一种用于测试材料在模拟深海环境腐蚀性能的实验装置

摘要

一种用于测试材料在模拟深海环境腐蚀性能的实验装置，属于测量仪器领域。装置包括：氮气瓶、空气瓶、加压泵、制冷机、温度计、样片固定夹、样片固定螺栓、辅助电极、参比电极、拉力感应器、计算机、电化学工作站、高压节流阀、支撑架、高压釜、pH计、溶氧量探头、盐度计、阀门、循环泵、储液罐、添加剂入口和流量计。氮气瓶和空气瓶分别通过流量计连接到储液罐的底部；加压泵、压力计、制冷机、温度计和高压釜依次串连；辅助电极和参比电极通过信号连接到电化学工作站和计算机；拉力感应器通过信号线连接到计算机；在储液罐22顶部有添加剂入口。本装置能够提供一种模拟深海环境下介质和压力等因素对材料的腐蚀性能测试。

说明书

技术领域

本发明属于测量仪器领域，涉及材料在深海环境的腐蚀性能测试，提供一种模拟深海环境下介质和压力等因素对材料的腐蚀性能测试装置。

背景技术

深海技术的利用离不开各种材料和设备在深海环境下的使用，而材料和设备在深海环境下不可避免地会遇到各种各样的腐蚀问题。美国等先进国家在上世纪60年代就开始了材料的深海环境腐蚀试验研究，近二十多年来挪威、英国、俄罗斯、印度等国家也积极开展了相关研究工作，为材料在深海环境腐蚀行为积累了一定的研究成果。目前，材料在深海环境下的腐蚀研究主要基于两个手段，一是在实际深海环境进行挂片试验获得一些数据。如美国在上世纪60年代就率先开始对475种金属和合金材料的深海环境腐蚀暴露试验研究；前苏联曾在太平洋研究过6种金属材料在5500米范围内的深海腐蚀性能，挪威、印度、英国等国也做过类似的研究，然而，这些数据获取时间长、数据类型单一，且需巨额经费支持；其二是一些研究人员在高压釜中静态压力下获取数据，如哈尔滨工程大学研究人员采用静态压力釜研究了高强钢在24MPa压力下的电化学腐蚀行为，但这种试验条件和实际深海环境有较大差异，所以不能真实反映材料的腐蚀行为。因此，发明一种能够尽量模拟实际深海的低温高压环境，实现在实验室进行试验研究或腐蚀评估的试验装置，对于材料在深海环境中的腐蚀研究有重要意义。目前可以开展此类研究的相关实验装置未见报导。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够真实地模拟材料在实际深海环境中低温高压工况的实验装置，解决现有深海试验获取试验数据时间长、数据类型单一，以及静态压力釜不能真实模拟实际深海环境等问题。

一种用于测试材料在模拟深海环境腐蚀性能的实验装置，包括氮气瓶1、空气瓶2、加压泵3、压力计4、制冷机5、温度计6、样片固定夹7、样片固定螺栓8、辅助电极9、参比电极10、拉力感应器11、计算机12、电化学工作站13、高压节流阀14、支撑架15、高压釜16、pH计17、溶氧量探头18、盐度计19、阀门20、循环泵21、储液罐22、添加剂入口23和流量计24。氮气瓶1和空气瓶2分别通过流量计22连接到储液罐21的底部；加压泵3、压力计4、制冷机5、温度计6和高压釜16依次串连；样片固定夹7一端固定在支撑架15内侧，另一端穿过高压釜侧面连接样片固定螺栓8；辅助电极9和参比电极10通过信号连接到电化学工作站13和计算机12；拉力感应器11通过信号线连接到计算机12；pH计17、溶氧量探头18、盐度计19和阀门20并联后一端连接到高压釜底部，另一端依次连接循环泵21和储液罐22的底部。在储液罐22顶部有添加剂入口23。

本发明在循环回路中增加了加压泵3，通过调节压力计4可以实现高压釜内压力从常压到50MPa压力的自由转换；在高压釜内装有辅助电极9、参比电极10以及拉力装置，可以在线测试样品的电化学性能和力学性能；通过循环泵21、添加剂入口23、pH计17、溶氧量探头18、盐度计19的配合，可以在线调节介质的pH值、溶氧量和盐度等试验条件。

本发明能够真实地模拟材料在实际深海环境中低温高压工况，解决了现有深海试验获取试验数据时间长、数据类型单一，以及静态压力釜不能真实模拟实际深海环境等问题。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明在测试316L不锈钢在50MPa压力的模拟海水中极化曲线测试结果图。

具体实施方式

本发明包括氮气瓶1、空气瓶2、加压泵3、压力计4、制冷机5、温度计6、样片固定夹7、样片固定螺栓8、辅助电极9、参比电极10、拉力感应器11、计算机12、电化学工作站13、高压节流阀14、支撑架15、高压釜16、pH计17、溶氧量探头18、盐度计19、阀门20、循环泵21、储液罐22、添加剂入口23和流量计24。氮气瓶1和空气瓶2分别通过流量计24连接到储液罐22的底部；加压泵3、压力计4、制冷机5、温度计6和高压釜16依次串连；样片固定夹7一端固定在支撑架15内侧，另一端穿过高压釜侧面连接样片固定螺栓8；辅助电极9和参比电极10通过信号连接到电化学工作站13和计算机12；拉力感应器11通过信号线连接到计算机12；pH计17、溶氧量探头18、盐度计19和阀门20并联后一端连接到高压釜底部，另一端依次连接循环泵21和储液罐22的底部。在储液罐22顶部有添加剂入口23。

本发明的工作过程如下：

首先通过样品固定螺栓8安装好样片，分别通过信号线把样品、辅助电极9和参比电极10连接到电化学工作站13及计算机12，并开启电化学工作站13和计算机12；开启循环泵21并关闭阀门20；根据试验要求在添加剂入口23添加试剂，并通过pH计17和盐度计19在线监控试剂的用量；根据试验要求开启氮气瓶1或空气瓶2，并通过溶氧量探头在线监控气体流量；待各种试验参数达到指定要求后，关闭循环泵21，开启加压泵3和制冷机5，可通过制冷机5和温度计6配合调整温度到试验指定值；通过电化学工作站13可以采集样品的电化学信息，通过计算机12可以控制拉力感应器11对试样施加拉力并采集信号。试验中实时观察pH计17、溶氧量探头18和盐度计19的数值，并通过添加剂入口23和流量计24在线控制介质的pH值、溶氧量和盐度。试验完毕依次关闭制冷机5和加压泵3，开启高压节流阀14，待压力恢复到常压时，开启高压釜16取出样品进行相关分析。

如图2所示，是采用本发明测试316L不锈钢在50MPa压力的模拟海水中极化曲线测试结果图。