CN113899687A - 加速材料溶蚀的装置及溶蚀性能测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加速材料溶蚀的装置及溶蚀性能测试方法，包括溶液槽、应力加载测试装置和总控装置；在溶液槽的内侧壁上分别设置有溶液流速调控装置、温度监测装置、加热装置和超声发射装置；应力加载测试装置包括设置在腐蚀离子溶液内的待测材料放置框架和设置在待测材料放置框架上方的加载横梁；加载横梁能够沿着待测材料放置框架竖直方向上下移动；在加载横梁的下部设置有压力传感器；控制器分别与溶液流速调控装置、温度监测装置、超声发射装置、加热装置、压力传感器和加载横梁连接。利用本发明能够解决目前采用化学试剂侵蚀的加速溶蚀方法，容易造成测试得到的结果与实际情况可能存在较大区别等问题。

Description

加速材料溶蚀的装置及溶蚀性能测试方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，更为具体地，涉及一种加速材料溶蚀的装置及溶蚀性能测试方法。

背景技术

材料的溶蚀性能是评价材料在水下环境或者经常受到水流侵蚀作用下的基本性能的重要指标。

目前材料的溶蚀性能的测试方法大都只考虑溶液的作用，加速溶蚀方法一般采用化学试剂侵蚀的方法，这样与实际情况可能会有很大区别。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种加速材料溶蚀的装置及测试方法，以解决目前采用化学试剂侵蚀的加速溶蚀方法，容易造成测试得到的结果与实际情况可能存在较大区别等问题。

本发明提供一种加速材料溶蚀的装置，包括溶液槽、应力加载测试装置和总控装置；其中，在所述溶液槽的内部设置有腐蚀离子溶液，在所述溶液槽的内侧壁上分别设置有溶液流速调控装置、温度监测装置、加热装置和超声发射装置；所述应力加载测试装置包括设置在所述腐蚀离子溶液内的待测材料放置框架和设置在所述待测材料放置框架上方的加载横梁；所述加载横梁能够沿着所述待测材料放置框架在竖直方向上下移动；在所述加载横梁的下部设置有压力传感器；所述总控装置包括控制器；所述控制器分别与所述溶液流速调控装置、所述温度监测装置、所述超声发射装置、所述加热装置、所述压力传感器和所述加载横梁连接。

此外，优选的方案是，所述超声发射装置包括分别设置在所述溶液槽的相对的内侧壁上的第一超声发射器和第二超声发射器；所述第一超声发射器的发射口和所述第二超声发射器的发射口分别对着所述待测材料放置框架的材料暴露面积最大的两侧。

此外，优选的方案是，所述溶液流速调控装置包括分别设置在所述溶液槽的相对的内侧壁上的第一马达和第二马达。

此外，优选的方案是，所述温度监测装置为温度传感器。

此外，优选的方案是，所述待测材料放置框架设置在所述溶液槽的内部的中间位置。

此外，优选的方案是，所述应力加载测试装置的数量至少为两个。

本发明提供的材料溶蚀性能的测试方法，通过如上所述的加速材料溶蚀的装置对待测试样品进行溶蚀性能测试，包括如下步骤：

将待测试样品置于所述待测材料放置框架内，将放置有所述待测试样品的待测材料放置框架放置于所述溶液槽，并向所述溶液槽中加入预先配置的腐蚀离子溶液；

通过所述总控装置控制所述溶液流速调控装置和所述加热装置对所述溶液槽内的腐蚀离子溶液分别进行流速调控处理和调温处理，使所述溶液槽内的腐蚀离子溶液的流速达到预设流速和预设温度；

在所述预设流速和所述预设温度下，通过所述控制器控制所述加载横梁对所述待测材料放置框架内的待测试样品进行加压，使所述待测试样品达到预设荷载；

通过所述控制器控制所述超声发射装置对达到预设荷载的待测试样品进行溶蚀性能测试，达到预设时间时，完成对所述待测试样品的溶蚀性能测试。

此外，优选的方案是，对所述待测试样品进行溶蚀前的指标测定和溶蚀后的指标测定，分别得到所述待测试样品的溶蚀前的指标数据和溶蚀后的指标数据；

根据所述溶蚀前的指标数据和所述溶蚀后的指标数据，对所述待测试样品的溶蚀性能进行评估。

此外，优选的方案是，在通过所述控制器控制所述超声发射装置对达到预设荷载的待测试样品进行溶蚀性能测试的过程中，

保持所述溶液槽内的腐蚀离子溶液恒温恒速；且，对所述溶液槽进行密封处理。

此外，优选的方案是，所述溶蚀前的指标测定包括：绝干重量测定、孔隙率测定、强度测定、氢氧化钙重量百分比测定；和/或，

所述溶蚀后的指标测定包括：绝干重量测定、孔隙率测定、强度测定、氢氧化钙重量百分比测定。

从上面的技术方案可知，本发明提供的加速材料溶蚀的装置及溶蚀性能测试方法，通过在溶液槽的内侧壁上分别设置溶液流速调控装置、温度监测装置、加热装置和超声发射装置；应力加载测试装置包括设置在腐蚀离子溶液内的待测材料放置框架和设置在待测材料放置框架上方的加载横梁；加载横梁能够沿着待测材料放置框架竖直方向上下移动；在加载横梁的下部设置有压力传感器，能够兼顾载荷、温度与腐蚀介质溶液三种因素耦合作用，对材料进行溶蚀性能进行测试；还考虑了溶液流速对于材料溶蚀性能的影响；采用超声波可以有效破坏材料表面及内部由于溶蚀造成的薄弱连接，加速溶蚀进程；使得测试结果与实际情况更加贴近。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本发明实施例的加速材料溶蚀的装置的结构示意图；

图2为根据本发明实施例的加速材料溶蚀的装置的原理示意图；

图3为根据本发明实施例的应力加载测试装置的结构示意图；

图4为根据本发明实施例的材料溶蚀性能的测试方法的流程图。

在附图中，1-溶液槽，2-应力加载测试装置，21-待测材料放置框架，22-加载横梁，23-压力传感器，3-总控装置，4-溶液流速调控装置，41-第一马达，42-第二马达，5-温度监测装置，6-加热装置，7-超声发射装置，71-第一超声发射器，72-第二超声发射器。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。

针对前述提出的目前采用化学试剂侵蚀的加速溶蚀方法，容易造成测试得到的结果与实际情况可能存在较大区别等问题，提出了一种加速材料溶蚀的装置及溶蚀性能测试方法。

以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

为了说明本发明提供的时监测材料溶蚀性能的加速测试装置，图1示出了根据本发明实施例的加速材料溶蚀的装置的结构；图2示出了根据本发明实施例的加速材料溶蚀的装置的原理；图3示出了根据本发明实施例的应力加载测试装置的结构。

如图1至图3共同所示，本发明提供的加速材料溶蚀的装置，包括溶液槽1、应力加载测试装置2和总控装置3；其中，在溶液槽1的内部设置有腐蚀离子溶液，在溶液槽1的内侧壁上分别设置有溶液流速调控装置4、温度监测装置5、加热装置6和超声发射装置7；应力加载测试装置2包括设置在腐蚀离子溶液内的待测材料放置框架21和设置在待测材料放置框架21上方的加载横梁22；加载横梁22能够沿着待测材料放置框架21在竖直方向上下移动；在加载横梁22的下部设置有压力传感器23；总控装置3包括控制器；控制器分别与溶液流速调控装置4、温度监测装置5、超声发射装置7、加热装置6、压力传感器23和加载横梁22连接。

通过在溶液槽1的内侧壁上分别设置溶液流速调控装置4、温度监测装置5、加热装置6和超声发射装置7；应力加载测试装置2包括设置在腐蚀离子溶液内的待测材料放置框架21和设置在待测材料放置框架21上方的加载横梁22；加载横梁22能够沿着待测材料放置框架21竖直方向上下移动；在加载横梁22的下部设置有压力传感器23，能够兼顾载荷、温度与腐蚀介质溶液三种因素耦合作用，对材料进行溶蚀性能进行测试；还考虑了溶液流速对于材料溶蚀性能的影响；采用超声波可以有效破坏材料表面及内部由于溶蚀造成的薄弱连接，加速溶蚀进程；使得测试结果与实际情况更加贴近。

作为本发明的一个优选方案，超声发射装置7包括分别设置在溶液槽1的相对的内侧壁上的第一超声发射器71和第二超声发射器72；第一超声发射器71的发射口和第二超声发射器72的发射口分别对着待测材料放置框架21的材料暴露面积最大的两侧。两个最大的暴露面正对着两个超声发射器，有利于在测试过程中超声波对于猜测材料的两个暴露面的清洗效果。

作为本发明的一个优选方案，溶液流速调控装置4包括分别设置在溶液槽1的相对的内侧壁上的第一马达41和第二马达42。两个马达能够更好的控制溶液的流速。

作为本发明的一个优选方案，温度监测装置5为温度传感器。通过温度传感器时刻监测加热装置6对腐蚀离子溶液的加热温度，使溶液温度达到设定温度，并保持恒温。

作为本发明的一个优选方案，待测材料放置框架21设置在溶液槽1的内部的中间位置。便于测试。

作为本发明的一个优选方案，应力加载测试装置2的数量至少为两个。可同时对多个测试样品进行测试，使测试效果更加精确，优选为3个，每个待测材料放置框架21上放置一个测试样品。

本发明提供的材料溶蚀性能的测试方法，通过如上所述的加速材料溶蚀的装置对待测试样品进行溶蚀性能测试，包括如下步骤：

S1、将待测试样品置于待测材料放置框架21内，将放置有待测试样品的待测材料放置框架21放置于溶液槽1，并向溶液槽1中加入预先配置的腐蚀离子溶液；

S2、通过总控装置3控制溶液流速调控装置4和加热装置6对溶液槽1内的腐蚀离子溶液分别进行流速调控处理和调温处理，使溶液槽1内的腐蚀离子溶液的流速达到预设流速和预设温度；

S3、在预设流速和预设温度下，通过控制器控制加载横梁22对待测材料放置框架21内的待测试样品进行加压，使待测试样品达到预设荷载；

S4、通过控制器控制超声发射装置7对达到预设荷载的待测试样品进行溶蚀性能测试，达到预设时间时，完成对待测试样品的溶蚀性能测试。

其中，在将待测试样品置于待测材料放置框架21内之前，将待测试样品修整为待测材料放置框架21内上的测试样品的放置槽的尺寸和形状相符的尺寸和形状，便于后续测试。并且使待测试样品的侧边与待测材料放置框架21的内侧壁之间留有缝隙，尤其是两侧，便于溶液从中经过。

作为本发明的一个优选方案，对待测试样品进行溶蚀前的指标测定和溶蚀后的指标测定，分别得到待测试样品的溶蚀前的指标数据和溶蚀后的指标数据；

根据溶蚀前的指标数据和溶蚀后的指标数据，对待测试样品的溶蚀性能进行评估。

作为本发明的一个优选方案，在通过控制器控制超声发射装置对达到预设荷载的待测试样品进行溶蚀性能测试的过程中，

保持溶液槽内的腐蚀离子溶液恒温恒速；且，对溶液槽进行密封处理。

作为本发明的一个优选方案，溶蚀前的指标测定包括：绝干重量测定、孔隙率测定、强度测定、氢氧化钙重量百分比测定；和/或，

溶蚀后的指标测定包括：绝干重量测定、孔隙率测定、强度测定、氢氧化钙重量百分比测定。

为了更好的对本发明提供的加速材料溶蚀的装置及溶蚀性能测试方法进行说明，提供如下具体实施例：

实施例1

以混凝土材料为例：

可采用如上提供的加速材料溶蚀的装置。首先准备符合规定尺寸的混凝土材料，将混凝土材料切成100mm×100mm×20mm尺寸，为了方便加载，这样加载作用力要求不是很高。确定好所需加载的荷载作用力的具体数值，可根据实际混凝土服役荷载应力水平确定。然后，准备好腐蚀离子溶液，例如腐蚀介质离子浓度或直接使用去离子水。确定好溶液温度以及流速，如在60℃以下，可根据实际混凝土服役环境温度确定。确定好超声发射频率具体数值，如频率在40kHz以上，保证清洗效果。

混凝土材料在溶蚀前的绝干重量、孔隙率、强度、氢氧化钙重量百分比等指标均要进行测量和记录，以便和溶蚀后进行对比。

倒入准备好腐蚀离子溶液，通过控制器控制加热装置和马达，使溶液温度快速达到所要设定的温度，控制溶液流速，并使之在测试过程中保持恒温恒速。

通过控制器控制加载横梁给所测材料加载到所需荷载水平，并维持恒定，将加载横梁及混凝土材料放入液体槽中间位置，使两个最大暴露面100mm×100mm正对两个超声发射器，保证超声清洗效果。一次性测试3个同样的混凝土材料，即3个应力加载测试装置及混凝土材料并排放置在溶液槽的中间位置，控制器控制超声发射装置开启设定的超声频率，开始测试。

为了避免测试过程中由于水分蒸发而引起的溶液离子浓度发生显著变化，溶液槽进行密封，使其与外界没有气体或液体的交换。测试过程中为了防止由于混凝土中溶出物质造成溶液离子的变化，根据需要进行周期性更换溶液，清洁溶液槽，建议周期为每1-2周。测试过程中，由于溶蚀带来的徐变等造成所加荷载值误差超过15％时，需要及时进行荷载调整，保证荷载水平恒定。

测试完成后，关闭所有设备后，通过控制器控制应力加载测试装置对所测材料进行卸载，将材料取出，进行其他测试，包括溶蚀后的绝干重量、孔隙率、强度、氢氧化钙重量百分比等指标均要进行测量和记录，和溶蚀之前的指标进行对比。

针对每一组混凝土材料考虑不同加速溶蚀周期的测定，例如溶蚀周期为1,2和4周/月，得到其随不同溶蚀周期的性能变化规律。

应保证应力加载测试装置、马达等装置的材质在测试过程中不会因溶液里的腐蚀性离子而被腐蚀。

通过上述具体实施方式可看出，本发明提供的本发明提供的加速材料溶蚀的装置及溶蚀性能测试方法，通过在溶液槽的内侧壁上分别设置溶液流速调控装置、温度监测装置、加热装置和超声发射装置；应力加载测试装置包括设置在腐蚀离子溶液内的待测材料放置框架和设置在待测材料放置框架上方的加载横梁；加载横梁能够沿着待测材料放置框架竖直方向上下移动；在加载横梁的下部设置有压力传感器，能够兼顾载荷、温度与腐蚀介质溶液三种因素耦合作用，对材料进行溶蚀性能进行测试；还考虑了溶液流速对于材料溶蚀性能的影响；采用超声波可以有效破坏材料表面及内部由于溶蚀造成的薄弱连接，加速溶蚀进程；使得测试结果与实际情况更加贴近。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的本发明提供的加速材料溶蚀的装置及溶蚀性能测试方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的本发明提供的加速材料溶蚀的装置及溶蚀性能测试方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (10)

1.一种加速材料溶蚀的装置，其特征在于，包括溶液槽、应力加载测试装置和总控装置；其中，

在所述溶液槽的内部设置有腐蚀离子溶液，在所述溶液槽的内侧壁上分别设置有溶液流速调控装置、温度监测装置、加热装置和超声发射装置；

所述应力加载测试装置包括设置在所述腐蚀离子溶液内的待测材料放置框架和设置在所述待测材料放置框架上方的加载横梁；所述加载横梁能够沿着所述待测材料放置框架在竖直方向上下移动；在所述加载横梁的下部设置有压力传感器；

所述总控装置包括控制器；所述控制器分别与所述溶液流速调控装置、所述温度监测装置、所述超声发射装置、所述加热装置、所述压力传感器和所述加载横梁连接。

2.根据权利要求1所述的加速材料溶蚀的装置，其特征在于，

所述超声发射装置包括分别设置在所述溶液槽的相对的内侧壁上的第一超声发射器和第二超声发射器；

所述第一超声发射器的发射口和所述第二超声发射器的发射口分别对着所述待测材料放置框架的材料暴露面积最大的两侧。

3.根据权利要求1所述的加速材料溶蚀的装置，其特征在于，

所述溶液流速调控装置包括分别设置在所述溶液槽的相对的内侧壁上的第一马达和第二马达。

4.根据权利要求1所述的加速材料溶蚀的装置，其特征在于，

所述温度监测装置为温度传感器。

5.根据权利要求1所述的加速材料溶蚀的装置，其特征在于，

所述待测材料放置框架设置在所述溶液槽的内部的中间位置。

6.根据权利要求1所述的加速材料溶蚀的装置，其特征在于，

所述应力加载测试装置的数量至少为两个。

7.一种材料溶蚀性能的测试方法，其特征在于，通过如权利要求1-6任意一项所述的加速材料溶蚀的装置对待测试样品进行溶蚀性能测试，包括如下步骤：

将待测试样品置于所述待测材料放置框架内，将放置有所述待测试样品的待测材料放置框架放置于所述溶液槽，并向所述溶液槽中加入预先配置的腐蚀离子溶液；

通过所述总控装置控制所述溶液流速调控装置和所述加热装置对所述溶液槽内的腐蚀离子溶液分别进行流速调控处理和调温处理，使所述溶液槽内的腐蚀离子溶液的流速达到预设流速和预设温度；

在所述预设流速和所述预设温度下，通过所述控制器控制所述加载横梁对所述待测材料放置框架内的待测试样品进行加压，使所述待测试样品达到预设荷载；

通过所述控制器控制所述超声发射装置对达到预设荷载的待测试样品进行溶蚀性能测试，达到预设时间时，完成对所述待测试样品的溶蚀性能测试。

8.根据权利要求7所述的材料溶蚀性能的测试方法，其特征在于，

对所述待测试样品进行溶蚀前的指标测定和溶蚀后的指标测定，分别得到所述待测试样品的溶蚀前的指标数据和溶蚀后的指标数据；

根据所述溶蚀前的指标数据和所述溶蚀后的指标数据，对所述待测试样品的溶蚀性能进行评估。

9.根据权利要求7所述的材料溶蚀性能的测试方法，其特征在于，在通过所述控制器控制所述超声发射装置对达到预设荷载的待测试样品进行溶蚀性能测试的过程中，

保持所述溶液槽内的腐蚀离子溶液恒温恒速；且，对所述溶液槽进行密封处理。

10.根据权利要求7所述的材料溶蚀性能的测试方法，其特征在于，

所述溶蚀前的指标测定包括：绝干重量测定、孔隙率测定、强度测定、氢氧化钙重量百分比测定；和/或，

所述溶蚀后的指标测定包括：绝干重量测定、孔隙率测定、强度测定、氢氧化钙重量百分比测定。

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