专利名称：深海热液区附近热腐蚀模拟装置的制作方法
技术领域：
深海热液区P敝热腐蚀模i!^g
駄领域
本实用新型涉及一种用于模拟深 液区环境的^8，即深皿液区Pf逝热腐蚀模 Wg。
背景駄
海底热液添力是人类认讽也球内部的窗口，其产物之~~~^M化物，富含铜、 铅、锌、金、银等多金属元素，是极具开发远景的潜在资源。热衝赫区生物群落的奇 异生命表现，改变了传统的极端环境下无生命存在的认识，丰富了海洋生物基因库，在 Xik、医药、环^^^t广泛的应用前景。对海底热液区的研究是二"h"t^己人， 索自然最有希望获得新发现的领^一。 M31研究海底热液g育鄉更好地了解,内 部的特f扱其^j过程，可以M彻i"W军生命的本质及其与热液活动的关系，同时可 以鹏各圈层相互作用的研究，有助于i鹏系统科学的深入織。因此，加强海底热液 繊周查研究，繊也榭腿海洋高新技术的鎌。
海底a^区富含H2S,H2,CH4等气体M属硫化物，且皿在35(TC左右，与周围海 水雜默的、^t梯度。因而，对该区域的探测)^^测材茅權出了更为苛刻的要求。因 此，十分有必^^讨几种材料在深^^液区的腐蚀情况，以便于寻^tffi于深M^区 探测的材料。材茅站该区域热腐蚀情况的研究， 一方面^i^f亍实地腐蚀研究；另一方面
魏热液区进行室内模拟后的腐蚀分析和研究。海洋实地腐蚀研究费用昂贵，耗时较多，
获得周期较长。与此相比，室内fM腐蚀环^4行腐蚀研究不但可以相对经济地加 深人们对热液区的iW，还能较准确iM不同探测材料进行热腐蚀研究，较方便地获得 [5鹏曲线等实验 0随着我国海洋禾报的深入，，设计开发深Mr液区P(t^热腐蚀 模JKS是非常必要的。 发明内容
本实用新型的目的在于提供模拟深海热液区附近高温并有腐蚀气体存在的环境状 况，以用于研究探测材料在海底热液区的腐蚀瞎况的深^^液区时版热腐嫩熟^g。本实用新型采用了混合气体罐等向海水槽中喷射气体的方式来模拟海底热液区有 腐蚀性气條在的环境；跳还考虑了热液体系中鹏的不均勻性，翻了可对海水 加热和水面徵水的方式来形鹏水中盼鹏梯度；而股明中的样品台、试样台、尾气 回收 ^可以和质量测 置、气相色谱仪和电化学工作站相连，对腐蚀反应室中的 样品进，养力态监测。
本实用新型的技术方案包括可连接野外采样器的耻阀、压力控制驢与離控 制的加热保温装置、质量测^§和相应的可同时进行 采集和分析的计嶽鹏制装
置，欺寺征^as包括混仏体罐相连接的腐蚀反应室、热液区腐 隨和尾气回收装
置，与腐蚀反应室相连的三通阀的另外两个端口分别通过每一个气阀与尾气回收装 置和喷嘴相连，该喷嘴从海水槽底部中心穿过向其中的海水喷射气体，海水槽中 有无底圆筒形的热液区腐蚀反应室，通过热液区腐蚀反应室的上表面的一个孔连 接尾气回收装置，另一孔插有热电偶，该热液区腐蚀反应室的上表面还有沿直径 方向等距离设置的三个滑轮，这三个滑轮与海水槽边缘的一个滑轮与固定块组成 用于热液区腐蚀反应室进行升降的装置。
本实用新型结构合理，实用性强，可对海底热液区高温和腐蚀气体的环境进 行模拟，实现对材料进行常规烟气腐蚀及热液腐蚀研究，而且实现了对腐蚀中的 试样材料进行动态监测。
图1为本实用新型的总体结构示意图。
图2为本实用新型的腐蚀反应室结构示意图。
图3为本实用新型的热液区腐蚀反应室结构示意图。
其中l截止阀；2混合气体罐；3气体流量计；4数字显示气压表； 5腐蚀反应室；6数字显示气压计；7热电偶；8三通阀；9气阀；10尾气回收装 置；ll气阀；12加热保温装置；13热电偶；14喷嘴；15热液区腐蚀反应室；16 海水槽；17进水阀；18固定块；19滑轮；20热电偶；21排水阀；22数字显示气 压表；23气阀；24尾气回收装置；25石英管；26通气管；27密封环；28样品台； 29加热保温装置；30试样台；31腔体；32加热保温装置。
具体实施方式
如图1，本实用新型包括可,野外采样器的截止阀l、压力控制 与，控制
的加热保温装置、质量测fi^和相应的可同日寸进行繊采集和分析的计Ml^制装 置，期寺征是它还包括混仏体罐2相连接的腐1:贩应室5、热液区腐t贩隨15和尾 气回收装置10、 24，其中混^H体罐2通过气M^量计3与观通的通气管26相连，通 气管26的一端与截止阀1相连，另一^W数字显示压力表4，并i!31密封环27与腐 蚀反应室5相连，与腐蚀反隨5相M的另外一^ffl31密封环27与HS阀8相连，且 密封环J^f数字显^t压计6和热电偶7，该Hil阀8的另外两^^端口的一端SW气 阀9并与尾气回收體10相连，另一端SW气阀11并与喷嘴14相连，在连接气阀ll 和喷嘴14的t^的中部^^有加热保温SS 12，加热保温M 12上设置有热电偶13， 该喷嘴14从海水槽16底部中心穿过，海水槽16中有无底圆筒形的热液区腐蚀反 应室15，热液区腐蚀反应室15通过上表面的孔与尾气回收装置24相通，在热液 区腐蚀反应室15的上表面的孔还设置有热电偶20，在连接热液区腐蚀反应室15 与尾气回收装置24的管道上设有气阀23和数字显示压力表22。
如图3，上述热液区腐蚀反应室15包括一个石英质的无底圆筒腔体31、包裹 在腔体31外的加热保温装置32及吊挂于腔体31顶端中部的试样台30。
上述热液区腐蚀反应室15的上表面还有沿直径等距离设置的三个滑轮19， 这三个滑轮与海水槽边缘的一个滑轮19和固定块18组成用于液区腐蚀反应室15 进行升降的装置，以便根据需要升降热液区腐蚀反应室15。
上述海水槽16—侧的上部设有进水阀17，另一侧的下部设有排水阀21，喷 嘴14顶端的喷口距海水槽16底部面约50mm,热液区腐蚀反应室15通过顶端的 孔洞与尾气回收装置24相通。
如图2，上述腐蚀反应室5包括一个石英管25、石英管25两端与通气管26 相连的密封环27及包裹在石英管25外侧的加热保温装置29。在石英管25 —端 的密封环27上设置有数字显示气压计6和热电偶7，腐蚀反应室5内有样品台28。
对材料进行气体腐蚀测试时，首先将气阀ll关闭，把气阀9打开，再将待测 样品放置在腐蚀反应室5中的样品台28上。根据研究需要进行配置的腐蚀气体从混合气体罐2中放出，流经气体流量计3，数字显示气压表4流入腐蚀反应室5 中。数字显示压力计6和热电偶7可测量腐蚀反应室5内气体的温度和压力，通 过己有压力控制，和加热保温装置29以其程序控制系统对腐蚀反应室5内气体 的温度和压力进行设置和调整。腐蚀反应室5内的样品台28设置的有程序控制的 电子天平作为质量测 置，可对腐蚀过程中样品的质量变化进行动态监测。与样 品发生腐蚀反应的气体流过三通阀8和气阀9进入尾气回收装置10中。尾气回收 装置10可以和气相色谱仪相连接，对反应后的气体进行检测。
对材料进行海底热液区附近的腐蚀检测时，通过滑轮19将热液区腐蚀反应室 15吊起，将待测样品放入试样台30中，再将热液区腐蚀反应室15放下，使其底 部距海水槽16内侧底部20mm左右。此时，将气阀9关闭，将气体流量计3、气 阀11、喷嘴14打开，根据需要配制的腐蚀气体从混合气体罐2中流出，经气体流 量计3，数字显示气压表4，腐蚀反应室5，三通阀8，气阀ll，喷嘴14喷射入热 液区腐蚀反应室15中。然后关闭排水阀21，打开进水阀17，将海水放入海水槽 16中，将热液区腐蚀反应室15淹没。通过腐蚀反应室5可对腐蚀气体进行预加 热，通过加热保温装置12可对腐蚀气体进行二次加热，通过热电偶13可测量二 次加热的腐蚀气体的温度。通过两次加热，使腐蚀气体以实验所需的温度射入热 液区腐蚀反应室15内。与试样发生腐蚀反应的气体，流经数字显示气压表22和 气阀23进入尾气回收装置24中。数字显示气压表22可以测量腐蚀气体的气压， 从而可通过气体流量计3对气体流量进行调节。在对材料进行腐蚀检测过程中， 热液区腐蚀反应室15可对海水进行加热，同时在海水槽16中放入冰块，这样可 以对海底热液区附近的温度梯度进行模拟。尾气回收装置24可以和气相色谱仪相 连接，对与材料发生腐蚀反应的气体进行检测。热液区腐蚀反应室15内的试样台 可与电化学工作站的接口相连，对腐蚀的样品进行电化学监测，同样，该试样台 30上也装有电子天平作为质量测M置，对腐蚀过程中样品的质量变化进行动态 监测。当海水淹没加热液区腐蚀反应室15后，还可将进水阀17和排水阀21同时 打开，这样可以进行动态海水模拟。本实用新型的特点是集常规烟，蚀模J财聰海 热液区Pf^热腐蚀模拟M腐蚀样品的动态监测t体。
权利要求1.一种深海热液区附近热腐蚀模拟装置，包括可连接野外采样器的截止阀(1)、压力控制装置与温度控制的加热保温装置、质量测量装置和相应的可同时进行数据采集和分析的计算机控制装置，其特征是它还包括混合气体罐(2)以通气管(26)以管道或通气管(26)相连的腐蚀反应室(5)、热液区腐蚀反应室(15)和尾气回收装置(10、24)，其中混合气体罐(2)通过气体流量计(3)与通气管(26)相连，通气管(26)的一端与截止阀(1)相连，另一端接有数字显示压力表(4)，并通过密封环(27)与腐蚀反应室(5)相连，腐蚀反应室(5)的另一端通过密封环(27)与三通阀(8)相连，且密封环(27)上装有数字显示气压计(6)和热电偶(7)，三通阀(8)的另外两个端口一端接有气阀(9)并与尾气回收装置(10)相连，另一端接有气阀(11)并与喷嘴(14)相连，在连接气阀(11)和喷嘴(14)的管道的中部包裹有加热保温装置(12)，加热保温装置(12)上设置有热电偶(13)，喷嘴(14)从海水槽(16)底部中心穿过，海水槽(16)中有无底圆筒形的热液区腐蚀反应室(15)，热液区腐蚀反应室(15)通过的上表面的孔与尾气回收装置(24)相通，在热液区腐蚀反应室(15)的上表面的孔还设置有热电偶(20)，在连接热液区腐蚀反应室(15)与尾气回收装置(24)的管道上设有气阀(23)和数字显示压力表(22)。
2. 如权利要求1所述的深海热液区附近热腐蚀模拟装置，其特征是上述热液 区腐蚀反应室(15)包括一个石英质的无底圆筒腔体(31)、包裹在腔体(31) 外的加热保温装置(32)及吊挂于腔体(31)顶端中部的试样台(30)，以进行 深海热液区域附近热腐蚀的模拟。
3. 如权利要求1所述的深海热液区附近热腐蚀模拟装置，其特征是上述热液 区腐蚀反应室(15)上表面有沿直径等距离设置的三个滑轮(19)，这三个滑轮(19)与海水槽(16)边缘上的固定块(18)和一个滑轮(19)组成用于热液区 腐蚀反应室(15)升降的装置。
4. 如权利要求1所述的深海热液区附近热腐蚀模拟装置，其特征是上述腐蚀 反应室(5)包括一个石英管(25)、石英管(25)两端与通气管(26)相连的密 封环(27)及包裹在石英管(25)外侧的加热保温装置，在石英管(25) —端的 密封环(27)上设置有数字显示气压计(6)和热电偶(7)，腐蚀反应室(5)内 有样品台以进行烟气高温腐蚀模拟。
5. 如权利要求1所述的深海热液区附近热腐蚀模拟装置，其特征是上述海水 槽(16)—侧的上部设有进水阀(17)，另一侧的下部设有排水阀(21)，喷嘴(14) 顶端的喷口距海水槽(16)底面50mm。
专利摘要本实用新型涉及一种深海热液区附近热腐蚀模拟装置。包括截止阀、压力控制装置、加热保温装置、质量测量装置和相应的可同时进行数据采集和分析的计算机控制装置，其特征是它还包括混合气体罐、腐蚀反应室、热液区腐蚀反应室和尾气回收装置，与腐蚀反应室相连的三通阀的另外两个端口分别通过每一气阀与尾气回收装置和喷嘴相连，该喷嘴从海水槽底部中心穿过向其中的海水喷射气体，海水槽中有无底圆筒形的热液区腐蚀反应室，并连通一个尾气回收装置，以及另一孔插有热电偶。其结构合理，实用于对海底热液区高温和腐蚀气体的环境模拟，实现对材料的烟气腐蚀及热液腐蚀研究，以及对腐蚀中的材料进行动态监测，可为海洋材料的设计与开发提供研究依据。
文档编号G01N17/00GK201378140SQ20092001821
公开日2010年1月6日 申请日期2009年1月16日 优先权日2009年1月16日
发明者尹衍升, 张卫珂, 董丽华 申请人:中国海洋大学