一种小型海洋腐蚀研究用生态实验舱

摘要

本发明属于海洋腐蚀研究技术领域，特别涉及一种小型海洋腐蚀研究用生态实验舱。包括舱体、自动造波浮球、长尺挂片装置、潮汐造流系统及数据采集系统，其中自动造波浮球和长尺挂片装置设置于舱体内，长尺挂片装置与数据采集系统相连接；自动造波浮球通过上下震动的频率产生不同高度的浪花；潮汐造流系统设置于舱体的一端，用于模拟不同海区的潮汐变化。本发明可以自动化控制研究海洋浪花飞溅区的腐蚀特征，可以根据需要调整潮汐时间，模拟不同海区的潮汐变化，精确模拟半日潮和全日潮，可以独立完成模拟不同海洋腐蚀环境特点，在室内简单有效的一键式模拟五个海洋腐蚀区带材料和涂层的腐蚀规律。

说明书

技术领域

本发明属于海洋腐蚀研究技术领域，特别涉及一种小型海洋腐蚀研究用生态实验舱。

背景技术

海洋工程材料在服役前要进行严格的测试和评价工作，才能开展实际推广应用。目前，对于耐腐蚀材料和防腐蚀方法的检测手段，主要采用室内模拟实验、加速腐蚀实验以及实海挂片实验等。但是，实海挂片实验工作量大、周期长、且受台风和海浪等影响易丢失试样，造成测试结果的可靠性下降。

室内模拟实验能较快地对耐腐蚀材料和防腐蚀方法进行简单评价，对新材料和新方法的遴选可起到积极作用。因此，亟需发明一种小型的海洋腐蚀研究用生态实验舱，在室内可以独立完成模拟不同海洋腐蚀环境特点，在室内简单有效的一键式模拟五个海洋腐蚀区带材料和涂层的腐蚀规律，为海洋环境中新材料的研究和应用提供重要的技术支持。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种小型海洋腐蚀研究用生态实验舱，在室内可以独立完成模拟不同海洋腐蚀环境特点，精确可控模拟不同温湿度、光照强度的海洋大气区；浪花飞溅区可模拟不同海域浪花飞溅程度对材料腐蚀的影响；潮差区精确模拟半日潮、全日潮；全浸区和海泥区可实时监检测材料的腐蚀规律。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种小型海洋腐蚀研究用生态实验舱，包括舱体、自动造波浮球、长尺挂片装置、潮汐造流系统及数据采集系统，其中自动造波浮球和长尺挂片装置设置于所述舱体内，所述长尺挂片装置与数据采集系统相连接；所述自动造波浮球通过上下震动的频率产生不同高度的浪花；所述潮汐造流系统设置于所述舱体的一侧，用于模拟不同海区的潮汐变化。

所述舱体内设有与所述数据采集系统连接的温湿度传感控制器，所述温湿度传感控制器用于实时监测所述舱体内空气的温度和湿度，并及时反馈给所述数据采集系统进行数据收集。

所述舱体内设有与所述数据采集系统连接的水环境传感器，所述水环境传感器用于测量所述舱体内水体中的环境参数。

所述长尺挂片装置包括金属导电带和多个试片，其中金属导电带上沿高度方向设有多个试片，所述金属导电带与所述数据采集系统连接。

所述舱体内设有多个所述长尺挂片装置。

所述舱体的底部设有海泥区，所述海泥区内栽植有海洋藻类。

所述舱体的顶部设有平行光光源氙灯。

所述数据采集系统包括电化学工作站和腐蚀数据采集电脑，所述电化学工作站与所述腐蚀数据采集电脑连接，所述长尺挂片装置与所述电化学工作站连接。

所述潮汐造流系统包括进水管路、出水管路、海水水位检测传感器、潮汐造流控制器、进水控制阀及排水控制阀，其中进水管路与所述舱体的上部连通，所述进水控制阀设置于所述进水管路上；所述出水管路与所述舱体的下部连通，所述排水控制阀设置于所述出水管路上，所述海水水位检测传感器设置于所述舱体内，用于监测所述舱体内的水位并输出水位信号；

所述潮汐造流控制器用于接收所述海水水位检测传感器发送的水位信号，并且根据该水位信号控制进水控制阀和排水控制阀的打开或闭合。

本发明的优点及有益效果是：

1.本发明的实验舱可以真实模拟全波段的自然光照，同时可以模拟南海环境等强光照老化环境；自动化控制研究海洋浪花飞溅区的腐蚀特征；可以根据需要调整潮汐时间，模拟不同海区的潮汐变化，精确模拟半日潮和全日潮；可以简单有效的模拟海底海泥区硫酸盐还原菌、附着硅藻、小球藻等海洋生物污损腐蚀。

2.本发明的数据采集系统，在线测量通道高达为120，可以同时在线采集120组样品的腐蚀数据。真实在线对海洋工程材料腐蚀防护措施的长期监控和数据分析，实时模拟海洋工程结构的服役状态并为工程服役提供及时精准的结构材料安全状态信息。

3.本发明的实验舱内置海洋藻类和海洋鱼类，共同构成实验舱的微型生态系统，可以模拟更加真实的实海腐蚀环境；实验舱内置长尺挂片装置、该长尺挂片横跨大气区、浪溅区、潮差区、全浸区、海泥区，与腐蚀监测系统相连接，可以实现对耐蚀材料、防腐涂层、防腐技术的考核评价，快速实现对材料的遴选工作。

附图说明

图1为本发明一种小型海洋腐蚀研究用生态实验舱的结构示意图；

图2为本发明中长尺挂片装置的结构示意图。

图中：1为温湿度传感控制器，2为水环境传感控制器，3为海泥区，4为自动造波浮球，5为平行光光源氙灯，6为进水管路，7为出水管路，8为电化学工作站，9为腐蚀数据采集电脑，10为海洋藻类，11为长尺挂片装置，111为金属导电带，112为试片，12为海洋鱼类，13为海水水位检测传感器，14为潮汐造流控制器，15为舱体，16为进水控制阀，17为排水控制阀。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明提供的一种小型海洋腐蚀研究用生态实验舱，包括舱体15、自动造波浮球4、长尺挂片装置11、潮汐造流系统及数据采集系统，其中自动造波浮球4和长尺挂片装置11设置于舱体15内，长尺挂片装置11与数据采集系统相连接；自动造波浮球4通过上下震动的频率产生不同高度的浪花；潮汐造流系统设置于舱体15的一端，用于模拟不同海区的潮汐变化。

本发明的实施例中，数据采集系统包括电化学工作站8和腐蚀数据采集电脑9，电化学工作站8与腐蚀数据采集电脑9连接，长尺挂片装置11与电化学工作站8连接。

本发明的实施例中，舱体15内设有温湿度传感控制器1和水环境传感器2，温湿度传感控制器1和水环境传感器2均与腐蚀数据采集电脑9连接，温湿度传感控制器1用于实时监测舱体15内空气的温度和湿度，并及时反馈给数据采集系统进行数据收集；水环境传感器2用于测量舱体15内水体中的环境参数，如pH值、溶解氧、温度等，并及时反馈给数据采集系统中的腐蚀数据采集电脑9进行数据收集。

本发明的实施例中，舱体15内设有多个长尺挂片装置11。如图2所示，长尺挂片装置11包括金属导电带111和多个试片112，其中金属导电带111上沿高度方向设有多个试片112，金属导电带111与数据采集系统中的电化学工作站8连接。长尺挂片装置12横跨大气区、浪溅区、潮差区、全浸区、海泥区，与电化学工作站8相连接，可以实现对耐蚀材料、防腐涂层、防腐技术的考核评价，快速实现对材料的遴选工作。

进一步地，舱体15的底部设有海泥区3，海泥区3内栽植有海洋藻类10。海泥区3内含对腐蚀影响较大的污损生物，如硫酸盐还原菌、附着硅藻、小球藻等，主要用来原位观察海泥中的微生物的附着过程，研究海洋环境中的海洋生物污损腐蚀。

本发明的实施例中，舱体15的顶部设有平行光光源氙灯5，平行光光源氙灯5的平行光光源一般为一束光斑，光斑大小视实验需求可调，真实模拟全波段的自然光照，同时可以模拟南海环境等强光照老化环境。

本发明的实施例中，潮汐造流系统包括进水管路6、出水管路7、海水水位检测传感器13、潮汐造流控制器14、进水控制阀16及排水控制阀17，其中进水管路6与舱体15的上部连通，进水控制阀16设置于进水管路6上；出水管路7与舱体15的下部连通，排水控制阀17设置于出水管路7上，海水水位检测传感器13设置于舱体15内，用于监测舱体15内的水位并输出水位信号；潮汐造流控制器14用于接收海水水位检测传感器13发送的水位信号，并且根据该水位信号控制进水控制阀16和排水控制阀17的打开或闭合。

具体地，舱体15的上、下部分别设有进水管路6和出水管路7，该实验舱可以通过进水管路6注入新鲜实验海水，出水管路7用于排出实验海水。舱体15内设有海水水位检测传感器13，进水管路6、出水管路7、海水水位检测传感器13及潮汐造流控制器14共同组成外接海水处理系统，可以根据需要调整潮汐时间，模拟不同海区的潮汐变化，精确模拟半日潮和全日潮。

本实施例中，自动造波浮球4为市购产品，其内置电源，该自动造波浮球4可以通过遥控器自动控制上下震动的频率，产生不同高度的浪花，模拟海洋浪花飞溅区的腐蚀环境。电化学工作站8和腐蚀数据采集电脑9共同构成数据采集系统，在线测量的试片112为120组，可以在线采集120组样品的腐蚀数据。

实验舱内置海洋藻类10和海洋鱼类12，共同构成实验舱的微型生态系统，可以模拟更加真实的实海腐蚀环境。

本发明提供的一种小型海洋腐蚀研究用生态实验舱，该实验舱室内可以独立完成模拟不同海洋腐蚀环境特点：大气区温度在5℃-50℃可控，湿度20％-100％可控；飞溅区可通过调节波浪冲击强度模拟不同海域浪花飞溅程度对材料腐蚀的影响；潮差区精确模拟半日潮、全日潮；全浸区和海泥区可实时监检测材料的腐蚀规律，在室内简单有效的一键式模拟五个海洋腐蚀区带材料和涂层的腐蚀规律，为海洋环境中新材料的研究和应用提供重要的技术支持。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。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、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。