一種加速腐蝕試驗裝置及加速腐蝕試驗方法與流程

本發明涉及金屬材料加速腐蝕實驗裝置，具體地說是一種通過周期浸潤交替腐蝕模擬大氣腐蝕環境的試驗裝置。

背景技術：

耐候鋼由于具有優良的耐大氣腐蝕性能，廣泛應用于集裝箱、鐵道車輛、橋梁等行業。耐候鋼的耐腐蝕性能主要通過實地大氣暴曬實驗和室內加速腐蝕試驗來評估。實地大氣爆曬試驗是對耐候鋼的耐蝕性能最經典、最可靠的評價方法，但是試驗周期較長，特別是對于耐候鋼的耐蝕性，有時需要幾年才能表現出來。因此越來越多的研究致力于開發室內模擬加速腐蝕試驗方法和設備以部分取代實地大氣爆曬試驗。

當前用于金屬材料室內加速腐蝕試驗方法主要有鹽霧腐蝕試驗、周期浸潤腐蝕試驗和濕熱試驗等。其中，周期浸潤腐蝕試驗是模擬干濕交替大氣環境的一種室內加速腐蝕試驗方法，試驗環境比較適合于耐候鋼的銹層形成條件，是目前國內外在實驗室常用的耐候鋼加速腐蝕試驗方法。

周期浸潤腐蝕實驗設備主要通過升降機構或者轉輪轉動實現試樣的周期性干濕交替。專利號為200720149420.1的中國專利文獻，在2008年3月12日公開了一種加速腐蝕試驗箱，主要特點是采用升降機構實現試樣的干濕交替。其優點在于試樣浸泡時間和干燥時間可以自由調整，但是結構復雜、容易出現故障。專利號CN201120120517.6提供了一種轉輪式周期浸潤腐蝕試驗裝置，但是沒有有害氣體處理裝置和試驗參數實際控制數據的采集和輸出功能。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供結構簡單，操作方便，且能夠提高試驗可靠性和準確性的加速腐蝕試驗裝置及加速腐蝕試驗方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

該種加速腐蝕試驗裝置，包括試驗箱，所述試驗箱內設有和驅動機構連接的轉軸，所述轉軸上設有轉盤，所述轉盤上設有安裝試樣的試樣夾，所述轉軸下方設有液槽，所述轉盤底端及底端上的試樣夾浸在所述液槽內；所述試驗箱內所述轉盤的側部設有紅外烘烤燈；所述試驗箱內設有空氣溫度傳感器、空氣濕度傳感器、空調系統及循環風扇；所述液槽內設有加熱機構、冷卻機構及溶液溫度傳感器；所述液槽連接有自動補液機構；所述試驗箱外接有有害氣體處理機構；還包括和所述加熱機構、冷卻機構、溶液溫度傳感器、空氣溫度傳感器、空氣濕度傳感器、自動補液機構及空調系統連接的控制裝置。

所述試樣夾均勻分布在所述轉盤的圓周上；相鄰的試樣夾間的夾角為24°。

所述轉盤均勻分布在所述轉軸上；所述紅外烘烤燈均勻分布在所述轉盤的側部。

所述自動補液機構包括設于所述液槽內的液位傳感器及和所述液槽的進口通過進液管連接的電磁閥，所述電磁閥和補液槽連接；所述液位傳感器及電磁閥和控制裝置連接。

所述加熱機構包括設于所述液槽內的耐腐蝕電加熱管及和所述電加熱管連接的加熱控制回路，所述加熱控制回路和所述控制裝置連接。

所述冷卻機構包括設于所述液槽內的冷卻銅管及和冷卻銅管連接的制冷壓縮機，所述制冷壓縮機和所述控制裝置連接。

所述有害氣體處理機構包括連接在所述試驗箱頂部上的出氣管，所述出氣管連接到過濾液箱，所述過濾液箱上設有氣體出管。

所述驅動機構包括設于所述試驗箱內的驅動電機及和所述驅動電機連接的兩級減速器，所述轉軸和所述兩級減速器連接。

所述試驗箱頂部為倒V形結構。

該加速腐蝕試驗方法，利用上述的加速腐蝕試驗裝置，具體為：

啟動試驗箱的電源，控制裝置根據液位傳感器反饋的信號，控制耐腐蝕泵的工作，使得液槽內液位控制在設定范圍值；

紅外烘烤燈、循環風扇及有害氣體處理機構開啟；

控制裝置根據空氣溫度傳感器反饋的信號，控制空調系統的工作，使得試驗箱內溫度控制在設定范圍值；

控制裝置根據溶液溫度傳感器反饋的信號，控制加熱機構及冷卻機構的工作，使得液槽內溫度控制在設定范圍值；

驅動機構驅動轉軸轉動，帶動轉盤轉動，轉盤轉動的過程中，試樣夾上的試樣周期性浸泡在液槽的腐蝕液中后轉出液槽，再受紅外烘烤燈照射，達到設定試驗時間，關閉電源，完成耐候鋼試樣的周期性浸潤腐蝕試驗。

本發明的優點在于：本發明操作簡單，自動化程度較高、無需人工添加補給液，降低開關試驗箱以及實驗過程中液槽里腐蝕液的消耗給試驗帶來的誤差。采用耐腐蝕夾夾持試樣，在轉盤轉動時試樣兩側都可以受到紅外烘烤燈烘烤，腐蝕更加均勻，試驗可靠性和準確性提高。箱體內各試驗參數的實際控制情況可實時傳輸到電腦進行存儲，從而可監控實驗過程中各參數的波動情況，在進行試驗誤差分析時考慮參數波動對實驗結果的影響，提高試驗可靠性和準確性。此外，本試驗箱可同時進行120個試樣的周期浸潤腐蝕試驗，避免了對多個試樣分批次試驗時所無法避免的批次間偶然誤差。本實驗過程中產生的有害氣體可經過氣體過濾液槽吸收后排放，不污染環境。

附圖說明

下面對本發明說明書各幅附圖表達的內容及圖中的標記作簡要說明：

圖1為本發明加速腐蝕試驗裝置內部的主視示意簡圖。

圖2為本發明加速腐蝕試驗裝置內部的側視示意簡圖。

上述圖中的標記均為：

1-試樣，2-轉盤，3-有害氣體處理機構，4-接口，5-驅動機構，6-耐腐蝕泵，7-轉軸，8-液槽，9-空調系統壓縮機，10-制冷壓縮機，11-過濾液箱，12-紅外烘烤燈，13-出氣管，14-氣體出管，15-循環風扇，16-試驗箱。

具體實施方式

下面對照附圖，通過對最優實施例的描述，對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明。

如圖1及圖2所示，該種加速腐蝕試驗裝置，包括試驗箱16，試驗箱16內設有和驅動機構連接的轉軸7，轉軸7上設有轉盤2，轉盤2上設有安裝試樣1的試樣夾，轉軸7下方設有液槽8，轉盤2底端及底端上的試樣夾浸在液槽8內，試樣夾上的試樣1也浸在液槽8內；試驗箱16內轉盤2的側部設有紅外烘烤燈12；試驗箱16內設有空氣溫度傳感器、空氣濕度傳感器空調系統及循環風扇15；液槽8內設有加熱機構、冷卻機構及溶液溫度傳感器；液槽8連接有自動補液機構；試驗箱16外接有有害氣體處理機構3；還包括和加熱機構、冷卻機構、溶液溫度傳感器、空氣溫度傳感器、自動補液機構及空調系統連接的控制裝置。

驅動機構驅動轉軸7轉動，轉軸7上的轉盤2轉動，試樣跟著轉盤2轉動，試樣周期性浸泡到溶液中從而實現試樣的周期浸潤腐蝕。利用紅外烘烤燈12模擬陽光照射干燥試樣，在液槽8內的加熱機構及冷卻機構能夠實現溶液溫度控制，試驗箱16內的空調系統能夠實現箱體內空氣溫度的控制，空調系統壓縮機9置于試驗箱16底端。循環風扇15轉動，促進試驗箱16內空氣循環，從而保證空氣溫濕度的均勻一致。有害氣體處理機構3將液槽8內腐蝕液揮發的氣體處理后排出。自動補液機構實現液槽8溶液的自動補液。

試驗箱16的材料為耐高溫、耐酸堿腐蝕的專用PVC板，試驗箱16工作室保溫采用絕熱性能和耐高溫性能比較好的NBR/PVC橡塑發泡技術生產的閉泡彈性絕熱材料。

試樣夾均勻分布在轉盤2的圓周上；相鄰的試樣夾間的夾角為24°；每個轉盤2可以均勻的安裝15個試樣1，轉盤2轉動時，各個試樣1進入溶液內，實現試樣的周期浸潤腐蝕。

轉盤2均勻分布在轉軸7上；紅外烘烤燈12均勻分布在轉盤2的側部。優選轉盤2為八個，八個轉盤2均勻分布在轉軸7上，可以一次實現120個試樣的周期浸潤腐蝕試驗，避免了對多個試樣分批次試驗時所無法避免的批次間偶然誤差。紅外烘烤燈12為四個，均勻分布在八個轉盤2的側部上。在轉盤2轉動時試樣兩側都可以受到紅外烘烤燈12烘烤，腐蝕更加均勻，試驗結果更加可靠。

自動補液機構包括設于液槽8內的液位傳感器及和液槽8的進口通過進液管連接的電磁閥，電磁閥和補液槽連接；液位傳感器及電磁閥和控制裝置連接。液槽8液位在液位傳感器之下時，液位傳感器反饋信號給控制裝置，控制裝置發工作指令，電磁閥打開，實現自動添加腐蝕液。

加熱機構包括設于液槽8內的耐腐蝕電加熱管及和電加熱管連接的加熱控制回路，加熱控制回路和控制裝置連接。溶液溫度傳感器將液槽8內溶液溫度實時反饋給控制裝置；當溶液溫度低于設定范圍值時，控制裝置發工作指令，加熱控制回路接通，電加熱管工作，直至溶液溫度等于設定范圍值時，控制裝置控制加熱控制回路斷開，電加熱管不工作。

冷卻機構包括設于液槽8內的冷卻銅管及和冷卻銅管連接的制冷壓縮機10，制冷壓縮機10和控制裝置連接，制冷壓縮機10置于試驗箱16底端。

有害氣體處理機構3包括連接在試驗箱16頂部上的出氣管13和過濾液箱11，出氣管13伸入過濾液箱11內，過濾液箱11上設有氣體出管14。溶液槽8內溶液中揮發的有害氣體通過出氣管13進入過濾液箱11內，有害氣體內的有害物質經過過濾液箱11內中和過濾液中和處理后，無害氣體通過氣體出管14排出，避免有害氣體直接排放到空氣中污染環境。

驅動機構包括設于試驗箱16內的驅動電機及和驅動電機連接的兩級減速器，轉軸7和兩級減速器連接。電機經過兩級減速帶動轉盤2轉動，試樣1跟著轉盤2轉動，周期性浸泡到溶液中從而實現試樣的周期浸潤腐蝕；通過調節電機的轉速、變速器減速來控制轉軸7的轉速；結構簡單，故障率低。驅動機構設于箱體的側部，節省空間。

試驗箱16頂部為倒V形結構。試驗箱16頂部采用150°倒V形結構，避免頂部的冷凝水滴落到試樣表面影響試樣的腐蝕。

控制裝置包括PLC控制器及液晶顯示屏，在液晶顯示屏上設置溶液溫度、箱內空氣溫/濕度及運行時間等試驗參數；液位傳感器、溶液溫度傳感器和空氣溫/濕度傳感器將實際參數反饋給PLC控制器，PLC控制器根據設置參數及實際參數控制各個部件的工作，減少參數波動對試驗的影響，提高試驗準確性。同時試驗箱16內各試驗參數的實際控制情況可實時傳輸到電腦進行存儲，從而可監控實驗過程中各參數的波動情況，在進行試驗誤差分析時考慮參數波動對實驗結果的影響，提高試驗可靠性和準確性。控制裝置和驅動機構設在試驗箱16側部，節省空間。

本發明裝置包括試驗箱16、廢氣處理系統、光照系統、傳動系統及控制系統等。試驗箱16內設有8個轉盤2，每個轉盤2端部可以均勻的安裝15個試樣，每兩個試樣之間的夾角為24°，通過驅動機構帶動轉盤2轉動。試驗箱16頂部設有有害氣體處理機構3，液槽8內腐蝕液揮發的氣體通過處理后排出；試驗箱16內轉盤2的背面設有光照系統和循環風扇15，利用紅外燈模擬陽光照射干燥試樣，利用循環風扇15促進箱體內空氣的循環從而使得箱體內各處空氣溫度、濕度均勻；液槽8內裝有液位傳感器，腐蝕液通過耐腐蝕泵6抽入液槽8中。電加熱管和冷卻銅管實現對溶液和空氣溫度的控制；各試驗參數可以在試驗箱16控制面板上設置，采集的試驗參數可同步傳輸到控制裝置存儲，從而可對整個實驗過程中各參數的控制情況進行監控。

首先將試樣1固定在試樣夾上，在液晶顯示屏上設置溶液溫度、箱內空氣溫/濕度、運行時間等試驗參數；開機啟動試驗箱16，耐腐蝕泵6將溶液注入液槽8，電機帶動轉軸7和轉盤2轉動，紅外烘烤燈12和循環風扇15開啟；溶液溫度傳感器、空氣溫度傳感器及液位傳感器將測量數據傳入控制裝置，控制裝置根據設置參數及實際參數進行控制。

該種加速腐蝕試驗方法，利用上述的加速腐蝕試驗裝置，具體為：

啟動試驗箱16的電源，控制裝置根據液位傳感器反饋的信號，控制耐腐蝕泵6的工作，使得液槽8內液位控制在設定范圍值；

紅外烘烤燈12、循環風扇15及有害氣體處理機構3開啟；

控制裝置根據空氣溫度傳感器反饋的信號，控制空調系統的工作，使得試驗箱16內溫度控制在設定范圍值；

控制裝置根據溶液溫度傳感器反饋的信號，控制加熱機構及冷卻機構的工作，使得液槽8內溫度控制在設定范圍值；

驅動機構驅動轉軸7轉動，帶動轉盤2轉動，轉盤2轉動的過程中，試樣夾上的耐候鋼試樣周期性浸泡液槽8中的溶液后轉出液槽8，再受紅外烘烤燈12照射，達到設定試驗時間，關閉電源，完成耐候鋼試樣的周期性浸潤腐蝕試驗。

本發明自動化程度較高、無需人工添加補給液，降低開關試驗箱16以及實驗過程中液槽8里腐蝕液的消耗給試驗帶來的誤差。采用耐腐蝕夾夾持試樣，在轉盤2轉動時試樣兩側都可以受到紅外烘烤燈12烘烤，腐蝕更加均勻。箱體內各試驗參數的實際控制情況可實時傳輸到控制裝置進行存儲，從而可監控實驗過程中各參數的波動情況，在進行試驗誤差分析時考慮參數波動對實驗結果的影響。此外，本試驗箱16可同時進行120個試樣的周期浸潤腐蝕試驗，避免了對多個試樣分批次試驗時所無法避免的批次間偶然誤差。本實驗過程中產生的有害氣體可經過氣體過濾液槽8吸收后排放，不污染環境。

顯然本發明具體實現并不受上述方式的限制，只要采用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，均在本發明的保護范圍之內。