一种海水密封循环装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及金属材料力学性能测试技术领域，尤其涉及一种海水密封循环装置。
【背景技术】
[0002] 船舶和海洋结构暴露在海水中，会不可避免地受到海水的腐蚀并产生腐蚀疲劳。 腐蚀疲劳能加速裂纹扩展、降低材料的断裂韧性、减小临界裂纹尺寸，使得结构裂纹形成寿 命和裂纹扩展寿命大大缩短，导致船舶和海洋结构使用寿命显著降低。为了估计船舶和海 洋结构强度随时间的降低和结构的使用寿命，开展船舶及海洋结构用钢的腐蚀疲劳性能研 究是十分必不可少的。
[0003] 国家标准GB/T 15248-2008《金属材料轴向等幅低循环疲劳试验方法》以及GB/ T3075-2008《金属材料疲劳试验轴向力控制方法》分别介绍了低周疲劳和高周疲劳试验的 测试方法，但均未涉及到腐蚀环境下的疲劳试验如何开展。另外，高周疲劳条件下船舶及海 洋结构往往寿命很长，风险较小。设计及研发人员往往更关心低周疲劳条件下此类结构的 寿命。低周疲劳条件下寿命较短，构件极易发生疲劳断裂事故，因此，开展金属材料低周疲 劳试验对船舶及海洋结构寿命预估更有意义。
[0004] 在低周疲劳试验中，介绍了一种用于低周疲劳试验的简易腐蚀装置，试样在装置 中与空气中的试验状态一致，便于进行对比试验；试样表面裂纹上始终具有一层流动的海 水薄膜而不致溢出腐蚀试验机；装置设计简单，效果良好，可以提供一个模拟海水流动的海 洋环境，便于对舰船用金属材料进行悬臂弯曲加载方式下的低周腐蚀疲劳试验。但该装置 仅适用于卧式疲劳试验机，对于在材料测试领域占主导地位的立式疲劳试验机不适用。
[0005] 针对立式疲劳试验机，开展海水腐蚀环境下低周疲劳试验的难点在于：
[0006] 需要用密封性能良好的海水环境箱，保证在试验时，试样的试验段一直处于海水 腐蚀环境下，而且试验时不会出现海水泄漏，腐蚀昂贵的疲劳试验机。
【发明内容】
[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种海水密封循环装置，包括：防漏托盘，环 境箱，摆臂，抽水栗，循环海水箱；
[0008] 所述环境箱包括：环境箱容器和环境箱盖板；
[0009] 所述环境箱容器的底部开有第一圆形通孔，作为试样的下夹持端的出口，所述第 一圆形通孔的内壁开有第一环形凹槽，用于嵌入对应的密封圈，以保证所述试样在拉压运 动时，仍能与所述环境箱容器紧密接触不发生海水泄漏；所述环境箱容器的顶部开有第二 环形凹槽，可以和所述环境箱盖板配合使用；所述环境箱容器的侧面开有环形内陷凹槽； 所述环境箱容器底部还设有第一排液孔，作为循环海水出口，所述第一排液孔通过导液管 连接所述循环海水箱；
[0010] 所述环境箱盖板的顶端开有第二圆形通孔，为所述试样的上夹持端的出口；所述 第二圆形通孔内壁开有第三环形凹槽，嵌入对应的密封圈，防止所述海水渗出；所述环境箱 盖板的顶端还设有进液口，为循环海水进口；所述环境箱盖板的底部设有环形凸台，可插入 所述第二环形凹槽，防止低周动态疲劳试验时所述海水从上方溅出；
[0011] 所述摆臂的第一端通过插入所述环形内陷凹槽和所述环境箱容器连接，所述摆臂 的第二端固定在疲劳试验机一侧的立柱上；
[0012] 所述防漏托盘通过底部的第三圆形通孔固定在所述环境箱的正下方；所述第三圆 形通孔的内壁设有第四环形凹槽，用于嵌入对应的密封圈，以保证所述防漏托盘内的海水 不会沿所述试样的下夹持端渗出流入所述疲劳试验机的下夹具；所述防漏托盘的底部有第 二排液孔，用于当所述环境箱内的海水泄漏至所述防漏托盘内时，从所述防漏托盘的第二 排液孔导出，并通过所述导液管流回所述循环海水箱；
[0013] 所述抽水栗的一端通过所述导液管连接所述进液口，所述抽水栗的另一端通过所 述导液管连接所述循环海水箱。
[0014] 优选的，所述摆臂包括：环境箱锁紧螺母；环境箱卡箍；连接杆；插销；立柱连接 件；立柱卡箍；立柱锁紧螺母；
[0015] 所述立柱锁紧螺母穿过所述立柱卡箍两侧的圆形通孔，锁入所述立柱连接件四个 凸柱上的螺纹孔，将所述立柱连接件固定在所述疲劳试验机的一侧的立柱上；
[0016] 所述连接杆与所述立柱连接件通过所述插销连接；
[0017] 所述连接杆的一端有两道环形卡槽与所述环境箱卡箍配合，通过所述环境箱锁紧 螺母将所述环境箱锁定在所述摆臂上。
[0018] 优选的，所述环境箱盖板盖合后，结缝处通过橡胶圈外部箍紧密封，防止泄露。
[0019] 优选的，所述循环海水箱中的海水的设计配方为：
[0020] 配制第一溶液7L，储存在密闭的玻璃容器中备用，其中含3889g的MgC12 · 6H20， 406g 的 CaC12,15g 的 SrC12 · 6H20 ;
[0021 ] 配制第二溶液7L，储存在密闭的棕色玻璃容器中备用，其中含486g的KCl，141g的 NaHC03, 70g 的 KBr，19g 的 H3B03, 2g 的 NaF ;
[0022] 在8L水中缓慢添加245gNaCl和41g无水NaS04不断搅拌，待其溶解，再将200ml 的第一溶液和100mL的第二溶液加入，稀释至IOL ;
[0023] 用0· lmol/ml的NaOH溶液将PH值调到8. 2,获得所述海水。
[0024] 优选的，所述连接杆与所述立柱连接件通过所述插销铰接，保证所述摆臂能够在 试样的垂直平面内任意转动。
[0025] 优选的，所述第一圆形通孔的内壁开有两道所述第一环形凹槽，用于嵌入两道对 应的密封圈。
[0026] 优选的，所述环境箱容器的侧面开有两圈所述环形内陷凹槽。
[0027] 优选的，在海水密封循环装置中开展低周疲劳试验方法的具体步骤如下：
[0028] 步骤一，在所述试样的平行部沿轴向粘贴动态应变片，并通过转接端子与动态应 变仪的数据采集线连接，将所述动态应变片与所述转接端子一并用玻璃胶封装起来，防止 试验时所述海水渗入；
[0029] 步骤二，将所述第一环形凹槽的密封圈、所述第三环形凹槽的密封圈、所述第四环 形凹槽的密封圈分别嵌入各自的凹槽中，并通过热处理固化在各自的凹槽内；
[0030] 步骤三，将所述试样从所述环境箱容器内塞入所述第一圆形通孔，保证所述试样 的下夹持端的起始位置与所述环境箱容器的底壁表面平行，将所述防漏托盘套入所述试样 的下夹持端，所述防漏托盘顶面与所述环境箱容器的外侧底面平行；
[0031] 步骤四，将所述环境箱盖板从所述试样的上夹持端套入，与所述环境箱容器盖合， 将所述动态应变仪的数据采集线从所述环境箱盖板的缝隙引出，然后用橡胶圈对接缝进行 箍紧密封；将所述环境箱整体固定到所述摆臂上，将所述摆臂摆入试验平面内，用所述导液 管将对应的部件连接起来；利用所述抽水栗将所述海水从所述循环海水箱抽入所述环境 箱，所述环境箱中的海水液面超过所述环境箱液面的限位管后，开启循环模式，循环流回所 述循环海水箱；所述防漏托盘中的海水也通过所述导液管导回所述循环海水箱；
[0032] 步骤五，用所述疲劳试验机的上夹具和下夹具分别夹持所述试样的上夹持端和所 述试样的下夹持端，然后开展应变标定试验；
[0033] 步骤六，根据应变标定试验获得的标定数据，构造应变-位移关系曲线，拟合得到 应变函数ε =f(L);其中，ε为应变值，L为对应位移值；
[0034] 步骤七，根据应变函数计算应变控制幅度对应的位移控制信号的幅度；
[0035] 步骤八，根据所述位移控制信号开展低周疲劳试验，并实时采集所述试样应变片 上的应变信号；
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