CN111398150A - 一种模拟海洋服役环境多因素交互腐蚀实验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟海洋服役环境多因素交互腐蚀实验装置及方法，该装置包括高低温交变湿热试验箱，在试验箱中设置有模拟太阳光辐射的光源模块、带有无级变速控制的搅拌器、海水腐蚀试验槽、以及可调节高度的试样架。通过带有无级变速控制的搅拌器在海水腐蚀试验槽内旋转拍打模拟海水搅动液体运动并产生浪花，通过调节试样架的高度、海水腐蚀试验槽的液位、搅拌器的转速等，能够实现对海水中全浸区、潮差区、飞溅区的腐蚀环境模拟。本装置结构简单，适用面广，操作简单，效率高。可模拟紫外线、海水腐蚀、海水冲刷、环境温度等不同环境的腐蚀试验，保证结果的可重复性，适用于各种海洋零部件及其涂层的模拟海洋服役环境腐蚀试验。
Description
技术领域
本发明涉及海洋环境模拟技术领域，尤其涉及一种模拟海洋服役环境多因素交互腐蚀实验装置及方法。
背景技术
海洋蕴藏着丰富的资源，如港口、渔业、油气、海洋能等资源。具有巨大的潜在经济价值和重要的战略性地位，但同时也带来了新的挑战。海洋环境复杂且有诸多不确定性，是最恶劣的环境之一。研究表明，海洋环境腐蚀损失约占总腐蚀损失的三分之一，海洋腐蚀所造成的经济损失更是惊人。大量的海洋基建设施及海洋装备处于高盐度、高湿度和强阳光照射的恶劣环境当中，使用各种防护涂层是保证其适应环境的主要手段之一。目前研究海洋环境下腐蚀的主要研究方法是实海挂件腐蚀试样法，但这种实验方法测试周期漫长，需要投入大量人力物力财力，且不可控的因素较多，如实际海洋环境的一致性较差导致实验数据偏差较大，海洋环境恶劣极易导致试样丢失等。目前在实验室中对于涂层防护性能的测试则往往采用单因素实验，如光辐照、海水冲刷、海水腐蚀等来进行评价，对实际情况中多因素共同作用的海洋服役工况考虑不足。因此探索用于模拟真实海洋服役环境的加速实验方法及装置是十分必要的。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种模拟海洋服役环境多因素交互腐蚀实验装置及方法，可模拟海洋环境的多因素共同作用，综合考虑了紫外线、海水腐蚀、海水冲刷、环境温度等因素的变化对样品腐蚀的影响，能够较为准确的模拟海洋环境，解决在实验室内海洋环境耐蚀性能评价、使用寿命预测等问题，并可加快实验进程。
本发明采用的技术方案是：
一种模拟海洋服役环境多因素交互腐蚀实验装置，包括高低温交变湿热试验箱，在该试验箱内设置有用于模拟太阳光辐射的光源模块、海水腐蚀试验槽、带有无级变速控制的搅拌器以及可调节试样高度的试样架，试样设置在试样架上，搅拌器与试样可浸入试验槽内，通过调控试样在海水腐蚀试验槽内的高度、海水腐蚀试验槽的液位、搅拌器的转速，实现对海水中全浸区、潮差区、飞溅区的腐蚀环境模拟。
上述技术方案中，所述的高低温交变湿热试验箱可控温度范围在-20℃—130℃，温度波动范围小于±0.5℃，升降温速率为2-20℃/min。
进一步的，所述的模拟太阳光辐射的光源模块，带有独立的开关，其光源部分采用GB/T 1865-2009/ISO 11341:2004标准中所述及的经滤光器滤过的氙弧灯，或GB/T 23987-2009/ISO 16474-3:2007标准中所述的紫外灯。
进一步的，所述的带有无级变速控制的搅拌器，转速可在0-50r/s的区间内任意调整，实现对样品海水冲刷速率的模拟。
进一步的，所述的海水腐蚀试验槽，采用耐腐蚀且透光性良好的有机玻璃材质，海水腐蚀试验槽内装模拟海水或其他液体腐蚀介质，液位可调。
进一步的，所述的可调节高度的试样架，能够调节样品的高度及倾斜角度，用于模拟海水对试样不同角度及不同部位的冲击。
本发明利用高低温交变湿热试验箱产生温度、湿度可控的实验环境，在高低温交变湿热试验箱中设置模拟太阳光辐射的光源模块、带有无级变速控制的搅拌器、海水腐蚀试验槽、以及可调节高度的试样架。通过带有无级变速控制的搅拌器在海水腐蚀试验槽内旋转拍打模拟海水搅动液体运动并产生浪花，通过调节试样架的高度、海水腐蚀试验槽的液位、搅拌器的转速等，能够实现对海水中全浸区、潮差区、飞溅区的腐蚀环境模拟，模拟太阳光辐射的光源模块带有独立的开关，用于模拟海洋环境中太阳光辐射对样品老化性能的影响。该装置结构简单，方法适用面广，操作简单效率高。可模拟紫外线、海水腐蚀、海水冲刷、环境温度等不同环境的腐蚀试验，保证结果的可重复性，适用于各种海洋零部件及其涂层的模拟海洋服役环境腐蚀试验。
附图说明
图1本发明装置的一种结构示意图；
图2本发明装置中高低温交变湿热试验箱的一种结构示意图；
图3本发明装置中带有无级变速控制的搅拌器的一种结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明的技术方案进行进一步描述，但不用来限制本发明的范围。
实施例：
一种可利用多因素共同作用的海洋服役环境腐蚀实验装置，包括高低温交变湿热试验箱和设于试验箱内的模拟太阳光辐射的光源模块、带有无级变速控制的搅拌器、海水腐蚀试验槽、以及可调节高度的试样架，装置布局及示意图如附图1所示，搅拌器置于海水腐蚀试验槽内，样品设置于试样架上。
高低温交变湿热试验箱主要用于使得试验箱内温度湿度可控，其实现方法有很多且是现有方法即可实现的，本发明中不做具体限定，作为一个具体实例，其可以如图2所示，整体高1.8m，长宽均为1.2m，其工作室尺寸为600×500×750mm。控制温度恒定为25℃，温度波动范围小于±0.5℃。
模拟太阳光辐射的光源模块采用带独立开关的波长为340nm的紫外灯。
可以通过调整高低温交变湿热试验箱的温度、湿度与模拟太阳光辐射的光源模块的开启与关闭，模拟有太阳照射温度较高的白天和无太阳照射温度较低的夜晚等试验参数组合。此外，还可通过调控试样在海水腐蚀试验槽内的高度、海水腐蚀试验槽的液位、搅拌器的转速，实现对海水中全浸区、潮差区、飞溅区的腐蚀环境模拟，如：
带有无级变速控制的搅拌器的转速设置为10r/s，海水腐蚀试验槽内的腐蚀介质设置为质量分数分别为5％NaCl、0.80％Na2S2O8、0.05％(NH4)2SO4的混合水溶液以模拟海水，pH＝3.8-4.0，可调节高度的试样架夹持住样品，并将样品整个浸入海水腐蚀试验槽内的腐蚀介质内，以模拟全浸区海洋腐蚀试验；
带有无级变速控制的搅拌器的转速设置为25r/s，海水腐蚀试验槽内的腐蚀介质设置为质量分数分别为5％NaCl、0.80％Na2S2O8、0.05％(NH4)2SO4的混合水溶液以模拟海水，pH＝3.8-4.0，可调节高度的试样架夹持住样品，并将样品置于海水腐蚀试验槽内的腐蚀介质的液面处，以模拟潮差区海洋腐蚀试验；
带有无级变速控制的搅拌器的转速设置为50r/s，海水腐蚀试验槽内的腐蚀介质设置为质量分数分别为5％NaCl、0.80％Na2S2O8、0.05％(NH4)2SO4的混合水溶液以模拟海水，pH＝3.8-4.0，可调节高度的试样架夹持住样品，并将样品置于海水腐蚀试验槽内的腐蚀介质液面以上10cm处，以模拟飞溅区海洋腐蚀试验。
Claims (7)
1.一种模拟海洋服役环境多因素交互腐蚀实验装置，其特征在于，该装置包括高低温交变湿热试验箱，在该试验箱内设置有用于模拟太阳光辐射的光源模块、海水腐蚀试验槽、带有无级变速控制的搅拌器以及可调节试样高度的试样架，试样设置在试样架上，搅拌器与试样可浸入试验槽内，通过调控试样在海水腐蚀试验槽内的高度、海水腐蚀试验槽的液位、搅拌器的转速，实现对海水中全浸区、潮差区、飞溅区的腐蚀环境模拟。
2.根据权利要求1所述的模拟海洋服役环境多因素交互腐蚀实验装置，其特征在于，所述的高低温交变湿热试验箱可控温度范围在-20℃—130℃，温度波动范围小于±0.5℃，升降温速率为2-20℃/min。
3.根据权利要求1所述的模拟海洋服役环境多因素交互腐蚀实验装置，其特征在于，所述的模拟太阳光辐射的光源模块，带有独立的开关，其光源部分采用GB/T 1865-2009/ISO11341:2004标准中所述及的经滤光器滤过的氙弧灯，或GB/T 23987-2009/ISO 16474-3:2007标准中所述的紫外灯。
4.根据权利要求1所述的模拟海洋服役环境多因素交互腐蚀实验装置，其特征在于，所述的带有无级变速控制的搅拌器，转速可在0-50r/s的区间内任意调整，实现对样品海水冲刷速率的模拟。
5.根据权利要求1所述的模拟海洋服役环境多因素交互腐蚀实验装置，其特征在于，所述的海水腐蚀试验槽，采用耐腐蚀且透光性良好的有机玻璃材质，海水腐蚀试验槽内装模拟海水或其他液体腐蚀介质，液位可调。
6.根据权利要求1所述的模拟海洋服役环境多因素交互腐蚀实验装置，其特征在于，所述的可调节高度的试样架，能够调节样品的高度及倾斜角度，用于模拟海水对试样不同角度及不同部位的冲击。
7.一种模拟海洋服役环境多因素交互腐蚀实验方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的装置实现，具体为：
带有无级变速控制的搅拌器的转速设置为10r/s，海水腐蚀试验槽内放置质量分数分别为5％NaCl、0.80％Na2S2O8、0.05％(NH4)2SO4的混合水溶液以模拟海水，pH＝3.8-4.0，调控样品整个浸入海水腐蚀试验槽的介质内，以模拟全浸区海洋腐蚀试验；
带有无级变速控制的搅拌器的转速设置为25r/s，海水腐蚀试验槽内放置质量分数分别为5％NaCl、0.80％Na2S2O8、0.05％(NH4)2SO4的混合水溶液以模拟海水，pH＝3.8-4.0，调控样品置于海水腐蚀试验槽内的液面处，以模拟潮差区海洋腐蚀试验；
带有无级变速控制的搅拌器的转速设置为50r/s，海水腐蚀试验槽内放置质量分数分别为5％NaCl、0.80％Na2S2O8、0.05％(NH4)2SO4的混合水溶液以模拟海水，pH＝3.8-4.0，调控样品置于海水腐蚀试验槽内液面以上10cm处，以模拟飞溅区海洋腐蚀试验。
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200710 |
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