[发明专利]多功能液下喷射式空蚀试验装置

说明书

技术领域：

本发明属于金属材料的耐空蚀和耐冲刷腐蚀领域中的一种试验装置，具体涉及一种具有空化强度测量和电化学测量、可以模拟不同压力环境下材料的冲蚀、空蚀性能的多功能液下喷射式空蚀试验装置。

背景技术：

在海洋环境中，金属构件很多情况是与流动海水接触的，有时相对流速非常高，如船舶与滨海电站的冷凝器、舰船的螺旋桨和舵板等，这就有可能发生冲刷腐蚀或者空泡腐蚀，这种情况下和静止海水中金属的腐蚀行为明显不同，因此需要相应的试验装置模拟动水腐蚀，尽可能准确的评价材料在动水中的腐蚀行为，才能为新材料的研制、研究和应用提供可靠的依据。目前可进行冲刷或空泡腐蚀的试验装置主要有：旋转、管流和磁致伸缩等三种类型，其三者的优缺点和适用范围各不相同；旋转试验装置又分为旋转圆盘和旋转圆筒，操作简单方便，可以很好的模拟螺旋桨的腐蚀状况，但高速旋转时易产生剧烈震颤，因此无法进行较高流速的试验，且电化学信号导出不便，不能加载电化学测试系统，另外，由于旋转时的离心力使得流体的流动特性不易控制，但该装置目前国内用的较为普遍，中科院沈阳金属所等多家单位有此类设备；管流模拟实验装置可以很好的模拟管道的实际工况条件，易于控制流体的流动特性，但需要的溶液量大，操作复杂，费用高；磁致伸缩试验装置的优点是试验方法简单可行，试件本身不承受振动和相应的应力，无法对空化程度进行定量测量和不宜采用与试件材料的化学活性不适应的试验液体，在国内中国船舶重工集团公司第725所和中科院腐蚀所等多个单位拥有此类设备或其改进类型。20世纪末期，英国有色金属研究协会提出了喷射冲击试验方法，即用高速液流垂直喷射在试样表面，该方法可以精确控制冲击液流的速度，而且流速可以很高，试验周期短，喷射冲击时试样固定不动，所以便于进行电化学测试，该方法提出后，诺丁汉大学开展过应用研究，但目前尚无成熟的试验装置出现。由于海水介质腐蚀性较强，冲刷或空蚀的过程中应充分考虑腐蚀的作用，另外随着深海资源的开发和深潜技术的发展，需要模拟不同深度海水进行冲刷和空蚀性能的评价。目前国内外已有的相关设备还尚无法完全满足上述要求。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种在实验室内建立与实际工况条件相近的模拟试验装置，模拟不同深度海水环境，进行空泡腐蚀试验和冲刷腐蚀试验，并在试验过程中同时进行电化学测量，集多种功能于一体，满足不同深度海水中的空蚀和冲刷评价，为新材料的开发研究与应用提供可靠的试验模拟环境和评价方法。

为了实现上述目的，本发明选择液下喷射式产生高速水流，以便于模拟不同压力状态下的空蚀和冲刷环境，同时实现电化学快速评价，通过流速的控制实现空泡腐蚀和冲刷腐蚀试验，试验腔中设置了压力传感器，以便于检测和控制压力。

本发明的主体结构包括上端盖、罐体、螺栓、压力表、泄压阀门、加压阀门、试验托架、被测试样片、螺塞、测量导线、检测装置、高压往复泵、压力控制阀、密封圈、通孔、环状凸台、O型密封圈、凹槽和喷嘴，其中的关键部件是罐体及其内腔的承压试验腔和喷嘴；罐体顶部设置有密闭安装的可拆卸式上端盖，密封罐体一侧壁上设置有加压阀门和泄压阀门，与加压阀门同管道上罐内端处可拆卸式设置有喷嘴，密封罐体内串过另一侧壁设置有试验托架和测试样片，密封罐体上与加压阀门同侧壁上的下部设置有螺塞及其上的试验用的测量导线引出通孔，测量导线与引出通孔之间通过密封胶密封；密封罐体上方与泄压阀门处配合设置有压力表；螺塞与密封罐体之间通过密封圈密封；密封罐体与上端盖通过螺栓固定连接，上端盖与罐体之间凹嵌式设置有O型密封圈；泄压阀门、加压阀门、压力表、螺塞均通过串通罐体的管道与罐体内腔相通。

本发明所述的上端盖为圆形平板状，罐体与上端盖相对接处配合设置有用于安装O型密封圈的环形凹槽，上端盖上相应处加工制有与罐体上的环形凹槽相匹配的凸台；泄压阀门处设置有压力控制阀；压力表、泄压阀门、加压阀门、压力控制阀与高压往复泵压力相通。

本发明装置能够模拟0～600m水深下的压力环境，且可方便地对压力进行调节，实现对材料耐空泡腐蚀和冲刷腐蚀性能评价及相应过程中的电化学性能测试；本发明罐体内腔的尺寸为Φ400×600mm；所用喷嘴直径为2mm；喷嘴与被检测试验样片之间的靶距可调范围为0—80mm；其高压往复泵技术指标要求为压力：≥12MPa，流量：≥1.5m³/h；功率：≤10kW。