[发明专利]海水环境中干湿循环交替模拟加速涂层腐蚀破坏实验装置

说明书

技术领域

本发明属于机电装备领域，具体涉及一种海水环境中干湿循环交替模拟加速涂层腐蚀破坏实验装置。

背景技术

海洋环境是一个腐蚀性很强的环境，会对包括海洋油气田开发、港口建设、船舶工程和深海勘探等领域广泛使用的钢结构材料造成各种灾害性腐蚀破坏，据统计，船体大约90％的破坏都是由于腐蚀造成的。腐蚀所造成的损失非常严重，近年来越来越受到相关研究人员和技术工作者的关注。研究表明，如果采取适当的防腐措施，其中40％的损失可以避免。综合现有技术和成本因素考虑，采用涂料涂装防护仍然是目前最广泛、有效和经济的方法。金属材料发生腐蚀必须同时具备三个基本过程：(l)金属阳极溶解；(2)阴极去极化剂还原；(3)在阴极和阳极起导通作用的电子电流和离子电流。三个过程串联成为一个闭合回路，只要其中一个过程受阻，另外的两个过程也必然受到抑制，金属的腐蚀也将停止。有机涂层对金属的保护作用正是通过抑制上述过程中的一个或几个步骤而达到的。

最早人们评价涂层性能常采用大气暴晒、盐水浸渍等常规检测法，但该类方法属定性描述的范畴，试验周期长、试验结果不够精确、分散性大、重现性差。并且涂层的腐蚀常常受到多种腐蚀因素的交互作用，单项测试往往不能反映涂层的实际腐蚀效果，于是近年来人工加速老化试验受到越来越多关注，通过人为改变涂层样品所处状态模拟自然环境中腐蚀条件来进行相关测试，对于研究涂层下金属腐蚀的动力学规律、探讨涂层的防护机理等相关领域研究工作起到重要作用。

干湿循环交替是常见的自然现象，如昼夜交替温度和湿度的变化导致水在金属涂层体系的表面凝聚和蒸发，同时降水和晴天交替，海洋环境中浪花飞溅区和潮差区也都可以导致有机涂层体系经历干湿循环变化。干湿循环是影响涂层劣化和涂层下金属腐蚀反应过程的重要因素之一。干湿循环对涂层劣化的加速破坏作用主要是通过干燥和润湿阶段影响水渗透和氧还原过程实现的。显然干湿交替的频率，也就是干燥和浸泡的时间比，会对失效过程产生重要影响。由于大气环境中金属结构绝大部分都采用了涂层保护技术，研究干湿循环过程对涂层劣化和涂层下金属腐蚀影响更具有实际意义。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的不足，本发明提供一种海水环境中干湿循环交替模拟加速涂层腐蚀破坏实验装置，用于海水环境中干湿循环交替模拟加速涂层腐蚀破坏试验。

本发明解决技术问题采用的技术方案是：

本发明由主试验箱、注排水控制系统组成。

主试验箱采用透明聚四氟乙烯制作，便于观察涂层腐蚀破坏过程，在主试验箱内设置水平样品台，涂有待测涂膜的工作电极通过绝缘螺栓固定在样品台上，工作电极除工作面外，其余各面均采用环氧树脂封装，并通过铜导线与外界测试装置连接。

注排水系统由进水管、排水管、电磁阀、蠕动泵、液面高度感应器、电脑时控开关共同组成。进水管和排水管分别安装在主试验箱的两侧，其中排水管的接口位于主试验箱的底部，以保证试验箱内的水能够完全排出。通过电磁阀控制安装在进水管和排水管上的蠕动泵，来完成主试验箱中水位调节，以达到干湿两种状态的交替循环目的，通过电脑时控开关来控制进水和排水过程，从而控制不同干燥和湿润过程时间比例。

在主试验箱上部安装有鼓风装置，在干燥过程中开启，加快涂层表面液膜蒸发，从而缩短干湿循环状态过渡过程。

在进水过程中，当注入试验箱内的溶液水位达到液面感应器高度时，通过与感应器连接的电磁阀关闭进水管上的蠕动泵，从而保证箱体内溶液不溢出。

本发明可以长期实现精确自动循环模拟实验，效率高，无需人员手动操作，液面控制准确，并可根据实验需要调整干湿循环比例，可以有效实现加速实验功能，对于涂层劣化过程及腐蚀机理和耐海水腐蚀新材料研究开发具有重要意义。

 

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，实验进水槽1通过进水软管3与主试验箱4连接，进水泵2与电磁阀14连通，同时利用时控开关15来控制电磁阀14，从而实现定时向主试验箱中注入电解质溶液5（如NaCl、海水）；同时，通过与电磁阀14相连通的液面高度感应器13来控制注入主试验箱内的电解液的量，当试验箱内溶液液面达到一定高度时，进水泵停止工作，以防止加入溶液过多；主试验箱4的排水口通过与电磁阀11连通的排水泵9控制排水管8来向排水槽10完成排水，使主试验箱内处于干湿循环的干态状态，在干燥过程中开启鼓风装置16加快样品表面液膜的挥发，并通过两个时控开关13、15来控制被测试涂层干燥和浸湿两种工作状态的时间。

使用本发明时，首先在主试验箱中将涂有待测涂层的工作电极7安装在水平样品台6上，并用塑料螺栓固定，防止在进排水过程中造成样品的移动。接通电磁阀14后，开启进水泵2，从进水槽1向试验箱内加入腐蚀介质，完全浸没样品，当水位达到液面高度感应装置13时，传感器反馈信号电磁阀14控制进水泵2停止工作，进水过程结束，此时处于干湿循环过程浸湿阶段。浸没一段时间后，当达到所设定的浸没时长后，电磁阀11接通，启动排水泵9将试验箱内溶液排除，此时待测样品处于干湿循环过程的干燥阶段。依次轮流分别进行进水和排水过程，从而实现测试样品干湿循环过程。通过电脑时控开关15和电脑时控开关12分别设定进水电磁阀14和排水电磁阀11的工作和停止时间，从而控制进水泵2和排水泵9的开启和关闭，可以按照需求设定不同的干湿交替循环比，从而达到加速腐蚀实验的目的。