CN112461736B - 评估金属材料均匀腐蚀的试验设备和试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种评估金属材料均匀腐蚀的试验设备，包括悬浮系统和控制系统，所述悬浮系统包括线圈以及用于给所述线圈供电的电源，所述控制系统用于控制和调节所述电源，所述线圈用于通电后使待测试样悬浮。本申请的评估金属材料均匀腐蚀的试验设备，结构设计合理，通过使线圈通电，产生向上的磁力，使得待测试样能够克服重力从而悬浮。并通过控制装置调节电源的频率，控制线圈产生的磁力的大小，使得待测试样能够平稳悬浮，从而完全避免了金属材料在浸泡中因发生接触而产生的不必要的非均匀腐蚀情况，提高了材料均匀腐蚀性能评估的准确性和科学性。

Description

评估金属材料均匀腐蚀的试验设备和试验方法

技术领域

本发明属于金属材料检测技术领域，具体涉及一种评估金属材料均匀腐蚀的试验设备以及采用该试验设备进行金属材料均匀腐蚀的试验方法。

背景技术

腐蚀是指金属与环境间的物理-化学相互作用，其结果使金属的性能发生变化，并常可导致金属、环境或由它们所组成的技术体系功能受到损伤。工业生产中，往往存在因金属材料发生腐蚀而导致设备、部件等失效的问题，给生产安全造成了严重威胁。金属腐蚀一般分为均匀腐蚀和局部腐蚀，其中均匀腐蚀是最见的腐蚀形态，评估材料耐均匀腐蚀的性能，对了解材料的耐腐蚀能力及相关仪器设备的优化选材具有重要指导意义。因此，需要相应的评估金属材料均匀腐蚀的方法与设备。

有关评估金属材料均匀腐蚀的传统实验方法，目前主要是通过悬挂方式，或通过特定支架支撑方式，或直接将金属试样放于容器内，于特定腐蚀环境中浸泡一段时间，然后观察腐蚀程度，这些方法均存在不足之处。因为无论是采用悬挂方式，还是通过特定支架支撑方式，亦或直接将金属试样置于容器内，待评估金属都会与其他部件(如悬挂试样用的丝线、用于支撑的支架、容器底部等)接触，而接触的区域容易存在缝隙，缝隙的存在容易导致局部腐蚀的发生，进而降低了均匀腐蚀评估的准确性。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷和达到上述目的，本发明的目的是提供一种改进的评估金属材料均匀腐蚀的试验设备，其能够避免传统试验中材料与设备接触导致的试验结果不准确的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种评估金属材料均匀腐蚀的试验设备，包括悬浮系统和控制系统，所述悬浮系统包括线圈以及用于给所述线圈供电的电源，所述控制系统用于控制和调节所述电源，所述线圈用于通电后使待测试样悬浮。

通过使线圈通电，产生向上的磁力，使得待测试样能够克服重力从而悬浮。并通过控制装置调节电源的频率，控制线圈产生的磁力的大小，使得待测试样能够平稳悬浮，从而完全避免了金属材料在浸泡中因发生接触而产生的不必要的非均匀腐蚀情况，提高了材料均匀腐蚀性能评估的准确性和科学性。

根据本发明的优选实施方面，所述线圈包括位于待测试样下方的悬浮线圈和位于待测试样上方的稳定线圈，所述悬浮线圈和稳定线圈为同一导体朝向不同方向缠绕形成。悬浮线圈主要用于使得待测试样克服重力进而悬浮，平稳线圈主要用于使待测试样悬浮时更加平稳，保证其水平方向上的平衡。

根据本发明的优选实施方面，所述悬浮线圈的缠绕圈数为所述稳定线圈缠绕圈数的1.5～3.5倍，大小悬浮效果以及能耗之间最优。

根据本发明的优选实施方面，所述悬浮线圈和稳定线圈的缠绕直径由靠近所述待测试样的一侧向远离所述待测试样的一侧逐渐减小。通过上述直径的设置，能够保证待测试样平稳的悬浮在悬浮线圈和稳定线圈之间。且需保证靠近待测试样一侧的直径需要大于待测试样的尺寸，即待测试样能够容纳在悬浮线圈和稳定线圈之间。

根据本发明的优选实施方面，所述试验设备包括称重装置，所述称重装置包括用于称重的天平以及用于支撑所述待测试样的支架，所述支架的下端支撑在所述天平上。通过设置称重装置，能够实时称量待测试样施加的力，得知待测试样的悬浮状态，再通过控制系统控制电源的大小，从而控制待测试样的悬浮。

根据本发明的优选实施方面，所述试验设备包括腔室，所述线圈设置在所述腔室内，所述腔室内填充有用于试验的试验溶液。试验溶液根据实际情况选择，腔室为陶瓷材质，防止被腐蚀。

根据本发明的优选实施方面，所述支架由所述天平向上延伸至所述腔室内，所述腔室内设置有用于放置待测试样的托盘，所述托盘设置在所述支架上。即试验开始前，待测试样放置在托盘上，托盘支撑在支架上，支架的下端支撑在天平上，通过天平测量待测试样施加给托盘的力就得知待测试样是否悬浮以及悬浮的程度，进而通过控制系统调节电源对线圈产生的磁力做调整。

在本发明的一些优选的实施例中，支架为左右对称的两部分，支架的底端支撑在天平上，天平为电子天平，其放置在腔室外底部。支架由腔室的底部向腔室的两侧延伸，并从腔室的外侧面向上延伸，并从腔室的顶部向下延伸至腔室内。每部分的支架上还设置有用于调节的水平伸缩旋钮和竖直伸缩旋钮，其主要的作用就是调节固定在支架上的托盘的水平位置和竖直位置，进而调整放置在托盘上的待测试样的位置。

根据本发明的优选实施方面，所述试验设备包括与所述腔室连通的循环系统，所述循环系统用于控制所述腔室内的液位，所述循环系统包括水箱、水泵、液位检测探头以及连通所述水箱、水泵和腔室的水管。水箱的作用为作为试验溶液的存储设备，当液位检测探头检测到液位低于设定值，则通过控制系统控制水泵动作，将水箱中的试样溶液输送至腔室内，保证腔室内的溶液保持在一定的水平，保证试验结果。

根据本发明的优选实施方面，所述试验设备包括控温系统，所述控温系统包括设置在所述腔室内的温度检测探头和温度控制器，所述温度控制器设置在所述水管上。温度控制器可以优选为制冷器，将其设置在水管上，对经过制冷器的液体进行控温后流入腔室内，从而控制强室内溶液的温度。

本发明还提供了一种根据如上所述的试验设备进行评估金属材料均匀腐蚀的试验方法，包括如下步骤：

1)准备待测试样，并将所述待测试样放置在托盘上；

2)称重装置将待测试样施加给托盘的重量发送给控制系统，控制系统根据接收到的重量调节电源的大小，最终控制待测试样悬浮在腔室内。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：本申请的评估金属材料均匀腐蚀的试验设备，结构设计合理，通过使线圈通电，产生向上的磁力，使得待测试样能够克服重力从而悬浮。并通过控制装置调节电源的频率，控制线圈产生的磁力的大小，使得待测试样能够平稳悬浮，从而完全避免了金属材料在浸泡中因发生接触而产生的不必要的非均匀腐蚀情况，提高了材料均匀腐蚀性能评估的准确性和科学性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明优选实施例中评估金属材料均匀腐蚀的试验设备的示意图；

图2为本发明优选实施例中评估金属材料均匀腐蚀的试验设备的主视图；

图3为本发明优选实施例中评估金属材料均匀腐蚀的试验设备的剖视图；

图4为本发明优选实施例中评估金属材料均匀腐蚀的试验设备的侧视图；

图5为本发明优选实施例中悬浮系统的俯视图；

图6为本发明优选实施例中评估金属材料均匀腐蚀的试验设备的连接示意图；

其中：1控制系统；2悬浮系统；2-1腔室；2-2腔室支架；2-3中频交流电源；2-4稳定线圈；2-5悬浮线圈；2-6线圈绝缘层；2-7托盘；2-8支架；2-9水平伸缩旋钮；2-10竖直伸缩旋钮；2-11天平；2-12试验溶液；2-13紫铜线；3控温系统；3-1温度检测探头；3-2制冷机；4循环系统；4-1水箱；4-2水泵；4-3液位检测探头；5待测试样。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1评估金属材料均匀腐蚀的试验设备

参照附图1-5，本实施例的悬浮式评估金属材料均匀腐蚀的试验设备，由以下系统和装置构成：数据控制系统1、悬浮系统2、控温系统3和循环系统4。

其中，悬浮系统2包括陶瓷腔室2-1、用于支撑腔室2-1的腔室支架2-2、中频交流电源2-3、线圈和称重装置。其中线圈包括稳定线圈2-4和悬浮线圈2-5，线圈为紫铜线2-13外包裹有线圈绝缘层2-6；称重装置包括电子天平2-11、支架2-8、设置在支架2-8上的水平伸缩旋钮2-9和竖直伸缩旋钮2-10以及水平托盘2-7。

具体的，本实施例中，陶瓷腔室2-1内填充有用于评估待测试样5均匀腐蚀时所用的试验溶液2-12，腔室2-1上下底部分别开设一通孔，右下端通孔为入水口，左上端通孔为出水口。

稳定线圈2-4与悬浮线圈2-5均为紫铜线2-13外包裹一层绝缘层2-6，以隔绝液体。稳定线圈2-4和悬浮线圈2-5均与中频交流电源2-3连接。中频交流电源2-3与数据控制系统1连接；中频交流电源2-3可根据待测试样5的重量情况由数据控制系统1调节电源频率，以保证线圈所提供悬浮力能与待测试样5的重量相平衡，确保待测试样5达到悬浮状态。

稳定线圈2-4和悬浮线圈2-5由同一根紫铜线2-13绕制而成，但是稳定线圈2-4的线圈缠绕方向与悬浮线圈2-5相反；稳定线圈2-4的作用是保证试样水平方向的平衡，悬浮线圈2-5的作用是提供可以抵消试样重量的悬浮力，保证试样的悬浮状态。悬浮线圈2-5匝数与稳定线圈2-4匝数之比控制在1.5～3.5之间，本实施例中悬浮线圈2-5的匝数为稳定线圈2-4匝数的2倍。且为了使待测试样在腔室内能够悬浮和平稳，悬浮线圈2-4和稳定线圈2-5的缠绕直径由靠近待测试样一侧的直径向远离待测试样的一侧逐渐减小，并需要控制靠近托盘2-7一侧的直径大于待测试样5侧尺寸，如图3所示。

待测试样5置于水平托盘2-7之上，由电子天平2-11实时称重待测试样5施加的重量；电子天平2-11与数据管理系统1连接，电子天平2-11所获试样5的实时重量反馈给数据管理系统1，数据管理系统1根据所反馈的重量数据，调整中频交流电源2-3频率，以确保有足够悬浮试样的悬浮力。当悬浮力足够大时，待测试样5将与水平托盘2-7分离，悬浮于试验溶液中。

水平伸缩旋钮2-9和竖直伸缩旋钮2-10均置于支架2-8中，可通过调节旋钮改变试样水平位置与竖直距离。其中，水平伸缩旋钮2-9可调节支架水平长度，从而调节待测试样5的水平位置；竖直伸缩旋钮2-10可调节支架垂直长度，从而调节待测试样5的竖直位置。

循环系统4包括扩容水箱4-1、水泵4-2、液位检测探头4-3以及连通水箱、水泵、腔室的水管。其中，水泵4-2和液位检测探头4-3均与数据控制系统1连接，液位检测探头4-3置于悬浮线圈2-4的上部，实时检测溶液液位，并将液位数据反馈至数据管理系统1，数据管理系统1根据反馈的液位高度实时调节水泵流量，以确保液位的正常。扩容水箱4-1的作用为作为试验溶液的存储设备。本申请中虽然命名为水箱、水泵、水管等，但是其作用的对应并不限定于水，而是具体实施中采用的试验溶液。

控温系统3包括温度检测探头3-1和制冷机3-2。其中温度检测探头3-1置于靠近悬浮线圈2-5下部的腔室2-1内，以便实时检测试验用溶液的温度，其与数据控制系统1连接。制冷器设置在水泵与腔室之间，数据控制系统1可通过制冷机3-2实时调节试验溶液的温度，确保试验温度的恒定，进而保证腔室内试验溶液的温度，进一步保证试验结果的准确。

采用本实施例的试验设备进行金属材料均匀腐蚀的试验时：数据控制系统1接收到悬浮系统2中电子天平2-11实时测量的待测试样5的重量数据，再通过调节中频交流电源2-5的频率，调节线圈的悬浮力，以保证试样达到悬浮的状态。数据控制系统1接收到控温系统3中温度检测探头3-1实时检测的溶液温度，再通过调控制冷机3-2，可实时稳定溶液温度。数据控制系统1接收到循环系统4中液位检测探头4-3实时检测到的溶液水位，再通过调控水泵4-2的流量大小，稳定溶液液位。数据控制系统1、悬浮系统2、控温系统3和循环系统4所构成的整体，可确保待检测试样在温度恒定的溶液中处于稳定悬浮状态，排除了任何可能的接触情况，保证试样均匀腐蚀的准确性和科学性。

实施例2试验方法

本实施例的试验方法基于实施例1中的试验设备，具体包括以下步骤：

1)准备待测试样5，并将待测试样5放置在托盘2-7上。

2)调整支架，通过水平伸缩旋钮2-9和竖直伸缩旋钮2-10调整使得待测试样5位于悬浮线圈2-5和稳定线圈2-4之间的中间位置，方便后续其平稳的悬浮。

3)电子天平2-11将待测试样5施加给托盘2-7的重量数据发送给控制系统1，控制系统1根据接收到的重量数据调节电源2-3的大小，控制待测试样5逐渐脱离托盘2-7，并使待测试样5最终悬浮在悬浮线圈2-5和稳定线圈2-4之间。

在上述步骤进行的同时，如实施例1最后的部分，控温系统3和循环系统4也会同步工作，保证腔室2-1内的温度以及溶液的液位，具体不再敖述。

本申请的评估金属材料均匀腐蚀的试验设备，结构设计合理，通过使线圈通电，产生向上的磁力，使得待测试样能够克服重力从而悬浮。并通过控制装置调节电源的频率，控制线圈产生的磁力的大小，使得待测试样能够平稳悬浮，从而完全避免了金属材料在浸泡中因发生接触而产生的不必要的非均匀腐蚀情况，提高了材料均匀腐蚀性能评估的准确性和科学性。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种评估金属材料均匀腐蚀的试验设备，其特征在于：包括悬浮系统和控制系统，所述悬浮系统包括线圈以及用于给所述线圈供电的电源，所述控制系统用于控制和调节所述电源，所述线圈用于通电后使待测试样悬浮；

所述线圈包括位于待测试样下方的悬浮线圈和位于待测试样上方的稳定线圈，所述悬浮线圈和稳定线圈为同一导体朝向不同方向缠绕形成；

所述悬浮线圈和稳定线圈的缠绕直径由靠近所述待测试样的一侧向远离所述待测试样的一侧逐渐减小；

所述试验设备包括称重装置，所述称重装置包括用于称重的天平以及用于支撑所述待测试样的支架，所述支架的下端支撑在所述天平上；

所述电源和天平与控制系统连接，所述天平将所获试样的实时重量反馈给控制系统，所述控制系统根据所反馈的重量数据，调整所述电源的频率；

所述试验设备包括腔室，所述线圈设置在所述腔室内，所述腔室内填充有用于试验的试验溶液；所述支架由所述天平向上延伸至所述腔室内，所述腔室内设置有用于放置待测试样的托盘，所述托盘设置在所述支架上。

2.根据权利要求1所述的试验设备，其特征在于：所述悬浮线圈的缠绕圈数为所述稳定线圈缠绕圈数的1.5~3.5倍。

3.根据权利要求1所述的试验设备，其特征在于：所述试验设备包括与所述腔室连通的循环系统，所述循环系统用于控制所述腔室内的液位，所述循环系统包括水箱、水泵、液位检测探头以及连通所述水箱、水泵和腔室的水管。

4.根据权利要求3所述的试验设备，其特征在于：所述试验设备包括控温系统，所述控温系统包括设置在所述腔室内的温度检测探头和温度控制器，所述温度控制器设置在所述水管上。

5.一种根据权利要求1-4任意一项所述的试验设备进行评估金属材料均匀腐蚀的试验方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）准备待测试样，并将所述待测试样放置在托盘上；

2）称重装置将待测试样施加给托盘的重量发送给控制系统，控制系统根据接收到的重量调节电源的大小，并控制待测试样悬浮在腔室内。

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