[发明专利]一种用于深海环境的应力腐蚀试验装置、方法及应用

说明书

本发明涉及一种用于深海环境的应力腐蚀试验装置、方法及应用，装置包括：螺栓、试样、绝缘弹簧、螺母及数据收集和存储单元。螺栓具有设有外螺纹的螺杆，试样呈具有开口部的非封闭形，绝缘处理后套设于所述螺杆上，绝缘弹簧套设于螺杆上并抵接所述试样，螺杆末端安装螺母。本发明以绝缘弹簧作为应力产生单元，将所蓄积的弹性势能作用于试样，使试样发生形变，从而导致接入数据收集和存储单元部分的电信号发生变化，来原位记录试样应力腐蚀的发生、发展过程，实现试样应力腐蚀性能的测试。本发明所加载力的大小可变、待测材料可变，从而为筛选耐深海应力腐蚀的材料提供方法，本专利可提高人们对于深海腐蚀的认识，具有很高的推广和应用价值。

技术领域

本发明涉及深海腐蚀试验领域，具体地说是一种用于深海环境的应力腐蚀试验装置、方法及应用。

背景技术

深海蕴藏着丰富的油气资源、矿产资源和生物资源，是各国争夺经济制高点的重要战略目标。深海油气资源储量占全球探明油气可采储量45%左右，可燃冰总资源量相当于全球已知煤、石油和天然气总和的2倍，可满足人类1000年的需求；深海矿产资源丰富，仅太平洋底的锰结核储量中铜可供应600年，镍可供应15000年，锰可供应24000年，钴甚至可供应13万年；深海物种的多样性更是生物资源的巨大宝库，具有潜在的巨大经济利益，很多国家都把控制和占有这些资源的措施列入国家发展计划，以期抢得“蓝色公土”的占有权。

深海环境下的材料腐蚀是从事深海探索首要关注的问题，深海的溶解氧含量、温度、pH、盐度、压力、流速以及生物环境等都与浅海环境不同，这些因素都直接影响材料的腐蚀行为。在深海环境下，材料耐腐蚀性能排序可能会重新排列，甚至有些材料深海腐蚀速度要大于浅海腐蚀速度。故在深海环境下，材料的腐蚀行为需要重新进行认识。

金属材料广泛用于制造深海装备。材料在应力和恶劣的深海腐蚀环境共同作用下可发生应力腐蚀。深海环境的应力腐蚀给装备的服役构成潜在的威胁和风险。评估和筛选材料的耐深海应力腐蚀性能也是环境试验的重要任务。通过实海或者模拟深海应力腐蚀试验可评价和筛选耐深海应力腐蚀的材料，从而为建造深海装备提供重要的参考。但是目前尚缺乏有效的用于深海环境的原位监测试验装置，所以设计和发展相应的试验装置是开展深海应力腐蚀研究的重要前提。

发明内容

本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种用于深海环境的应力腐蚀试验装置、方法及应用，用以评价不同金属材料在模拟深海以及实海环境中的应力腐蚀性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1、本发明提供一种用于深海环境的应力腐蚀试验装置，包括：螺栓、试样、绝缘弹簧、螺母及数据收集和存储单元；

所述螺栓具有设有外螺纹的螺杆，由耐腐蚀性材料制成，试样由板状待测材料加工成具有开口部的非封闭形，非封闭形壁面上钻孔，并做绝缘处理后套设于所述螺杆上，绝缘弹簧套设于螺杆上并抵接所述试样，螺杆末端安装螺母；

该装置基于试样应力腐蚀发生时，绝缘弹簧将所蓄积的弹性势能作用于试样，使试样发生形变，从而导致接入数据收集和存储单元部分的负载发生变化，引发电信号的变化，实现对试样应力腐蚀性能的测试。

作为本发明进一步改进的，还包括滑动变阻器，滑动变阻器接入数据收集和存储单元，滑动变阻器滑动触点随试样形变而发生移动，从而导致接入数据收集和存储单元部分的负载发生变化。

作为本发明进一步改进的，所述试样与绝缘弹簧之间的螺杆上还套设有绝缘垫片。

作为本发明进一步改进的，所述绝缘垫片内嵌磁铁，滑动变阻器的滑动触点在磁铁吸引下，随绝缘垫片滑动，从而改变滑动变阻器电阻。

作为本发明进一步改进的，所述数据收集和存储单元包括电源、电流检测模块、记录存储模块，电流检测模块串接在电源与负载构成的闭合电路中，记录存储模块与电流检测模块相连，存储闭合电路中形成的电流。