本發(fā)明涉及一種模擬環(huán)境的試驗(yàn)裝置及模擬方法，尤其涉及一種能夠模擬海水起落時(shí)的潮水高度差引起的試樣腐蝕情況的試驗(yàn)裝置及模擬腐蝕的方法。

背景技術(shù)：

目前，在各家鋼鐵冶金企業(yè)的化工實(shí)驗(yàn)室中，經(jīng)常需要對(duì)半成品、成品的鋼鐵試樣進(jìn)行各種測(cè)試，用于獲得試樣的各項(xiàng)性能指標(biāo)，如抗拉強(qiáng)度、塑性、冷彎強(qiáng)度等等數(shù)據(jù)，除了這些力學(xué)指標(biāo)以外，還需要對(duì)鋼鐵試樣進(jìn)行各種環(huán)境模擬測(cè)試，對(duì)試樣的耐酸、耐高溫、耐腐蝕性能做出評(píng)判，由于鋼鐵腐蝕是鋼鐵材料的主要失效方式，所以耐腐蝕性能是鋼鐵試樣的重要指標(biāo)之一，直接影響到了成品的耐用性、安全性，而由于鋼鐵材料所應(yīng)用的領(lǐng)域極多，故需要對(duì)各種環(huán)境進(jìn)行模擬測(cè)試，比如日照、強(qiáng)風(fēng)、溶劑浸沒(méi)、海水腐蝕等環(huán)境模擬測(cè)試，其中海水環(huán)境模擬腐蝕測(cè)試的目的在于：

在海洋資源的開發(fā)中,鋼材在海洋發(fā)電設(shè)備、跨海橋梁、海底輸送管道、海洋平臺(tái)等大型海洋構(gòu)件以及艦船等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。這類構(gòu)件在服役過(guò)程中由于海水及大氣中高濃度氯離子的存在面臨更為嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題，故需要對(duì)各種鋼鐵材料進(jìn)行海水環(huán)境模擬腐蝕來(lái)獲得相應(yīng)的耐腐蝕參數(shù)。

準(zhǔn)確評(píng)價(jià)材料在海水中的腐蝕性能有利于相關(guān)腐蝕機(jī)理的研究，并促進(jìn)耐海水腐蝕鋼的開發(fā)及海水用鋼的選材，同時(shí)對(duì)于指導(dǎo)海洋鋼結(jié)構(gòu)的維護(hù)，延長(zhǎng)海洋鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命，降低使用成本具有十分重要的意義。

而鋼鐵在海洋環(huán)境下的腐蝕從上到下可以分為海洋大氣腐蝕、海水飛濺區(qū)腐蝕、潮差區(qū)腐蝕、海水全浸區(qū)腐蝕和海泥腐蝕等共5個(gè)區(qū)域。其中海水潮差區(qū)是指海水平均最高潮位至海水平均最低潮位之間的區(qū)域。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，鋼材構(gòu)件在高潮位時(shí)完全被海水淹沒(méi)，構(gòu)件承受海流的沖刷腐蝕，特別是海水中攜帶大量有機(jī)質(zhì)及微生物或少量泥沙時(shí)沖刷腐蝕明顯加重，而隨著潮位的降低，特別是低于中潮位時(shí)，構(gòu)件在短時(shí)間內(nèi)露出水面，承受海水的飛濺腐蝕，隨著潮位的持續(xù)降低直至最低潮位時(shí)，構(gòu)件完全脫離水面，在陽(yáng)光的照曬下表面從潮濕變得干燥，承受干濕交替腐蝕。且構(gòu)件表面在潮差區(qū)內(nèi)與充分充氣的海水接觸，氧供應(yīng)充分，腐蝕條件多樣化，所以潮差區(qū)是海 洋構(gòu)件腐蝕較為嚴(yán)重且腐蝕形式較為復(fù)雜的區(qū)域。

現(xiàn)有技術(shù)下的海水腐蝕試驗(yàn)主要是通過(guò)在海濱區(qū)域講鋼鐵試樣實(shí)物掛在試驗(yàn)樁上來(lái)進(jìn)行，通過(guò)不同時(shí)間段內(nèi)掛片的失重計(jì)算單位面積失重及材料減薄情況評(píng)價(jià)材料的耐腐蝕性能。這種試驗(yàn)方式通常周期長(zhǎng)、成本高，且容易受到惡劣天氣的干擾，不利于耐海水腐蝕鋼的開發(fā)及相關(guān)構(gòu)件的選材指導(dǎo)。

由于海水潮差區(qū)的腐蝕條件復(fù)雜，目前在試驗(yàn)室模擬潮差腐蝕的試驗(yàn)裝置還很缺乏。

2007年公開的專利“耐候鋼海水飛濺腐蝕試驗(yàn)裝置”(ZL200620034876.9)通過(guò)噴嘴定期向試樣噴模擬海水來(lái)模擬海水飛濺區(qū)的腐蝕，由于受噴嘴尺寸的限制，存在試樣表面的干濕狀況不均勻問(wèn)題，且定時(shí)定量噴嘴的噴水沖擊難以模擬海浪對(duì)構(gòu)件的沖刷作用，不足以真實(shí)反應(yīng)海水潮差區(qū)構(gòu)件的腐蝕情況；

2008年公開的專利“一種可用于海水間浸腐蝕的可調(diào)轉(zhuǎn)速試驗(yàn)裝置”(CN201141826Y)和2015年公開的專利“一種海水環(huán)境中干濕循環(huán)交替模擬加速涂層腐蝕實(shí)驗(yàn)裝置”(CN204128939U)、“海水腐蝕模擬裝置”(CN104330351A)采用模擬海水在試驗(yàn)室評(píng)價(jià)材料的海水腐蝕性能。其中前者采用轉(zhuǎn)輪模擬海水的干濕交替，但速度較慢，基本可以視為靜態(tài)的干濕交替，無(wú)法滿足海水的沖刷腐蝕性能測(cè)試；而后者通過(guò)在不同水深位置的試樣浸泡評(píng)價(jià)腐蝕性能，等同于浸沒(méi)腐蝕，與潮差區(qū)潮起潮落的實(shí)際腐蝕環(huán)境差異較大。

2012年公開的專利“一種海水冷卻系統(tǒng)金屬材料腐蝕模擬試驗(yàn)裝置”(CN2026614653U)主要用于研究流動(dòng)海水中的腐蝕情況，基本屬于海水全浸區(qū)的腐蝕模擬。此外，2009公開的專利“一種天然海水模擬加速材料腐蝕的間浸腐蝕試驗(yàn)方法”介紹了通過(guò)浸泡-暴露的過(guò)程模擬海水的干濕交替腐蝕的方法，不涉及試驗(yàn)裝置，而且模擬的腐蝕條件不包括潮差區(qū)海流和海浪的沖刷作用。

2010年的專利EP2221601(A1)(Pitting corrosion diagnostic method and apparatus for stainless steel and for seawater pump using stainless steel as a structural member)介紹了一種海水環(huán)境下不銹鋼點(diǎn)蝕的檢查方法及裝置，不涉及海水飛濺區(qū)的腐蝕；2014年公開的專利KR101440554(B1)(seawater corrosion fatigue test system)介紹了海水腐蝕疲勞的測(cè)試系統(tǒng)，同樣不涉及海水潮差區(qū)的腐蝕。

綜上所述，從現(xiàn)有的文獻(xiàn)、專利可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)的海水模擬腐蝕存在模擬環(huán)境單一、數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)、無(wú)法對(duì)整個(gè)海水潮差區(qū)進(jìn)行完全的模擬仿真，故現(xiàn)迫切一種新型的模擬海水潮差區(qū)腐蝕的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，能有效模擬海水潮差區(qū)的復(fù)雜腐 蝕條件，包括試樣的干濕交替腐蝕及海水的沖刷腐蝕，且試驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定、可靠。有利于潮差區(qū)材料腐蝕失效機(jī)理的研究分析，并為新鋼種的研制提供指導(dǎo)，為海洋工程的用鋼選材提供了依據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)下的海水模擬腐蝕存在模擬環(huán)境單一、數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)、無(wú)法對(duì)整個(gè)海水潮差區(qū)進(jìn)行完全的模擬仿真的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種既能模擬海水潮差區(qū)海浪對(duì)構(gòu)件的沖刷作用，同時(shí)模擬海洋中構(gòu)件在潮差區(qū)的干濕交替腐蝕情況的試驗(yàn)裝置及模擬腐蝕的方法。該試驗(yàn)裝置能夠在試驗(yàn)室真實(shí)重現(xiàn)海水潮差區(qū)中構(gòu)件在整個(gè)漲潮、落潮過(guò)程中的動(dòng)態(tài)腐蝕情況及干濕交替過(guò)程，試驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定、可靠。從而促進(jìn)潮差區(qū)材料腐蝕失效機(jī)理的研究分析及新鋼種的研制，同時(shí)為海洋工程的用鋼選材提供了依據(jù)。本發(fā)明的一種模擬海水潮差區(qū)腐蝕的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法的具體結(jié)構(gòu)和步驟如下所述：

一種模擬海水潮差區(qū)腐蝕的試驗(yàn)裝置，包括設(shè)置在試樣筒支架上的扁圓柱狀的試樣筒，其特征在于：

所述的試樣筒在其內(nèi)部設(shè)置有一環(huán)形的試樣架組件，該試樣架組件呈緊靠試樣筒內(nèi)部的筒壁設(shè)置并固定，試樣筒的頂部設(shè)置有蓋板；

所述的試樣筒在其底部的中心位置開設(shè)有通孔，將一海水潮差區(qū)腐蝕模擬裝置從該通孔裝入，海水潮差區(qū)腐蝕模擬裝置驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)溶液的液面升降并沖刷試樣架組件(A)的各個(gè)試樣的表面；

所述的試樣筒與一試驗(yàn)溶液輸送系統(tǒng)管路連接，該試驗(yàn)溶液輸送系統(tǒng)對(duì)試樣筒輸入試驗(yàn)溶液并保持設(shè)定的恒溫。

根據(jù)本發(fā)明的一種模擬海水潮差區(qū)腐蝕的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的試樣架組件包括環(huán)形試樣架、試樣架夾具和試樣，其中，環(huán)形試樣架呈緊靠試樣筒內(nèi)部的筒壁設(shè)置并通過(guò)試樣架夾具固定，而各個(gè)試樣則呈垂直狀的被均布夾持在環(huán)形試樣架內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的一種模擬海水潮差區(qū)腐蝕的試驗(yàn)裝置，所述的海水潮差區(qū)腐蝕模擬裝置包括傳動(dòng)軸、變頻電機(jī)、傳動(dòng)軸保護(hù)套、模擬海水潮差用槳片和烘烤燈，其中，傳動(dòng)軸通過(guò)試樣筒底部的中心位置開設(shè)的通孔垂直插入至試樣筒的內(nèi)部，傳動(dòng)軸的下端與變頻電機(jī)連接并受該變頻電機(jī)控制而轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)軸插入試樣筒的內(nèi)部的軸身上套接有傳動(dòng)軸保護(hù)套，該傳動(dòng)軸保護(hù)套的下端密封了試樣筒底部的中心位置開設(shè)的通孔，且傳動(dòng)軸保護(hù)套的長(zhǎng)度高于試驗(yàn)溶液的最高液位，模擬海水潮差用槳片共有3或4片， 呈間隔120°或90°圓周均布式的設(shè)置在傳動(dòng)軸保護(hù)套的套身上，而在傳動(dòng)軸保護(hù)套的頂部則設(shè)置有3～4處等間隔分布烘烤燈。

傳動(dòng)軸保護(hù)套的設(shè)計(jì)目的在于，防止試驗(yàn)溶液濺入傳動(dòng)軸，同時(shí)封閉了試樣筒底部的中心位置開設(shè)的通孔，防止試驗(yàn)溶液從通孔流出，當(dāng)變頻電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)軸再帶動(dòng)套接的傳動(dòng)軸保護(hù)套一起轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)呈圓周均布式的設(shè)置在傳動(dòng)軸保護(hù)套的套身上的模擬海水潮差用槳片也一并轉(zhuǎn)動(dòng)，槳片驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)溶液產(chǎn)生波浪狀的溶液沖擊，使得試驗(yàn)溶液的液面一波波的反復(fù)升降，沖刷試樣架組件的各個(gè)試樣的表面，即模擬了海水潮差區(qū)腐蝕的波浪沖刷，烘烤燈則模擬了陽(yáng)光的照曬。

根據(jù)本發(fā)明的一種模擬海水潮差區(qū)腐蝕的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的試驗(yàn)溶液輸送系統(tǒng)包括試驗(yàn)溶液輸送泵、試驗(yàn)溶液池和帶恒溫裝置的控制系統(tǒng)，其中，試驗(yàn)溶液輸送泵分別與試樣筒的內(nèi)部以及試驗(yàn)溶液池的內(nèi)部管路連接，通過(guò)該試驗(yàn)溶液輸送泵將試驗(yàn)溶液池的試驗(yàn)溶液送入試樣筒的內(nèi)部，而帶恒溫裝置的控制系統(tǒng)則設(shè)置在試驗(yàn)溶液池的外部，通過(guò)預(yù)設(shè)的恒定溫度參數(shù)對(duì)試驗(yàn)溶液池內(nèi)的試驗(yàn)溶液進(jìn)行恒溫控制。

此處設(shè)計(jì)目的在于，帶恒溫裝置的控制系統(tǒng)通過(guò)其控制面板來(lái)預(yù)編設(shè)試驗(yàn)程序并設(shè)定試驗(yàn)溶液的溫度、試驗(yàn)溶液流速，傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速、烘烤燈開啟時(shí)間、整體循環(huán)次數(shù)等各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)，使試驗(yàn)按照預(yù)定的方案進(jìn)行，試驗(yàn)溶液輸送泵將試驗(yàn)溶液池的試驗(yàn)溶液送入試樣筒的內(nèi)部，上述的海水潮差區(qū)腐蝕模擬裝置運(yùn)作，進(jìn)行腐蝕模擬試驗(yàn)。

應(yīng)注意，由于試驗(yàn)溶液為人工模擬海水，主要添加有氯化鈉、氯化鎂等鹽類，人工模擬海水的具體構(gòu)成可根據(jù)不同海域的海水成分微調(diào)，故所有與試驗(yàn)溶液直接接觸的部件如試樣筒、傳動(dòng)軸保護(hù)套、模擬海水潮差用槳片及試驗(yàn)溶液池等均采用聚四氟乙烯材質(zhì)制作，獲得了良好的防腐蝕性能的同時(shí)使得耐用度上升。

一種模擬海水潮差區(qū)腐蝕的試驗(yàn)方法，基于上述的一種模擬海水潮差區(qū)腐蝕的試驗(yàn)裝置，其具體步驟如下所述：

1)試驗(yàn)準(zhǔn)備階段，將待測(cè)的各個(gè)試樣經(jīng)清潔、干燥、稱重后均布垂直夾持安裝在緊靠試樣筒內(nèi)部的筒壁固定設(shè)置的環(huán)形試樣架內(nèi)，蓋好試樣筒的頂部設(shè)置的蓋板，然后在試驗(yàn)溶液池內(nèi)配好設(shè)定成分的試驗(yàn)溶液，并通過(guò)帶恒溫裝置的控制系統(tǒng)控制試驗(yàn)溶液的溫度；

2)試驗(yàn)調(diào)試及參數(shù)設(shè)定階段，啟動(dòng)試驗(yàn)溶液輸送泵將試驗(yàn)溶液池內(nèi)的試驗(yàn)溶液注入已設(shè)定筒內(nèi)溫度、濕度等其他參數(shù)的試樣筒的內(nèi)部，直至試驗(yàn)溶液的液面能完全淹沒(méi)試樣的預(yù)定液位，關(guān)閉試驗(yàn)溶液輸送泵，接著再啟動(dòng)變頻電機(jī)調(diào)整速度，以此速度 為模擬海水潮差用槳片的運(yùn)行速度，然后設(shè)定試驗(yàn)溶液輸送泵的試驗(yàn)溶液從試樣筒的內(nèi)部流回試驗(yàn)溶液池的速度，以此來(lái)模擬海水潮差區(qū)的潮水漲落的狀態(tài)和時(shí)間，同時(shí)設(shè)定烘烤燈開啟的烘烤時(shí)間，最后根據(jù)所模擬海域的狀況及試樣腐蝕情況設(shè)定本步驟2)的總循環(huán)次數(shù)；

3)開始試驗(yàn)階段，按下帶恒溫裝置的控制系統(tǒng)的啟動(dòng)按鈕開始試驗(yàn)，根據(jù)步驟2)中設(shè)定的總循環(huán)次數(shù)來(lái)重復(fù)淹沒(méi)-潮濕-干燥-潮濕-淹沒(méi)的海水潮差區(qū)的潮水漲落的過(guò)程，總循環(huán)次數(shù)到達(dá)后，試驗(yàn)結(jié)束，整個(gè)試驗(yàn)裝置自動(dòng)停止工作；

4)試驗(yàn)結(jié)束及試樣處理階段，整個(gè)試驗(yàn)裝置停止后打開蓋板，取出試樣，試樣經(jīng)酸洗后再分別用自來(lái)水和酒精清洗并吹干。試樣在干燥皿內(nèi)靜置24小時(shí)后稱重，根據(jù)試驗(yàn)前后的失重量計(jì)算單位面積失重，并測(cè)量表面腐蝕情況，如最大腐蝕深度等參數(shù)，以此評(píng)價(jià)材料在特定海域潮差區(qū)的耐腐蝕性能；

5)確認(rèn)試驗(yàn)完畢，排空試驗(yàn)溶液池和試樣筒內(nèi)的試驗(yàn)溶液，并清理設(shè)備，保持試驗(yàn)溶液池和試樣筒內(nèi)部清潔、干燥。

本發(fā)明的一種模擬海水潮差區(qū)腐蝕的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，其主要原理在于：

進(jìn)行潮差腐蝕試驗(yàn)時(shí)，片狀的試樣均布安裝在環(huán)形試樣架上并固定，而環(huán)形試樣架則通過(guò)試樣筒內(nèi)壁上的試樣架夾具固定，試驗(yàn)溶液輸送泵將預(yù)設(shè)恒溫的試驗(yàn)溶液從試驗(yàn)溶液池注入試樣筒內(nèi)，隨后啟動(dòng)變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸及套接傳動(dòng)軸上的傳動(dòng)軸保護(hù)套一起轉(zhuǎn)動(dòng)，而傳動(dòng)軸保護(hù)套上設(shè)置的模擬海水潮差用槳片也隨之一并轉(zhuǎn)動(dòng)，在模擬海水潮差用槳片的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)下試驗(yàn)溶液液面呈波浪狀升降，反復(fù)沖刷試樣表面。

而現(xiàn)實(shí)中的海水潮差區(qū)的最高潮位到最低潮位過(guò)程中，潮差區(qū)的構(gòu)件先后經(jīng)歷了海水浸泡、海水飛濺、表面潮濕、干燥的過(guò)程，從落潮到漲潮經(jīng)歷順序則相反。本發(fā)明則實(shí)際模擬了這一狀況，試樣一方面在干濕交替過(guò)程中承受腐蝕，同時(shí)還受到海水的沖刷和陽(yáng)光(烘烤燈)的照曬及海風(fēng)對(duì)試樣的吹拂，這些腐蝕工況在本發(fā)明的裝置中均能一一模擬，其具體如下：

1.試樣在試驗(yàn)過(guò)程中的潮差腐蝕情況由試樣筒內(nèi)初始的溶液量、槳片的轉(zhuǎn)動(dòng)速度及試驗(yàn)溶液的輸送速度決定。設(shè)定試樣筒內(nèi)的初始溶液量(比如液面到試樣高度的一半)后，啟動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)槳片旋轉(zhuǎn)，在槳片的驅(qū)動(dòng)作用下試樣筒內(nèi)的波狀液面逐漸升高，控制槳片轉(zhuǎn)速可以確定液面高度，保證試樣完全被試驗(yàn)溶液淹沒(méi)，模擬高潮位時(shí)構(gòu)件的浸沒(méi)在水位以下的情況，以一定速度流動(dòng)的試驗(yàn)溶液同時(shí)模擬海洋潛流對(duì)構(gòu)件的沖刷作用。如有必要，還可以在溶液中加入適量的微小顆粒模擬海水中的有機(jī)質(zhì)、泥沙等；

2.試驗(yàn)溶液輸送泵的試驗(yàn)溶液從試樣筒的內(nèi)部流回試驗(yàn)溶液池時(shí)，試樣筒內(nèi)的液面逐漸降低，直至完全消失，模擬了落潮時(shí)鋼結(jié)構(gòu)件逐漸露出水面及逐漸干燥的過(guò)程；

3.試驗(yàn)溶液輸送泵向試樣筒內(nèi)逐步注入試驗(yàn)溶液時(shí)，隨著筒內(nèi)液面的逐漸升高，溶液開始飛濺到試樣表面直至完全淹沒(méi)試樣，模擬了漲潮時(shí)鋼結(jié)構(gòu)件從表面干燥到逐漸潮濕直至海浪被海浪淹沒(méi)的過(guò)程；

4.在試樣筒內(nèi)沒(méi)有試驗(yàn)溶液時(shí)傳動(dòng)軸上的烘烤燈開啟，模擬陽(yáng)光的照曬，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的槳片帶動(dòng)空氣經(jīng)過(guò)試樣表面模擬了海風(fēng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)件的吹拂作用。

本發(fā)明的一種模擬海水潮差區(qū)腐蝕的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，能完美的模擬了鋼材構(gòu)件在潮差區(qū)經(jīng)歷的各種復(fù)雜腐蝕情況，如不同腐蝕階段的時(shí)間、淹沒(méi)時(shí)間、試樣露出水面時(shí)間和干燥時(shí)間，還可根據(jù)構(gòu)件實(shí)際服役地點(diǎn)的海域情況做出相應(yīng)修改。

使用本發(fā)明的一種模擬海水潮差區(qū)腐蝕的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法獲得了如下有益效果：

1.本發(fā)明的一種模擬海水潮差區(qū)腐蝕的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作，充分模擬了構(gòu)件在海水潮差區(qū)的漲潮、落潮過(guò)程中海水浸泡、沖刷和陽(yáng)光照曬、海風(fēng)吹拂等不同形式的腐蝕過(guò)程，試驗(yàn)參數(shù)能夠根據(jù)不同海域的水文情況調(diào)節(jié)，能夠模擬不同海況(最高潮位、浪高)下的腐蝕環(huán)境，適應(yīng)性強(qiáng)。且設(shè)備啟動(dòng)后，設(shè)備根據(jù)預(yù)設(shè)的參數(shù)自動(dòng)運(yùn)行，不需要人工看守，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)獲得材料在海水潮差區(qū)的耐腐蝕性能；

2.本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，解決了現(xiàn)有試驗(yàn)裝置模擬環(huán)境單一、無(wú)法真實(shí)模擬潮差區(qū)的各種復(fù)雜腐蝕環(huán)境問(wèn)題。且試樣架可以同時(shí)安置多組試樣，能夠同時(shí)進(jìn)行多個(gè)鋼種的潮差腐蝕性能評(píng)價(jià)。對(duì)于海水潮差區(qū)腐蝕的失效機(jī)理研究、鋼種開發(fā)及海洋鋼結(jié)構(gòu)的用鋼選材具有重要的作用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的一種模擬海水潮差區(qū)腐蝕的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法的裝置部分的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種模擬海水潮差區(qū)腐蝕的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法的試樣筒的具體結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖中：1-試樣筒支架，2-試樣筒，3-蓋板，A-試樣架組件，A1-環(huán)形試樣架，A2-試樣架夾具，A3-試樣，B-海水潮差區(qū)腐蝕模擬裝置，B1-傳動(dòng)軸，B2-變頻電機(jī)，B3-傳動(dòng)軸保護(hù)套，B4-模擬海水潮差用槳片，B5-烘烤燈，C-試驗(yàn)溶液輸送系統(tǒng)，C1-試驗(yàn) 溶液輸送泵，C2-試驗(yàn)溶液池，C3-帶恒溫裝置的控制系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的一種模擬海水潮差區(qū)腐蝕的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法做進(jìn)一步的描述。

實(shí)施例

如圖1至圖2所示，一種模擬海水潮差區(qū)腐蝕的試驗(yàn)裝置，包括設(shè)置在試樣筒支架1上的扁圓柱狀的試樣筒2，試樣筒在其內(nèi)部設(shè)置有一環(huán)形的試樣架組件A，該試樣架組件呈緊靠試樣筒內(nèi)部的筒壁設(shè)置并固定，試樣筒的頂部設(shè)置有蓋板3；

試樣筒2在其底部的中心位置開設(shè)有通孔，將一海水潮差區(qū)腐蝕模擬裝置B從該通孔裝入，海水潮差區(qū)腐蝕模擬裝置驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)溶液的液面上升并沖刷試樣架組件A的各個(gè)試樣的表面；

試樣筒2與一試驗(yàn)溶液輸送系統(tǒng)C管路連接，該試驗(yàn)溶液輸送系統(tǒng)對(duì)試樣筒輸入試驗(yàn)溶液并保持設(shè)定的恒溫。

試樣架組件A包括環(huán)形試樣架A1、試樣架夾具A2和試樣A3，其中，環(huán)形試樣架呈緊靠試樣筒內(nèi)部的筒壁設(shè)置并通過(guò)試樣架夾具固定，而各個(gè)試樣則呈垂直狀的被均布夾持在環(huán)形試樣架內(nèi)。

海水潮差區(qū)腐蝕模擬裝置B包括傳動(dòng)軸B1、變頻電機(jī)B2、傳動(dòng)軸保護(hù)套B3、模擬海水潮差用槳片B4和烘烤燈B5，其中，傳動(dòng)軸通過(guò)試樣筒2底部的中心位置開設(shè)的通孔垂直插入至試樣筒的內(nèi)部，傳動(dòng)軸的下端與變頻電機(jī)連接并受該變頻電機(jī)控制而轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)軸插入試樣筒的內(nèi)部的軸身上套接有傳動(dòng)軸保護(hù)套，該傳動(dòng)軸保護(hù)套的下端密封了試樣筒底部的中心位置開設(shè)的通孔，且傳動(dòng)軸保護(hù)套的長(zhǎng)度高于試驗(yàn)溶液的最高液位，模擬海水潮差用槳片共有3或4片，呈間隔120°或90°圓周均布式的設(shè)置在傳動(dòng)軸保護(hù)套的套身上(本實(shí)施例中為3片模擬海水潮差用槳片，呈間隔120°圓周均布式的設(shè)置在傳動(dòng)軸保護(hù)套的套身上)，而在傳動(dòng)軸保護(hù)套的頂部則設(shè)置有3～4處等間隔分布烘烤燈。

傳動(dòng)軸保護(hù)套能防止試驗(yàn)溶液濺入傳動(dòng)軸，同時(shí)封閉了試樣筒底部的中心位置開設(shè)的通孔，防止試驗(yàn)溶液從通孔流出，當(dāng)變頻電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)軸再帶動(dòng)套接的傳動(dòng)軸保護(hù)套一起轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)呈圓周均布式的設(shè)置在傳動(dòng)軸保護(hù)套的套身上的模擬海水潮差用槳片也一并轉(zhuǎn)動(dòng)，槳片驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)溶液產(chǎn)生波浪狀的溶液沖擊，使得試驗(yàn)溶液的液面一波波的反復(fù)升降，沖刷試樣架組件的各個(gè)試樣的表面，即模擬了海水潮 差區(qū)腐蝕的波浪沖刷，烘烤燈則模擬了陽(yáng)光的照曬。

試驗(yàn)溶液輸送系統(tǒng)C包括試驗(yàn)溶液輸送泵C1、試驗(yàn)溶液池C2和帶恒溫裝置的控制系統(tǒng)C3，其中，試驗(yàn)溶液輸送泵分別與試樣筒2的內(nèi)部以及試驗(yàn)溶液池的內(nèi)部管路連接，通過(guò)該試驗(yàn)溶液輸送泵將試驗(yàn)溶液池的試驗(yàn)溶液送入試樣筒的內(nèi)部，而帶恒溫裝置的控制系統(tǒng)則設(shè)置在試驗(yàn)溶液池的外部，通過(guò)預(yù)設(shè)的恒定溫度參數(shù)對(duì)試驗(yàn)溶液池內(nèi)的試驗(yàn)溶液進(jìn)行恒溫控制。

帶恒溫裝置的控制系統(tǒng)C3通過(guò)其控制面板來(lái)預(yù)編設(shè)試驗(yàn)程序并設(shè)定試驗(yàn)溶液的溫度、試驗(yàn)溶液流速，傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速、烘烤燈開啟時(shí)間、整體循環(huán)次數(shù)等各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)，使試驗(yàn)按照預(yù)定的方案進(jìn)行，試驗(yàn)溶液輸送泵C1將試驗(yàn)溶液池C2的試驗(yàn)溶液送入試樣筒2的內(nèi)部，上述的海水潮差區(qū)腐蝕模擬裝置B運(yùn)作，進(jìn)行腐蝕模擬試驗(yàn)。

應(yīng)注意，由于試驗(yàn)溶液為人工模擬海水，主要添加有氯化鈉、氯化鎂等鹽類，人工模擬海水的具體構(gòu)成可根據(jù)不同海域的海水成分微調(diào)，故所有與試驗(yàn)溶液直接接觸的部件如試樣筒2、傳動(dòng)軸保護(hù)套B3、模擬海水潮差用槳片B4及試驗(yàn)溶液池C2等均采用聚四氟乙烯材質(zhì)制作，獲得了良好的防腐蝕性能的同時(shí)使得耐用度上升。

一種模擬海水潮差區(qū)腐蝕的試驗(yàn)方法，基于上述的一種模擬海水潮差區(qū)腐蝕的試驗(yàn)裝置，其具體步驟如下所述：

1)試驗(yàn)準(zhǔn)備階段，將待測(cè)的各個(gè)試樣A3經(jīng)清潔、干燥、稱重后均布垂直夾持安裝在緊靠試樣筒內(nèi)部的筒壁固定設(shè)置的環(huán)形試樣架A1內(nèi)，蓋好試樣筒2的頂部設(shè)置的蓋板3，然后在試驗(yàn)溶液池C2內(nèi)配好設(shè)定成分的試驗(yàn)溶液，并通過(guò)帶恒溫裝置的控制系統(tǒng)C3控制試驗(yàn)溶液的溫度；

2)試驗(yàn)調(diào)試及參數(shù)設(shè)定階段，啟動(dòng)試驗(yàn)溶液輸送泵C1將試驗(yàn)溶液池C2內(nèi)的試驗(yàn)溶液注入已設(shè)定筒內(nèi)溫度、濕度等其他參數(shù)的試樣筒2的內(nèi)部，直至試驗(yàn)溶液的液面能完全淹沒(méi)試樣的預(yù)定液位，關(guān)閉試驗(yàn)溶液輸送泵，接著再啟動(dòng)變頻電機(jī)B2調(diào)整速度，以此速度為模擬海水潮差用槳片B4的運(yùn)行速度，然后設(shè)定試驗(yàn)溶液輸送泵的試驗(yàn)溶液從試樣筒的內(nèi)部流回試驗(yàn)溶液池的速度，以此來(lái)模擬海水潮差區(qū)的潮水漲落的狀態(tài)和時(shí)間，同時(shí)設(shè)定烘烤燈B5開啟的烘烤時(shí)間，最后根據(jù)所模擬海域的狀況及試樣腐蝕情況設(shè)定本步驟2)的總循環(huán)次數(shù)；

3)開始試驗(yàn)階段，按下帶恒溫裝置的控制系統(tǒng)C3的啟動(dòng)按鈕開始試驗(yàn)，根據(jù)步驟2)中設(shè)定的總循環(huán)次數(shù)來(lái)重復(fù)淹沒(méi)-潮濕-干燥-潮濕-淹沒(méi)的海水潮差區(qū)的潮水漲落的過(guò)程，總循環(huán)次數(shù)到達(dá)后，試驗(yàn)結(jié)束，整個(gè)試驗(yàn)裝置自動(dòng)停止工作；

4)試驗(yàn)結(jié)束及試樣處理階段，整個(gè)試驗(yàn)裝置停止后打開蓋板3，取出試樣A3，試 樣經(jīng)酸洗后再分別用自來(lái)水和酒精清洗并吹干。試樣在干燥皿內(nèi)靜置24小時(shí)后稱重，根據(jù)試驗(yàn)前后的失重量計(jì)算單位面積失重，并測(cè)量表面腐蝕情況，如最大腐蝕深度等參數(shù)，以此評(píng)價(jià)材料在特定海域潮差區(qū)的耐腐蝕性能；

5)確認(rèn)試驗(yàn)完畢，排空試驗(yàn)溶液池C2和試樣筒2內(nèi)的試驗(yàn)溶液，并清理設(shè)備，保持試驗(yàn)溶液池和試樣筒內(nèi)部清潔、干燥。

本發(fā)明的一種模擬海水潮差區(qū)腐蝕的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法在進(jìn)行潮差腐蝕試驗(yàn)時(shí)，片狀的試樣均布安裝在環(huán)形試樣架上并固定，而環(huán)形試樣架則通過(guò)試樣筒內(nèi)壁上的試樣架夾具固定，試驗(yàn)溶液輸送泵將預(yù)設(shè)恒溫的試驗(yàn)溶液從試驗(yàn)溶液池注入試樣筒內(nèi)，隨后啟動(dòng)變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸及套接傳動(dòng)軸上的傳動(dòng)軸保護(hù)套一起轉(zhuǎn)動(dòng)，而傳動(dòng)軸保護(hù)套上設(shè)置的模擬海水潮差用槳片也隨之一并轉(zhuǎn)動(dòng)，在模擬海水潮差用槳片的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)下試驗(yàn)溶液液面呈波浪狀升降，反復(fù)沖刷試樣表面。

而現(xiàn)實(shí)中的海水潮差區(qū)的最高潮位到最低潮位過(guò)程中，潮差區(qū)的構(gòu)件先后經(jīng)歷了海水浸泡、海水飛濺、表面潮濕、干燥的過(guò)程，從落潮到漲潮經(jīng)歷順序則相反。本發(fā)明則實(shí)際模擬了這一狀況，試樣一方面在干濕交替過(guò)程中承受腐蝕，同時(shí)還受到海水的沖刷和陽(yáng)光(烘烤燈)的照曬及海風(fēng)對(duì)試樣的吹拂，這些腐蝕工況在本發(fā)明的裝置中均能一一模擬，其具體如下：

1.試樣在試驗(yàn)過(guò)程中的潮差腐蝕情況由試樣筒內(nèi)初始的溶液量、槳片的轉(zhuǎn)動(dòng)速度及試驗(yàn)溶液的輸送速度決定。設(shè)定試樣筒內(nèi)的初始溶液量(比如液面到試樣高度的一半)后，啟動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)槳片旋轉(zhuǎn)，在槳片的驅(qū)動(dòng)作用下試樣筒內(nèi)的波狀液面逐漸升高，控制槳片轉(zhuǎn)速可以確定液面高度，保證試樣完全被試驗(yàn)溶液淹沒(méi)，模擬高潮位時(shí)構(gòu)件的浸沒(méi)在水位以下的情況，以一定速度流動(dòng)的試驗(yàn)溶液同時(shí)模擬海洋潛流對(duì)構(gòu)件的沖刷作用。如有必要，還可以在溶液中加入適量的微小顆粒模擬海水中的有機(jī)質(zhì)、泥沙等；

2.試驗(yàn)溶液輸送泵的試驗(yàn)溶液從試樣筒的內(nèi)部流回試驗(yàn)溶液池時(shí)，試樣筒內(nèi)的液面逐漸降低，直至完全消失，模擬了落潮時(shí)鋼結(jié)構(gòu)件逐漸露出水面及逐漸干燥的過(guò)程；

3.試驗(yàn)溶液輸送泵向試樣筒內(nèi)逐步注入試驗(yàn)溶液時(shí)，隨著筒內(nèi)液面的逐漸升高，溶液開始飛濺到試樣表面直至完全淹沒(méi)試樣，模擬了漲潮時(shí)鋼結(jié)構(gòu)件從表面干燥到逐漸潮濕直至海浪被海浪淹沒(méi)的過(guò)程；

4.在試樣筒內(nèi)沒(méi)有試驗(yàn)溶液時(shí)傳動(dòng)軸上的烘烤燈開啟，模擬陽(yáng)光的照曬，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的槳片帶動(dòng)空氣經(jīng)過(guò)試樣表面模擬了海風(fēng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)件的吹拂作用。

本發(fā)明的一種模擬海水潮差區(qū)腐蝕的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，能完美的模擬了鋼材 構(gòu)件在潮差區(qū)經(jīng)歷的各種復(fù)雜腐蝕情況，如不同腐蝕階段的時(shí)間、淹沒(méi)時(shí)間、試樣露出水面時(shí)間和干燥時(shí)間，還可根據(jù)構(gòu)件實(shí)際服役地點(diǎn)的海域情況做出相應(yīng)修改。

本發(fā)明的一種模擬海水潮差區(qū)腐蝕的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作，充分模擬了構(gòu)件在海水潮差區(qū)的漲潮、落潮過(guò)程中海水浸泡、沖刷和陽(yáng)光照曬、海風(fēng)吹拂等不同形式的腐蝕過(guò)程，試驗(yàn)參數(shù)能夠根據(jù)不同海域的水文情況調(diào)節(jié)，能夠模擬不同海況(最高潮位、浪高)下的腐蝕環(huán)境，適應(yīng)性強(qiáng)。且設(shè)備啟動(dòng)后，設(shè)備根據(jù)預(yù)設(shè)的參數(shù)自動(dòng)運(yùn)行，不需要人工看守，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)獲得材料在海水潮差區(qū)的耐腐蝕性能。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，解決了現(xiàn)有試驗(yàn)裝置模擬環(huán)境單一、無(wú)法真實(shí)模擬潮差區(qū)的各種復(fù)雜腐蝕環(huán)境問(wèn)題。且試樣架可以同時(shí)安置多組試樣，能夠同時(shí)進(jìn)行多個(gè)鋼種的潮差腐蝕性能評(píng)價(jià)。對(duì)于海水潮差區(qū)腐蝕的失效機(jī)理研究、鋼種開發(fā)及海洋鋼結(jié)構(gòu)的用鋼選材具有重要的作用。

本發(fā)明的一種模擬海水潮差區(qū)腐蝕的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，適用于模擬海水起落時(shí)的潮水高度差引起的腐蝕情況研究領(lǐng)域。