[发明专利]一种同步模拟自然环境的大气腐蚀试验装置和方法

说明书

本发明提供一种同步模拟自然环境的大气腐蚀试验装置和方法，属于材料环境试验领域。本发明在被模拟自然环境中设置传感器探头，对试验现场的环境因素参数进行采集；通过环境因素数据传输系统将所采集的环境因素实时远程传递给模拟实验室；模拟实验室以收到的环境因素参数作为命令，控制室内的环境因素参数实现设备及装置，使各种环境因素再现，从而使模拟实验室与被模拟自然环境的状态基本一致，为材料的腐蚀老化暴露试验提供条件。借助实验室内其他监测技术和手段，对试验进行原位或准原位的跟踪和分析，从而打破偏远、恶劣自然试验条件下试验受限的局面。通过在实验室实现多种典型气候的模拟，可为材料的快速筛选和评价提供重要的手段和方法。

技术领域

本发明属于材料环境试验领域，涉及对大气自然环境现场跟踪监测，并将环境因素在试验箱中同步控制，从而对大气腐蚀精确模拟的试验装置和方法。

背景技术

金属在大气自然环境条件下的腐蚀称为大气腐蚀。大气腐蚀在金属腐蚀中是数量最多、覆盖面最广、破坏性最大的一种腐蚀。众多的金属钢架、桥梁、汽车、轮船及各种金属建筑设施，无时无刻不在遭受大气的侵蚀。金属受到大气腐蚀以后，首先是其表面颜色变灰暗，失去金属光泽，严重的时候可看到锈迹斑斑。当腐蚀到一定的程度以后，就会产生明显的破坏，甚至产生突发性的灾难。因此，金属的大气腐蚀需要引起足够的重视和关注。

服役于大气环境的材料、构件等在实际使用之前需要进行环境试验评价，明确其耐腐蚀性能，从而对使用寿命和安全可靠性能作出评估。大气环境下的暴露腐蚀试验是研究大气腐蚀最可靠、最精确的方法，但是试验周期长、受多种因素的制约。另外，所选择的典型环境一般都是恶劣自然环境，受条件限制，原位的跟踪实验难以开展，所以对腐蚀中间的过程缺乏了解，难以在小的时间尺度上开展金属腐蚀随时间的劣化过程研究。因此科研人员发展了诸多室内模拟加速试验方法作为自然试验的重要补充来对材料失效行为进行研究。目前常用的模拟加速试验方法包括盐雾试验、干湿循环试验、湿热试验、多因子复合加速试验等。

室内模拟试验需要具备模拟性、重复性、相关性等条件，它要求室内外开展的金属腐蚀行为和腐蚀机理都具有可比拟性。然而，当前室内环境试验尚未实现对真实环境的模拟，主要体现在如下几点：第一，室内模拟的环境参量有限。材料在大气环境中的腐蚀老化是多种因素共同作用的结果，而当前所开展的模拟试验只对几个代表性环境参数进行控制，而其他的因素被忽略，这导致模拟结果和实际结果发生偏离。第二，采用单一值的方法对参数进行控制。在实际大气腐蚀环境中，所有环境因素都在时刻变化。变化的环境因素对材料产生累积效应，从而对材料造成破坏。而在通常模拟试验过程中，为简单起见，参量设置采用单一平均值的方式对实际环境进行粗略的模拟，不可避免的与实际情况发生偏差。如果模拟环境能够对实际环境中所有的环境因素进行严格的复制，那么整个模拟环境则可以认为是自然环境的再现。

发明内容

本发明的技术任务是针对当前的室内模拟试验不能全面反映自然环境的困境，提出一种同步模拟自然环境的大气腐蚀试验装置和方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1、本发明提供一种同步模拟自然环境的大气腐蚀试验装置，包括三部分，分别为环境因素参数传感系统、环境因素数据传输系统和环境因素控制再现系统，各个系统的结构及作用分别如下：

环境因素参数传感系统位于试验现场（即待模拟自然环境），由多个传感器探头组成，分别对试验现场测试目标的环境因素参数进行采集；

环境因素数据传输系统将试验现场所采集的环境因素参数实时同步传输给远程的环境因素控制再现系统；

环境因素控制再现系统位于远程的模拟实验室（即室内模拟环境），用于接收环境因素数据传输系统所传输的环境因素参数，并控制试验现场与模拟实验室的状态基本一致，以模拟试验现场。