一种模拟加速腐蚀试验装置

1.一种模拟加速腐蚀试验装置，主体结构包括试验箱体、水浴箱体、电阻丝、通气挡板、充气管、加速剂浓度探头、加速剂入口管、试验箱盖板、加速剂浓度控制器、充气量控制器、电子控温仪、加速剂添加管、加速剂盛放槽、试样架、温度传感器和控制键盘；控制键盘上排列制有加速剂开关、加速剂调速旋钮、加速剂浓度探头开关、加速剂浓度调控开关、充气开关、充气量速度控制开关、加热开关和温度调控开关八个按键，其特征在于方形盒式结构的试验箱体内腔底部置有通气挡板，试验箱体内腔中装有腐蚀溶液，试验箱体中上部侧壁上制有加速剂浓度探头，试验箱体内腔上部横向置有试样架，试验箱体的顶部置有试验箱盖板，试验箱体支撑式置放于长方形盒式结构的水浴箱体的中间位置，水浴箱体内腔中的试验箱体外侧空间中充有自来水，水浴箱体的底部内壁制有电阻丝作为加热设备；试验箱体底部侧壁处制有充气管与充气量控制器管道连通；水浴箱体中的试验箱体外侧顶部置有温度传感器；试验箱体的顶部穿过试验箱盖板竖向置有加速剂入口管，加速剂入口管与加速剂浓度控制器管式连通；加速剂浓度控制器与加速剂盛放槽通过加速剂添加管管道连通，以确保加速剂的畅通加入以及实验浓度与加入量的控制；电子控温仪与温度传感器电连通构成温控系统；加速剂浓度控制器、充气量控制器和电子控温仪电连通式组成一体结构并分别与相对应的按键电连通，实现按键式参数控制；箱式结构的加速剂盛放槽内装有加速剂，加速剂包括H2O2、Na2S2O8、KClO4或KMnO4。
2.根据权利要求1所述的模拟加速腐蚀试验装置，其特征在于所用的腐蚀溶液中的加速剂是通过添加去极化剂作为腐蚀加速剂，加速剂为能够加速金属材料腐蚀的强氧化剂，加速腐蚀溶液浓度在0.001～3.000mol/L范围内可控调节。

一种模拟加速腐蚀试验装置\n技术领域：\n[0001] 本发明属于腐蚀研究试验技术领域，涉及一种对金属材料在海水中耐腐蚀性进行快速评价的模拟加速腐蚀试验装置。\n背景技术：\n[0002] 在海洋环境中，海洋工程材料及构件的腐蚀行为及其变化规律非常复杂，目前对其腐蚀性能进行评价的主要方法是实海挂片试验。实海挂片试验方法具有环境条件真实、试验简单、结果比较可靠等优点，但是存在试验周期长、环境因素条件不可控和试样丢失等问题。一般的试验周期从半年到十几年，严重制约了新材料、新工艺在工程上的快速应用。\n因此需要建立一个能够模拟材料在海水中腐蚀工况的加速试验装置，用于快速评价海洋工程材料在海水环境中的耐蚀性能，适应海洋工程建设的需要，加快新材料新工艺的应用。在海水全浸区影响金属材料腐蚀的主要环境因素有溶解氧含量、温度、海生物污损、碳酸盐沉淀、微生物、pH值、盐度、流速等。在一定条件下，温度、流速、海生物污损、微生物(硫酸盐还原菌)都可以成为影响金属材料腐蚀速率的控制因素。目前，在室内进行模拟加速腐蚀试验时通常不考虑海生物的影响，主要是将温度和流速作为控制因素。国内外的海水模拟加速试验及其装置大多是采用搅拌和加热的方式，如旋转冲刷腐蚀试验及其装置、旋转圆盘腐蚀试验及其装置等都是通过增加海水的流速来加速腐蚀，同时还辅以恒温装置进行温度调节。在天然浅表海水中溶解氧基本处于饱和状态，并一直保持一定的流动状态，通过搅拌和加热的方式进行模拟加速虽然有一定的效果，但是当海水流速增大到一定程度时就改变了材料的腐蚀机理。例如，用旋转冲刷试验装置及其方法增加海水流速以提高材料腐蚀速率，这与在浅表海水中的浸泡和冲刷不一样，当流速大于某一特定值时，材料主要发生机械冲刷腐蚀。归结起来，现有的试验装置普遍存在着结构原理复杂，工艺操作不便，试验周期长，测试数据误差大等突出缺点。\n发明内容：\n[0003] 本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种新型的腐蚀模拟试验装置，采用添加加速剂的海水作为模拟加速腐蚀试验体系，通过恒温装置进行温度调节，采用增氧泵实现腐蚀溶液的充气和搅拌，建立模拟海水全浸条件的室内模拟加速试验装置，用于快速评价海洋工程材料在海水环境中的耐蚀性能，加快新材料的应用开发。\n[0004] 为了实现上述目的，本发明的主体结构包括试验箱体、水浴箱体、电阻丝、通气挡板、充气管、加速剂浓度探头、加速剂入口管、试验箱盖板、加速剂浓度控制器、充气量控制器、电子控温仪、加速剂添加管、加速剂盛放槽、试样架、温度传感器和控制键盘；控制键盘上排列制有八个按键，其中的各按键包括加速剂开关、加速剂调速旋钮、加速剂浓度探头开关、加速剂浓度调控开关、充气开关、充气量速度控制开关、加热开关和温度调控开关；方形盒式结构的试验箱体内腔底部置有通气挡板，试验箱体内腔中装有腐蚀溶液，试验箱体中上部侧壁上制有加速剂浓度探头，试验箱体内腔上部横向置有试样架，试验箱体的顶部置有试验箱盖板，试验箱体支撑式置放于长方形盒式结构的水浴箱体的中间位置，水浴箱体内腔中的试验箱体外侧空间中充有自来水，水浴箱体的底部内壁制有电阻丝作为加热设备；试验箱体底部侧壁处制有充气管与充气量控制器管道连通；水浴箱体中的试验箱体外侧顶部置有温度传感器；试验箱体的顶部穿过试验箱盖板竖向置有加速剂入口管，加速剂入口管与加速剂浓度控制器管式连通；加速剂浓度控制器与加速剂盛放槽通过加速剂添加管管道连通，以确保加速剂的畅通加入以及实验浓度与加入量的控制；电子控温仪与温度传感器电连通构成温控系统；加速剂浓度控制器、充气量控制器和电子控温仪电连通式组成一体结构并分别与相对应的按键电连通，实现按键式参数控制；箱式结构的加速剂盛放槽内装有加速剂。\n[0005] 本发明通过强化腐蚀因子来加速金属材料在海水中的腐蚀，从而缩短试验的时间；所述的室内模拟加速腐蚀试验装置主要由试验箱主体、加速腐蚀溶液和控制系统三部分组成；试验箱主体由水浴箱体、试验箱体和试样架组成；加速腐蚀溶液由天然海水、人工海水或重量百分比浓度3.5％NaCl水溶液中添加加速剂和缓冲剂组成；控制系统包括试验温度控制、加速剂和缓冲剂添加量控制和充气量控制三部分；所述的试验温度控制方式采用电子控温系统控制，加热器进行加热；加速剂和缓冲剂添加量控制采用浓度探头进行控制；充气量控制采用增氧泵调节腐蚀溶液中的充气量；腐蚀溶液中的加速剂是通过添加去极化剂作为腐蚀加速剂，加速剂为能够加速金属材料腐蚀的强氧化剂，如H2O2、Na2S2O8、KClO4或KMnO4；采用恒流泵和加速剂浓度探头组成的自动控制系统调节加速剂的加入速度，加速腐蚀溶液浓度在0.001～3.000mol/L范围内可控调节；电子控温系统通过温度传感器采集水浴温度信号，反馈给电子式控温仪，实现温度在室温到95.0℃范围内自由可调。\n[0006] 本发明利用添加加速剂和加热、搅拌相结合，设计了模拟加速试验装置，通过控制加速剂浓度和添加速度、溶液温度以及充气量来控制腐蚀加速比，能够实现金属材料室内模拟加速腐蚀试验，有效加速金属材料的海水腐蚀，其试验周期短，材料耐蚀性评价速度快，效果好，有利于加快新材料的推广应用同时节约材料，试验成本低。\n附图说明：\n[0007] 图1为本发明装置的主体结构原理示意图。\n[0008] 图2为本发明实施时不同金属材料在天然海水中平均腐蚀速率随浸泡时间变化曲线。\n[0009] 图3为本发明实施时不同金属材料在海水和加速剂中平均腐蚀速率随浸泡时间变化曲线。\n具体实施方式：\n[0010] 下面通过实施例并结合附图作进一步说明。\n[0011] 本实施例的主体结构包括试验箱体1、水浴箱体2、电阻丝3、通气挡板4、充气管5、加速剂浓度探头6、加速剂入口管7、试验箱盖板8、加速剂浓度控制器9、充气量控制器10、电子控温仪11、加速剂添加管12、加速剂盛放槽13、试样架14、温度传感器15和控制键盘\n16；控制键盘16上排列制有八个按键，其中的各按键包括a为加速剂开关，b为加速剂调速旋钮，c为加速剂浓度探头开关，d为加速剂浓度调控开关，e为充气开关，f为充气量速度控制开关，g为加热开关，h为温度调控开关；方形盒式结构的试验箱体1内腔底部置有通气挡板4，试验箱体1内腔中装有腐蚀溶液，试验箱体1中上部侧壁上制有加速剂浓度探头\n6，试验箱体1内腔上部横向置有试样架14，试验箱体1的顶部置有试验箱盖板8，试验箱体\n1支撑式置放于长方形盒式结构的水浴箱体2中的中间位置，水浴箱体2内腔中的试验箱体\n1外侧空间中充有自来水，水浴箱体2的底部内壁制有电阻丝3作为加热设备；试验箱体1底部侧壁处制有充气管5与充气量控制器10管道连通；水浴箱体2中的试验箱体1外侧顶部置有温度传感器15；试验箱体1的顶部穿过试验箱盖板8竖向置有加速剂入口管7，加速剂入口管7与加速剂浓度控制器9管式连通；加速剂浓度控制器9与加速剂盛放槽13通过加速剂添加管12管道连通，以确保加速剂的畅通加入以及实验浓度与加入量的控制；电子控温仪11与温度传感器15电连通构成温控系统；加速剂浓度控制器9、充气量控制器10和电子控温仪11电连通式组成一体结构并分别与相对应的按键a、b、c、d、e、f、g、h电连通，实现按键式参数控制；加速剂盛放槽13内装有加速剂。\n[0012] 实施例：\n[0013] 本实施例采用上述试验装置进行了不同金属材料的室内模拟加速腐蚀试验，模拟加速试验在试验箱体1中进行，将尺寸为100×200×3mm的不同试样挂在试样架14上，打开充气开关e进行充气搅拌，在水浴箱体2中加入自来水，并利用温度调控开关h将温度控制在35℃，打开加速剂开关a，调节加速剂调速旋钮b，通过加速剂浓度探头6和加速剂浓度控制器9控制加速剂的浓度在0.05mol/L，试验开始后通过加速剂浓度探头开关c监测加速剂的浓度，同时根据其变化信息反馈给加速剂浓度控制器9来调节添加加速剂的速度。按照以上步骤分别进行了三种金属材料在天然海水和海水+0.05mol/L加速剂中平均腐蚀速率随浸泡时间的变化曲线，分部如图1和图2所示；表1、表2分别是不同材料在天然海水和海水+0.05mol/L加速剂中平均腐蚀速率随浸泡时间的变化曲线拟合方程和参数；不同材料采用上述加速腐蚀试验方法和装置进行腐蚀加速的加速倍率计算如下：\n[0014] 加速倍率是指不同体系下得到相同的腐蚀量所对应的时间比的倒数，即根据：W海水体系＝W加速体系，不同材料的加速比如表3所示。\n[0015] 表1天然海水体系Vcorr-t曲线拟合方程和参数\n[0016] \n[0017] 表2天然海水+0.05mol/L加速剂体系Vcorr-t曲线拟合方程和参数\n[0018] \n[0019] 表3不同材料采用模拟加速腐蚀试验方法的加速倍率\n[0020] \n 材料 Metal-a Metal-b Metal-c\n 加速倍率 11.15 14.63 14.20