一种盐雾腐蚀复合拉扭试验设备及方法

本发明涉及海洋工程金属材料测试设备领域，特别是涉及一种盐雾腐蚀复合拉扭试验设备及方法。

背景技术：

1、金属承载能力强、经济性好，被大量应用在船舶与海洋工程结构中。但是金属结构暴露在高氯、湿润的海洋环境中，面临严重腐蚀的同时，承受拉伸、压缩、弯曲、疲劳或者多种复合载荷，而海洋腐蚀与载荷应力的耦合作用会加速金属力学性能的衰退，进而加速结构失效。因此，对船舶与海洋工程结构金属力学性能和腐蚀测试十分必要。

2、但是对针对金属构件进行应力-腐蚀的耦合测试，及其困难。相关设备必须在满足一定强度、刚度的同时，有较好的耐腐蚀能力；相关的传感器等配件，也要求在严苛的腐蚀环境中有较高的可靠性。传统结构设计中，通常单独试验金属的力学性能和耐腐蚀能力，并在强度设计的基础上引入腐蚀裕量。传统的设计方法对应力与腐蚀的耦合作用考虑不周，对应力腐蚀开裂、腐蚀加速蠕变、腐蚀疲劳等特殊现象考虑不全面，可能对船舶和海洋工程结构的长期服役带来安全隐患。而且腐蚀是一种长期行为，其作用过程较为缓慢，研究金属在应力状态下的腐蚀行为需要花费较大的时间成本。

3、为此，提出一种盐雾腐蚀复合拉扭试验设备及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种盐雾腐蚀复合拉扭试验设备及方法，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种盐雾腐蚀复合拉扭试验设备，包括：

3、支架，所述支架上安装有扭转测力夹具、拉伸测力夹具、控制系统；

4、盐雾腐蚀箱，所述盐雾腐蚀箱安装在所述支架上；所述扭转测力夹具的输出端和所述拉伸测力夹具的输出端相对设置，并且均伸入至所述盐雾腐蚀箱内；所述盐雾腐蚀箱内安装有第一加热棒、盐雾喷头；

5、加压输气机构，所述加压输气机构安装在所述控制系统上，用于输出高压水蒸气；

6、盐水箱，所述盐水箱安装在所述盐雾腐蚀箱上；

7、其中，所述盐雾喷头通过管路分别与所述加压输气机构和所述盐水箱连通；所述扭转测力夹具和所述拉伸测力夹具均与所述控制系统电性连接。

8、根据本发明提供一种盐雾腐蚀复合拉扭试验设备，所述控制系统包括：

9、控制柜，所述控制柜安装在所述支架上；

10、隔板，所述隔板固接在所述控制柜内，所述隔板将所述控制柜内腔分割为上柜体和下柜体；

11、控制组件，所述控制组件安装在所述上柜体内；

12、其中，所述加压输气机构安装在所述下柜体内，所述扭转测力夹具和所述拉伸测力夹具均与所述控制组件电性连接。

13、根据本发明提供一种盐雾腐蚀复合拉扭试验设备，所述盐雾腐蚀箱内安装有第一环境监测组件；所述加压输气机构包括：

14、压力釜，所述压力釜安装在所述下柜体内；所述压力釜通过所述管路与所述盐雾喷头连通；所述管路上安装有气泵、气压表、调压阀；

15、第二加热棒，所述第二加热棒安装在所述压力釜内；

16、盐雾发生控制器，所述盐雾发生控制器安装在所述下柜体内；

17、第二环境监测组件，所述第二环境监测组件安装在所述压力釜内；

18、其中，所述第一加热棒、所述第二加热棒、所述气泵、所述气压表、所述调压阀、所述第二环境监测组件、所述第一环境监测组件均与所述盐雾发生控制器电性连接。

19、根据本发明提供一种盐雾腐蚀复合拉扭试验设备，所述控制组件包括：

20、数据采集板卡，所述数据采集板卡安装在所述上柜体内；

21、计算机，所述计算机安装在所述上柜体内；

22、其中，所述扭转测力夹具、所述拉伸测力夹具、所述计算机均与所述数据采集板卡电性连接。

23、根据本发明提供一种盐雾腐蚀复合拉扭试验设备，所述扭转测力夹具包括：

24、扭转作动器，所述扭转作动器安装在所述支架上，并且所述扭转作动器的输出轴末端伸入至所述盐雾腐蚀箱内；

25、电子扭力计，所述电子扭力计固定安装在所述扭转作动器的输出轴上，并且位于所述盐雾腐蚀箱外；

26、第一夹具，所述第一夹具固接在所述扭转作动器的输出轴末端，并且位于所述盐雾腐蚀箱内；

27、其中，所述第一夹具与所述拉伸测力夹具的输出端相对设置；所述扭转作动器和所述电子扭力计均与所述数据采集板卡电性连接。

28、根据本发明提供一种盐雾腐蚀复合拉扭试验设备，所述拉伸测力夹具包括：

29、拉伸作动器，所述拉伸作动器安装在所述支架上，并且所述拉伸作动器的输出轴末端伸入至所述盐雾腐蚀箱内；

30、电子拉力计，所述电子拉力计固定安装在所述拉伸作动器的输出轴上，并且位于所述盐雾腐蚀箱外；

31、第二夹具，所述第二夹具固接在所述拉伸作动器的输出轴末端，并且位于所述盐雾腐蚀箱内；

32、其中，所述第一夹具与所述第二夹具相对设置；所述拉伸作动器和所述电子拉力计均与所述数据采集板卡电性连接。

33、根据本发明提供一种盐雾腐蚀复合拉扭试验设备，所述第一环境监测组件包括第一温度传感器和第一液位传感器；所述第一温度传感器和第一液位传感器均安装在所述盐雾腐蚀箱内，并且均与所述盐雾发生控制器电性连接；

34、所述第二环境监测组件包括第二温度传感器和第二液位传感器；所述第二温度传感器和第二液位传感器均安装在所述压力釜内，并且均与所述盐雾发生控制器电性连接。

35、根据本发明提供一种盐雾腐蚀复合拉扭试验设备，所述盐雾腐蚀箱上开设有除雾孔；所述盐水箱上开设有汲水孔，所述管路通过所述汲水孔与所述盐水箱内腔连通。

36、根据本发明提供一种盐雾腐蚀复合拉扭试验设备，所述盐雾腐蚀箱的侧壁上设有第一视窗；所述盐水箱的顶壁上设有第二视窗。

37、本发明还提供一种盐雾腐蚀复合拉扭试验方法，包括以下步骤：

38、一、向盐水箱内、盐雾腐蚀箱内腔底部注入盐水，向加压输气机构内注入蒸馏水；

39、二、调节加压输气机构的喷射压力和温度，调节盐雾腐蚀箱温度；

40、三、将待测件安装在扭转测力夹具和所述拉伸测力夹具之间；

41、四、设置扭转测力夹具和所述拉伸测力夹具的加载形式和载荷大小；

42、五、对待测件施加载荷，记录数据传递至控制系统。

43、本发明公开了以下技术效果：

44、本发明利用扭转测力夹具和拉伸测力夹具对待测件施加拉伸、压缩、扭转或者组合载荷，并测力受力数据传递至控制系统中；通过加压输气机构提供高压水蒸气，通过盐雾喷头与盐水箱中调配的盐水混合，向盐雾腐蚀箱内喷射出盐雾；弥散开的盐雾环境具有高氯、湿润、氧气含量高等特点，可以有效加速金属腐蚀，大幅度节约时间成本造盐雾加速腐蚀；本发明能够构建盐雾腐蚀加速环境，腐蚀加速效果好、试验形式贴近工程实际、对长期承受腐蚀与多种应力作用的金属的性能测试更加准确；

45、本发明中扭转测力夹具的输出端和拉伸测力夹具的输出端以及待测件均位于盐雾腐蚀箱内，使其暴露在腐蚀环境中，较好的改善了腐蚀试验周期长见效慢、应力与腐蚀耦合加载困难的缺点，实现了在长期严苛的腐蚀加速环境中，测试金属性能的功能；同时设备的其他部件置于非腐蚀环境中，提高了设备的使用寿命。