[实用新型]一种海水冷却系统金属材料腐蚀模拟试验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于一种模拟试验装置技术领域，更具体地说，主要涉及一种海水冷却系统金属材料腐蚀模拟试验装置。 

背景技术

事实表明，流动海水体系中金属材料的腐蚀行为和腐蚀程度与在静态海水中的差别很大，其腐蚀要比静态严重得多，腐蚀速率成倍增加。这是由于金属材料与海水介质间交互作用，使电化学因素与流体力学因素间产生协同效应，从而导致金属在流体介质中腐蚀加剧。同样，海水温度的升高，也会使腐蚀速率大幅度增大。 

关于动态腐蚀试验装置，因研究目的不同，研究者设计研发了各种动态装置，归纳为两类，一类是试样固定不动，包括管流式、喷射冲击式、高速冲刷式，这类装置电化学测试较易实现。管流试验能较好地模拟管道流体的工况条件，实验结果有很强的实用价值，但因试验费用高、操作较复杂，不能较好的模拟泵等旋转构件的工况条件，制约了其普及使用。喷射冲击试验能较好地模拟湍流态的腐蚀过程,冲击液流的速度可以精确控制，但冲刷数据比实际情况严重，测量误差较大，不能较好的模拟泵和管道等的工况条件。高速冲刷试验主要模拟舰船上水翼前缘、泵转子叶片和螺旋桨的冲刷腐蚀。另一类是试样旋转，包括旋转圆盘、旋转圆筒，这类装置能实现良好的流体动力学模型，通过调节圆盘、圆筒的转速或半径，就可以控制腐蚀介质运动的流型，装置较简单、价格低廉、操作简易，能提供稳定的流体，试验重现性好，测试溶液需用量少，但要同时实现腐蚀失重和各种电化学测试较为困难。 

众所周知，海水冷却系统金属设备均受到流动的中、高温海水的腐蚀作用，主要包括管道、泵、凝汽器或换热器等。因此，为了研究这类腐蚀的规律、控制因素和机理，以及寻求有效的防腐途径，对现有各装置的设计进行消化吸收和改进，建立一台能模拟海水冷却系统实际工况条件，同时实现腐蚀失重和电化学联机测试，既科学又经济实用的海水腐蚀模拟试验装置具有十分重要的现实意义。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种海水冷却系统金属材料腐蚀模拟试验装置，装置的研制关键是在能模拟海水冷却系统实际工况条件的前提下，要注重装置的科学性、合理性和经济实用性，需要解决以下关键技术问题： 

（1）传动系统和海水流态的稳定性。要保证试验拆卸安装方便，传动转轴的垂直度、同轴性，避免或减小高速运转时转轴的摆动和整个装置的颤动，并保证模拟海水流态的稳定性。 

（2）旋转状态下三电极测试系统的设计和布置。研究试样要有电连接，实现与其他电化学测试系统联机，便于研究腐蚀机理，辅助电极的设置要保证电力线的均匀分布和阴/阳极面积比，参比电极设计要考虑溶液欧姆降，尽可能使其降到最低值，并保证在高流速条件下测试稳定。 

本实用新型的目的和解决的技术问题，通过下述实用新型的技术方案予以实现： 

一种海水冷却系统金属材料腐蚀模拟试验装置，该装置由腐蚀测试单元、流速（转速）控制单元和温度控制单元三部分组成，其中： 

所述流速（转速）控制单元由变频调速箱、电机、转轴和试样圆盘构成，所述试样圆盘的中部与转轴的一端连接并固定，所述转轴的另一端与电机连接并固定，所述电机与变频调速箱连接，并通过变频调速箱调控电机的转速；所述电机和转轴之间通过销键连接，所述转轴和试样圆盘通过螺纹连接，转速控制范围0～3000r/min 

所述温度控制单元包括恒温水浴控温系统、耐海水容器，所述耐海水容器的内壁上设置有挡板，其整体放置于恒温水浴控温系统中，热量通过耐海水容器壁传入试验海水介质达到恒温，温控范围为室温～90±1℃，优选50±1℃；原因在于：在敞开式海水冷却系统，一般金属材料的腐蚀速率随温度的升高而增大，但由于温度升高，海水或浓缩海水中溶解氧含量降低，导致腐蚀倾向减小，因此，在热力学稳定性和溶解氧的共同作用下，金属材料在50℃左右时腐蚀速率最大 

所述腐蚀测试单元由安装在试样圆盘上的研究电极和固定在耐海水容器顶盖板上的参比电极、辅助电极组成，所述三种电极构成三电极体系并连接到外部腐蚀测试仪器上；所述参比电极为带鲁金毛细玻璃管的饱和甘汞电极（SCE）或其他参比电极，其数量设置为3个～9个，优选3个～5个，更优选3个，沿着试样圆盘圆周均匀分布；所述辅助电极为环形铂金丝或网，环绕在试样圆盘的外围，下端固定在耐海水容器底部挡板架上；所述研究电极通过设置在试样圆盘圆周上的安装槽固定在试样圆盘的圆周上，其信号导 线通过试样圆盘的中空区，进入转轴的中间空心，再通过电刷将信号输出，其数量为1～4个