一种用于模拟海洋环境的腐蚀试验装置的制作方法

1.本发明涉及试验装置技术领域，特别涉及一种用于模拟海洋环境的腐蚀试验装置。


背景技术：

2.材料在自然环境及工业环境中的腐蚀数据积累与腐蚀规律研究是国家经济发展和国防建设的需求，特别是船舶材料，由于长期经受海水、淡水等介质的交替浸泡，服役工况严苛，腐蚀问题频发，是腐蚀学科发展的重要方向，具有明确的应用背景和较高的学术价值。
3.船舶材料的自然环境腐蚀发展起步较早，紧贴海军舰船材料的发展。根据我国海域的典型环境特征，建立了青岛、厦门、三亚、南海等自然海水环境试验站，已经积累了丰富的材料自然环境试验数据，近年来，更是紧靠海军远海战略，开展了系列材料的随船跨海区动态交替暴露试验，获取了一系列材料的跨海区暴露试验数据。
4.相比自然环境腐蚀试验的发展，室内模拟试验的发展明显滞后，特别是严酷复杂环境的模拟试验，而其中最薄弱的环节就是室内模拟加速试验设备的开发与应用。导致室内模拟加速试验设备的开发与腐蚀行业发展矛盾加剧的主要原因有几点：第一，环境种类复杂多样，每个环境下影响材料腐蚀的关键因素以及各环境因素的协同作用机理难以科学表征；第二，仪器设备的制造技术及环境控制技术行业的发展影响；第三，材料腐蚀数据积累及机理表征技术的影响。
5.随着国家深蓝海军战略推进和各型船艇建设，对材料在特殊环境下的适应性快速评定提出了更高的要求，现代船舶普遍对全寿命周期提出了明确技术指标，船舶建造期是船舶全寿命周期的重要内容，直接影响船舶的性能，甚至影响最终的服役寿命。不同船舶建造周期不同，少则1至2年，多则5至6年，建造过程中，一方面整体防腐尚未进入最佳状态，另一方面，修造时长期停泊，这与船舶先天的航行设计工况不同，第三，不可避免的存在较多因修造而防腐破损，因此，材料的腐蚀问题不同忽视，相应的与相关精细环境的模拟及控制设备不足的矛盾进一步凸显。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明旨在提出一种用于模拟海洋环境的腐蚀试验装置，在室内模拟船舶材料受到不同盐度、不同介质浓度海水浸泡的特殊环境，为船舶材料的腐蚀性能检测、基础数据积累、机理研究和寿命评估提供试验平台。
7.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
8.一种用于模拟海洋环境的腐蚀试验装置，所述试验装置包括基座、工作室、参数调整室和运动舱室，所述工作室内设置溶液箱和环境控制设备，所述溶液箱至少为两个，用于放置不同的浸泡溶液，所述环境控制设备用于控制工作室内的环境参数。将船舶材料放置于装有不同浸泡溶液的溶液箱内，并通过环境控制设备控制工作室的环境，以模拟在实际
使用时船舶材料所处的复杂环境。
9.进一步的，所述溶液箱内设置溶液参数探测器和电加热器，所述溶液参数探测器用于监测溶液箱内浸泡溶液的温度、盐度、ph和溶解氧，所述电加热器用于加热溶液箱内的浸泡溶液。
10.进一步的，所述环境控制设备包括加热装置、冷却风口和加湿口，所述加热装置和冷却风口用于控制工作室内的温度，所述加湿口用于控制工作室内的湿度。通过加热装置、冷却风口和加湿口调整工作室的温度和湿度。
11.进一步的，所述加热装置、冷却风口和加湿口设置于工作室的顶部。便于快速改变工作室内的环境。
12.进一步的，所述环境控制设备还包括空气湿度探头和空气温度探头。用于实时监测并获取工作室内的湿度和温度。
13.进一步的，所述参数调整室包括运动调控单元、湿度调控单元、温度调控单元和溶液参数调控单元，所述加湿口和空气湿度探头分别与湿度调控单元电连接，所述冷却风口、加热装置和空气温度探头分别与温度调控单元电连接，所述溶液参数探测器和电加热器分别与溶液参数调控单元电连接。参数调整室内设置的各调控单元能实时记录、显示并储存各种参数条件，便于对试验过程的环境历程进行追溯，增强了船舶材料异常时的环境溯源。
14.进一步的，所述运动舱室包括水平运动滑轨和电控牵引拖车，所述电控牵引拖车包括升降平台、水平运动平台、连杆和挂样平台，所述升降平台、水平运动平台分别通过连杆与挂样平台连接。升降平台能够上下方向竖直移动，水平运动平台能够左右方向水平移动，从而带动船舶材料样品在竖直和水平方向移动。
15.进一步的，所述升降平台、水平运动平台分别和运动调控单元电连接。通过运动调控单元调控和记录升降平台上升及下降的时间，通过运动调控单元调控和记录水平运动平台水平运动的时间。
16.进一步的，所述基座设置于所述试验装置的底部。用于承载试验装置的各部件，并对试验装置的水平度进行调整。
17.进一步的，所述参数调整室设置于工作室的右侧或左侧。避免对船舶材料进入工作室产生干扰和影响。
18.相对于现有技术，本发明所述的一种用于模拟海洋环境的腐蚀试验装置具有以下优势：能在室内模拟船舶材料受到不同盐度、不同介质浓度海水浸泡的特殊环境，且各项试验参数设置、监控到位，设备操作简单，作业效率高，结果复现性强，为船舶及海洋工程的选材和性能评价提供了安全、稳定的试验平台。
附图说明
19.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
20.图1为本发明所述的一种用于模拟海洋环境的腐蚀试验装置的结构示意图。
21.附图标记说明：
22.1、升降平台；2、水平运动平台；3、冷却风口；4、加湿口；5、连杆；6、挂样平台；7、加热装置；8、第一溶液参数探测器；9、第二溶液参数探测器；10、第一电加热器；11、第二电加
热器；12、空气湿度探头；13、空气温度探头；14、运动调控单元；15、湿度调控单元；16、温度调控单元；17、溶液参数调控单元；18、第一溶液箱；19、第二溶液箱；20、基座；21、水平运动滑轨。
具体实施方式
23.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。本发明描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
24.需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
25.如图1所示，本发明的一种用于模拟海洋环境的腐蚀试验装置包括基座20、工作室、参数调整室和运动舱室，所述工作室内设置溶液箱和环境控制设备，所述溶液箱至少为两个，用于放置不同的浸泡溶液，所述环境控制设备用于调节工作室内的环境参数。所述参数调整室用于调整并记录工作室内的环境参数。将船舶材料放置于装有不同浸泡溶液的溶液箱内，以模拟在实际使用时船舶材料所处的复杂环境。由于船舶建造厂多处于江河入海口，会周期性的受到不同盐度、不同介质浓度的海水浸泡，因此采用本发明的一种用于模拟海洋环境的腐蚀试验装置可以更精准的在室内条件下模拟复杂的海洋环境。海水的盐度及介质浓度是在不断发生变化的，本发明的试验装置通过设置多个溶液箱，并在溶液箱内放置不同的浸泡溶液来模拟船舶材料浸泡于不同海水的情况，更加贴合实际工况。
26.进一步的，在每个溶液箱内都对应设置溶液参数探测器和电加热器，所述溶液参数探测器用于监测对应溶液箱内浸泡溶液的温度、盐度、ph和溶解氧，所述电加热器用于加热对应溶液箱内的浸泡溶液，控制浸泡溶液的温度在室温至80℃范围。
27.所述环境控制设备包括加热装置7、冷却风口3和加湿口4，所述加热装置7和冷却风口3用于控制工作室内的温度，所述加湿口4用于控制工作室内的湿度。所述加热装置7、冷却风口3和加湿口4设置于工作室的顶部，便于快速改变工作室内的环境。具体的，所述加热装置7为红外空气加热丝，对工作室内的空气进行加热。所述冷却风口3和冷却装置连接，对工作室内的空气进行冷却降温。利用加热装置7和冷却风口3控制工作室内的空气温度在-10℃至70℃范围。所述加湿口4和加湿器连接，对工作室内的湿度进行调控，控制工作室内的空气相对湿度在40％-90％rh。
28.进一步的，所述环境控制设备还包括空气湿度探头12和空气温度探头13，用于实时监测并获取工作室内的湿度和温度。当通过加热装置7和冷却风口3调节工作室内的温度时，通过空气温度探头13实时获取工作室内温度情况。当通过加湿口4调控工作室内的湿度时，通过空气湿度探头12实时获取工作室内湿度情况。
29.所述参数调整室包括运动调控单元14、湿度调控单元15、温度调控单元16和溶液参数调控单元17。所述加湿口4和空气湿度探头12分别与湿度调控单元15电连接，空气湿度探头12将检测到的工作室内的空气湿度反馈并显示在湿度调控单元15上，便于操作人员知悉工作室内的空气湿度，并根据实际需要通过湿度调控单元15调控加湿口4，以调整改变工
作室内的空气湿度。所述冷却风口3、加热装置7和空气温度探头13分别与温度调控单元16电连接。空气温度探头13将检测到的工作室内的空气温度反馈并显示在温度调控单元16上，便于操作人员知悉工作室内的空气温度，并根据实际需要通过温度调控单元16调控冷却风口3和/或加热装置7，以调整改变工作室内的空气温度。所述溶液参数探测器和电加热器分别与溶液参数调控单元17电连接。溶液参数探测器将检测到的溶液箱内浸泡溶液的温度、盐度、ph和溶解氧反馈并显示在溶液参数调控单元17上，便于操作人员知悉溶液箱内浸泡溶液的各项参数，并根据实际需要通过溶液参数调控单元17调控电加热器，以调整改变溶液箱内浸泡溶液的温度，或者改变溶液箱内的浸泡溶液以改变浸泡溶液的盐度、ph和溶解氧。参数调整室内设置的各调控单元能实时记录、显示并储存各种参数条件，便于对试验过程的环境历程进行追溯，增强了船舶材料异常时的环境溯源。
30.件参数调整室设置于工作室的右侧或左侧，避免对船舶材料进入工作室产生干扰和影响。在本发明图1中，将参数调整室设置于工作室的右侧。
31.通过运动舱室调整船舶材料的运动路径使船舶材料进入工作室内并进入溶液箱内。可将运动舱室设置于工作室的上方，便于将船舶材料浸入到溶液箱内的浸泡溶液中。所述运动舱室包括水平运动滑轨21和电控牵引拖车，所述电控牵引拖车设置在水平运动滑轨21上。将电控牵引拖车、冷却风口3、加湿口4和加热装置7分别设置于水平运动滑轨21上。
32.所述电控牵引拖车包括升降平台1、水平运动平台2、连杆5和挂样平台6。所述升降平台1、水平运动平台2分别通过连杆5与挂样平台6连接。挂样平台6用于悬挂船舶材料样品。升降平台1能够在图1中的上下方向竖直移动，水平运动平台2能够在图1中的左右方向水平移动，从而带动船舶材料样品在竖直和水平方向的移动。通过电控牵引拖车，使船舶材料样品分别进入不同的溶液箱内，并停留浸泡预设时间。升降平台1和水平运动平台2分别与运动调控单元14电连接，通过运动调控单元14调控和记录升降平台1上升及下降的时间，通过运动调控单元14调控和记录水平运动平台2水平运动的时间。
33.所述基座20设置于整个试验装置的底部，用于承载试验装置的各部件，并对试验装置的水平度进行调整。
34.本发明的一种用于模拟海洋环境的腐蚀试验装置针对船舶建造时海水盐度等参数会变化的特殊工况，在室内充分还原了环境特征，对于相同体量的投样，对基础设施、人力、物力的投入显著减少，提高了样品回收率和人均效能。且试验装置操作简便，可通过设定试验程序，利用参数调整室改变工作室的温度、湿度、浸泡溶液的温度、盐度、ph、溶解氧等各项参数，对实际环境的模拟性强，更贴合实际工况。
35.以下结合实施例1-3来进一步说明本发明的一种用于模拟海洋环境的腐蚀试验装置。需要说明的是，在实施例1-3中，溶液箱分别设置两个，分别为第一溶液箱18和第二溶液箱19。在第一溶液箱18中设置第一溶液参数探测器8和第一电加热器10，在第二溶液箱19中设置第二溶液参数探测器9和第二电加热器11。
36.实施例1：双液交替周浸试验
37.试验准备：
38.(1)不同浓度的浸泡溶液；
39.(2)船舶材料样品若干。
40.试验条件：
41.(1)标准实验室条件；
42.(2)调试完好本发明的试验装置。
43.试验过程：
44.(1)打开工作室的门，将不同浓度的浸泡溶液分别倒入第一溶液箱18和第二溶液箱19中；
45.(2)通过溶液参数调控单元17分别调节第一电加热器10和第二电加热器11，使第一溶液箱18内的浸泡溶液的温度为40℃，第二溶液箱19内的浸泡溶液的温度为60℃；
46.(3)将船舶材料样品按照挂样要求悬挂于挂样平台6上；
47.(4)调节湿度调控单元15，设置工作室内环境湿度为“不控制”；
48.(5)调节温度调控单元16，设置工作室内环境温度为“不控制”；
49.(6)调节运动调控单元14，设置船舶材料样品在第一溶液箱18浸泡时间为20min，空气干燥时间0min，在第二溶液箱19浸泡时间为40min；
50.(7)确认设置完成，启动试验装置。
51.其中，需要说明的是，空气干燥是指船舶材料没有置于浸泡溶液中，而是从浸泡溶液中拿出并置于工作室环境中。
52.试验结果
53.试验装置启动后，所述试验装置按照上述设定的温度启动第一溶液箱18的温度和第二溶液箱19的温度调控。当第一溶液箱18的温度、第二溶液箱19的温度和工作室的温湿度达到设定要求后，电控牵引拖车开始工作，按照“第一溶液箱18浸泡20min
→
第二溶液箱19浸泡40min”的程序，循环将船舶材料样品交替浸泡于浸泡溶液中，实现双液交替周浸试验。
54.通过本实施例的试验装置，可在试验室环境下模拟船舶建造时日内盐度剧烈变化且无空气暴露的工况环境，各项试验参数设置、监控到位，设备操作简单，作业效率高，结果复现性强，为船舶材料的选材和性能评价提供了安全、稳定的试验平台。
55.实施例2：双液空干交替周浸试验
56.试验准备：
57.(1)不同浓度的浸泡溶液；
58.(2)船舶材料样品若干。
59.试验条件：
60.(1)标准实验室条件；
61.(2)调试完好本发明的试验装置。
62.试验过程：
63.(1)打开工作室的门，将不同浓度的浸泡溶液分别倒入第一溶液箱18和第二溶液箱19中；
64.(2)通过溶液参数调控单元17分别调节第一电加热器10和第二电加热器11，使第一溶液箱18内的浸泡溶液的温度为40℃，第二溶液箱19内的浸泡溶液的温度为60℃；
65.(3)将船舶材料样品按照挂样要求悬挂于挂样平台6上；
66.(4)调节湿度调控单元15，设置工作室内环境湿度为60％rh；
67.(5)调节温度调控单元16，设置工作室内环境温度为50℃；
68.(6)调节运动调控单元14，设置船舶材料样品在第一溶液箱18浸泡时间为20min，空干时间10min，在第二溶液箱19浸泡时间为40min；
69.(7)确认设置完成，启动试验装置。
70.试验结果
71.试验装置启动后，所述试验装置按照上述设定的温度启动第一溶液箱18的温度和第二溶液箱19的温度调控，按照设定的温度和湿度启动工作室的温度和湿度调控。当第一溶液箱18的温度、第二溶液箱19的温度和工作室的温湿度达到设定要求后，电控牵引拖车开始工作，按照“第一溶液箱18浸泡20min
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空气干燥20min
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第二溶液箱19浸泡40min”的程序，循环将船舶材料样品交替暴露于浸泡溶液和环境空气中，实现双液空干交替周浸试验。
72.通过本实施例的试验装置，可在试验室环境下模拟近海工程海水环境参数剧烈变化且有潮差交替的工况环境，各项试验参数设置、监控到位，设备操作简单，作业效率高，结果复现性强，为海洋工程的选材和性能评价提供了安全、稳定的试验平台。
73.实施例3：单液空干周浸试验
74.试验准备：
75.(1)一定浓度的浸泡溶液；
76.(2)船舶材料样品若干。
77.试验条件：
78.(1)标准实验室条件；
79.(2)调试完好本发明的试验装置。
80.试验过程：
81.(1)打开工作室的门，将准备好的浸泡溶液倒入第一溶液箱18；
82.(2)通过溶液参数调控单元17调节第一电加热器10和第二电加热器11，使第一溶液箱18内的浸泡溶液的温度为40℃，第二溶液箱19的温度为“不控制”；
83.(3)将船舶材料样品按照挂样要求悬挂于挂样平台6上；
84.(4)调节湿度调控单元15，设置工作室内环境湿度为60％rh；
85.(5)调节温度调控单元16，设置工作室内环境温度为50℃；
86.(6)调节运动调控单元14，设置船舶材料样品在第一溶液箱18浸泡时间为50min，空干时间10min，在第二溶液箱19浸泡时间为0min；
87.(7)确认设置完成，启动试验装置。
88.试验结果
89.试验装置启动后，所述试验装置按照上述设定的温度启动第一溶液箱18的温度调控，按照设定的温度和湿度启动工作室的温度和湿度调控。当第一溶液箱18的温度和工作室的温湿度达到设定要求后，电控牵引拖车开始工作，按照“第一溶液箱18浸泡50min
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空气干燥10min”的程序，循环将船舶材料样品交替暴露于浸泡溶液和环境空气中，实现单液空干交替周浸试验。
90.通过本实施例的试验装置，可在试验室环境下模拟海水潮差环境工况，各项试验参数设置、监控到位，设备操作简单，作业效率高，结果复现性强，为船舶及海洋工程的选材和性能评价提供了安全、稳定的试验平台。
91.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。