵和排液电磁阀停止工作，此时实验箱停止向储水箱排液，排液阶段结束，试样处于干燥阶段。干燥一段时间后，到达预定的干燥时间，注液数字开关系统箱中的注液时控开关启动，注液泵和注液电磁阀开启，把储水箱中的电解液注入实验箱中，开始浸没试样……随着运行时间的延长，试样不断地处于浸湿和干燥的过程，从而实现了试样的干湿交替循环。温控系统可根据现场环境需要设置实验的温度，温度传感器可测试实验箱内的实时温度，并在数字系统箱上显示。试样浸湿和干燥的时间，可通过注液数字开关系统箱和排液数字开关系统箱中的时控开关时间设置，设置不同的浸湿时间和干燥时间来控制注液泵、注液电磁阀、排液泵、排液电磁阀的工作时间，从而实现现场环境干湿交替循环的时间比，达到现场腐蚀环境模拟的目的。
本发明专利具有自动化强、运行时间长、水资源重复利用诸多优点的海水干湿交替模拟环境的腐蚀环道装置，对海水环境中的腐蚀研究具有非常重要的实际意义。
附图说明
图1是一种海水干湿交替环境的腐蚀环道实验装置的结构示意图。
图中，1.注液泵，2.注液电磁阀，3.储水箱，4.排液电磁阀，5.排液管线，6.排液数字开关系统箱，7.排液泵，8.排液液位传感器，9.注液液位传感器，10.温度传感器，11.圆盘，12.试样，13.实验箱，14.数字系统箱，15.注液数字开关系统箱，16.注液管线，17.电解质溶液。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，储水箱3与注液管线16连接，注液管线16与实验箱13相连，实验箱13与排液管线5连接，排液管线5连接储水箱3，从而设计成环道型的实验装置。注液管线16上安装有注液泵1和注液电磁阀2，注液泵1和注液电磁阀2由注液数字开关系统箱15中的注液时控开关和注液液位传感器开关控制，注液时控开关控制注液泵1和注液电磁阀3的开关定时向实验箱13中注入实验配置的电解质溶液17，当实验箱13中电解质溶液17达到一定高度接触注液液位传感器9时，注液液位传感器开关控制注液泵1和注液电磁阀2停止工作，此时实验箱13中试样12处于浸湿状态；排液管线5上安装有排液泵7和排液电磁阀4，排液泵7和排液电磁阀4由排液数字开关系统箱6中的排液时控开关和排液液位传感器开关控制，排液时控开关控制排液泵7和排液电磁阀4的开关定时把实验箱3中的电解质溶液17排出，排液液位传感器8信号控制排液泵7和排液电磁阀4停止排液，当实验箱13中溶液排至一定高度，使得排液液位传感器8脱离液面，排液液位传感器开关控制排液泵7和排液电磁阀4停止工作，此时实验箱中试样处于干态状态。
使用该发明装置时，先在实验箱13盖顶部中间两个圆盘11的四周用螺栓固定实验试样12，防止试样12移动而引起实验误差。试样12准备完毕后，准备注液数字开关系统箱15和排液数字开关系统箱6中的时控开关时间设置。时间设置完毕后，接通注液数字开关系统箱15和排液数字开关系统箱6，注液泵1和注液电磁阀2开启，把储水箱3中的电解质溶液17注入实验箱13中，浸没试样12，实验箱13中电解质溶液17达到一定高度接触注液液位传感器9时，注液液位传感器9反馈信号至注液数字开关系统箱15中的注液传感器开关，控制注液泵1和注液电磁阀2停止工作，注液阶段结束，试样12处于浸湿阶段。浸湿一段时间后，到达预定的浸湿时间，排液数字开关系统箱6中的排液时控开关启动，排液泵7和排液电磁阀4开始工作，实验箱13中的电解质溶液17开始排出至储水箱3，当实验箱13中的液面脱离排液液位传感器8时，排液传感器8反馈信号至排液数字开关系统箱6中的排液传感器开关，控制排液泵7和排液电磁阀4停止工作，此时实验箱13停止向储水箱3排液，排液阶段结束，试样12处于干燥阶段。干燥一段时间后，到达预定的干燥时间，注液数字开关系统箱15中的注液时控开关启动，注液泵1和注液电磁阀2开启，把储水箱3中的电解质溶液17注入实验箱13中，开始浸没试样12……随着运行时间的延长，试样12不断地处于浸湿和干燥的过程，从而实现了试样12干湿交替循环。温控系统可根据现场环境需要设置实验的温度，温度传感器10可测试实验箱13内的实时温度，并在数字系统箱上14显示。试样12浸湿和干燥的时间，可通过注液数字开关系统箱15和排液数字开关系统箱6中的时控开关时间设置，设置不同的浸湿时间和干燥时间来控制注液泵1、注液电磁阀2、排液泵7、排液电磁阀4的工作时间，从而实现现场环境干湿交替循环的时间比，达到现场腐蚀环境模拟的目的。
Claims (5)
1.一种海水干湿交替环境的腐蚀环道实验装置，主要包括：储水箱(3)、实验箱(13)、温控系统、注液系统、排液系统组成。所述储水箱(3)为环道装置提供水源；所述实验箱(13)采用聚四氟材质制作，实验箱(13)盖顶部中间固定有两个圆盘(11)，所述圆盘(11)四周用螺栓固定试样(12)；所述温控系统由数字控制箱(14)和温度传感器(10)组成；所述注液系统包括注液泵(1)、注液电磁阀(2)、注液液位传感器(9)、注液数字开关系统箱(15)；所述排液系统包括排液泵(7)、排液电磁阀(4)、排液液位传感器(8)、排液数字开关系统箱(6)。
2.根据权利要求1所述的一种海水干湿交替环境的腐蚀环道实验装置，其特征在于：所述注液系统包括注液泵(1)、注液电磁阀(2)、注液液位传感器(9)、注液数字开关系统箱(15)；所述注液数字开关系统箱(15)同时控制注液泵(1)和注液电磁阀(2)的开启与关闭。
3.根据权利要求1所述的一种海水干湿交替环境的腐蚀环道实验装置，其特征在于：所述排液系统包括排液泵(7)、排液电磁阀(4)、排液液位传感器(8)、排液数字开关系统箱(6)；所述排液数字开关系统箱(6)同时控制排液泵(7)和排液电磁阀(4)的开启与关闭。
4.根据权利要求1所述的一种海水干湿交替环境的腐蚀环道实验装置，其特征在于：温控系统由数字控制箱(14)和温度传感器(10)组成，数字控制箱(14)可根据现场环境需要设置实验的温度，温度传感器(10)可测试实验箱(13)的实时温度，并在数字控制箱(14)显示。
5.根据权利要求1所述的一种海水干湿交替环境的腐蚀环道实验装置，其特征在于：通过注液数字开关系统箱(15)和排液数字开关系统箱(6)中的时控开关设置，设置不同的浸湿时间和干燥时间来控制注液泵(1)、注液电磁阀(2)、排液泵(7)、排液电磁阀(4)的工作时间，从而实现现场环境干湿交替循环的时间比，达到现场腐蚀环境模拟的目的。
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