一种材料腐蚀模拟系统

1.本实用新型涉及海洋工程实验技术领域，具体而言，涉及一种材料腐蚀模拟系统。


背景技术：

2.海水是一种含有多种盐类的强电解质溶液，钢结构设施在这种条件下极易腐蚀。因此人们致力于研究各种金属材料，希望减轻因腐蚀带来的损失。目前材料腐蚀预测的研究方法可分为实海暴露方法和室内模拟腐蚀的数据处理及推演方法。实海暴露法是一种现场实验，由于深海环境条件苛刻，实验投入成本高、实验周期长，实验的可靠性也难以保障。室内模拟腐蚀的数据处理及推演方法是在实验室内采用试样和人工配制的海水溶液，通过模拟海水环境研究影响材料腐蚀的影响因素。
3.目前在室内模拟腐蚀中，若要研究不同海水温度对试样的腐蚀作用，通常需要先将海水加热到第一温度，并设置第一试样设置在海水内，以此研究第一温度对试样的腐蚀作用；之后，将海水加热到第二温度，并设置第二试样设置在海水内，以此研究第二温度对试样的腐蚀作用，以此类推。由此，需要多次调节海水的温度，再对设置新的试样进行多次实验。同时，室内模拟腐蚀中，针对海水的温度、流速以及电位等，均需要分别多次调节海水的温度、流速以及电位等，并进行多次实验。由于针对每个因素都需要进行多次实验，其整体实验过程耗时较长。


技术实现要素：

4.本实用新型解决的问题是如何缩短材料腐蚀模拟实验的周期。
5.为解决上述问题，本实用新型提供了一种材料腐蚀模拟系统，包括高压釜、挂片装置以及温度调整子系统；
6.所述高压釜包括釜体和釜盖，所述釜体用于设置海水溶液，所述釜盖设置在所述釜体上；
7.所述挂片装置设置在所述釜体内，且用于设置试样；
8.所述温度调整子系统包括加热板和隔热板，所述加热板设置在所述釜体的底部，且用于对所述海水溶液进行加热，所述隔热板设置有多个，且多个所述隔热板沿竖直方向间隔设置在所述挂片装置上，多个所述隔热板将所述釜体分隔为多个沿竖直方向分布的温度区；
9.所述试样设置有多组，多组所述试样适于沿竖直方向设置在所述挂片装置上，且每组所述试样分别对应设置在一个所述温度区内。
10.本实用新型的技术效果：在釜体内设置挂片装置，可以在挂片装置上设置多个沿竖直方向设置的隔热板，将设釜体内的密闭空间分隔为多个温度区；使用设置在釜体底部的加热板对海水溶液进行加热，由于隔热板的隔热作用，只能将少量的热量传递到上层温度区内，由此，多个温度区内的海水溶液的温度沿竖直方向向上逐渐降低。将规格相同的试样分别设置到不同的温度区内，通过分析试样的腐蚀结果和多个温度区内海水溶液的温
度，可以通过一次实验获得多个温度的海水溶液中，试样的腐蚀数据，缩短了材料腐蚀模拟的实验周期。
11.可选地，所述温度调整子系统还包括冷却管，所述冷却管设置在所述釜盖的下端。
12.可选地，所述挂片装置包括安装板，所述隔热板上开设有安装孔，所述安装板设置在所述安装孔内并与所述隔热板卡接，所述安装板用于设置试样。
13.可选地，所述安装板设置有多个，且多个所述安装板与所述釜体中心轴线的距离均不同。
14.可选地，所述材料腐蚀模拟系统还包括流速调整子系统，所述流速调整子系统包括驱动电机、磁力耦合器以及搅拌机构，所述磁力耦合器设置在所述釜盖的上端，所述驱动电机设置在所述磁力耦合器上，且所述驱动电机的传动轴与所述磁力耦合器连接，所述搅拌机构设置在所述釜体内。
15.可选地，所述搅拌机构包括固定环和搅拌棒，所述搅拌棒设置有多个，多个所述搅拌棒均设置在所述固定环上。
16.可选地，所述流速调整子系统还包括减速机构，所述减速机构设置有多个，且多个所述减速机构和多个所述安装板由所述釜体的中心轴线向所述釜体的内壁交替设置。
17.可选地，所述釜体上设置有进液口和出液口。
18.可选地，所述材料腐蚀模拟系统还包括电位调整子系统，所述电位调整子系统包括接线和电源，所述接线的一端与所述电源连接，且另一端适于与所述试样连接。
19.可选地，所述釜体的上端设置有限位柱，所述釜盖上开设有限位孔，所述限位柱适于设置在所述限位孔内。
附图说明
20.图1为本实用新型实施例的高压釜的结构示意图；
21.图2为本实用新型实施例的高压釜的剖面结构示意图；
22.图3为本实用新型实施例的挂片装置的结构示意图；
23.图4为本实用新型实施例的隔热板的结构示意图；
24.图5为本实用新型实施例的搅拌机构的结构示意图；
25.图6为本实用新型实施例的高压釜的分解结构示意图。
26.附图标记：
27.1、高压釜；11、釜体；111、温度区；112、限位柱；113、第一手柄；12、釜盖；121、限位孔；122、第二手柄；13、支架；14、压力表；2、挂片装置；21、安装板；3、温度调整子系统；31、加热板；32、隔热板；321、第二定位孔；33、冷却管；4、试样；5、流速调整子系统；51、驱动电机；52、磁力耦合器；53、搅拌机构；531、固定环；532、搅拌棒；54、减速机构。
具体实施方式
28.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
29.为解决上述问题，如图1-3所示，本实用新型实施例的一种材料腐蚀模拟系统包括高压釜1、挂片装置2以及温度调整子系统3；
30.高压釜1包括釜体11和釜盖12，釜体11用于设置海水溶液，釜盖12设置在釜体11上；
31.挂片装置2设置在釜体11内，且用于设置试样4；
32.温度调整子系统3包括加热板31和隔热板32，加热板31设置在釜体11的底部，且用于对海水溶液进行加热，隔热板32设置有多个，且多个隔热板32沿竖直方向间隔设置在挂片装置2上，多个隔热板32将釜体11分隔为多个沿竖直方向分布的温度区111，相邻两个温度区111相互连通，多个温度区111内的海水温度沿竖直方向向上逐渐减小；
33.试样4设置有多组，多组试样4适于沿竖直方向设置在挂片装置2上，且每组试样4分别对应设置在一个温度区内111。
34.其中，海水溶液通过配置成型，配置过程中需要对ph值进行控制，同时对nacl、mgcl2、kcl等的含量，以及海藻、牡蛎等典型海洋浮游生物的数量进行控制。每组试样包括四个样本，且每个样本的大小、规格相同，且由各种应用于海洋环境中的新材料制成。釜盖12设置在釜体11上，在釜体11内形成密闭空间。加热板31设置为电磁加热板31，利用电磁感应对海水溶液进行加热。同时，可设置控制器，并将控制器和电磁加热板31连接，以利用控制器控制电磁加热板31是否进行加热。隔热板32设置为圆盘状结构，隔热板32和釜体11的内壁之间存在间隙，相邻两个温度区111内的海水溶液可以通过该间隙进行流通。在每个温度区111内均设置有一个温度传感器，并可以将温度传感器设置在隔热板32上。此外，设置控制面板，将控制面板和温度传感器连接，以获得每个温度区111内海水溶液的温度数值；设置支架13，并将支架13设置在釜体11的下端。
35.在本实施例中，由于釜体11内的密闭空间被隔热板32分隔为多个温度区111，可以将多个温度区111由下至上设置为第一温度区111、第二温度区111、第三温度区111，并依次类推，其中，加热板31设置在第一温度区111内。使用控制面板控制加热板31对第一温度区111内的海水溶液进行加热，由于第一温度区111和第二温度区111连通，当第一温度区111内的海水溶液流动到第二温度区111内，可以携带的热量对第二温度区111内的海水溶液进行加热。由于第一温度区111内的海水溶液从隔热板32和高压釜1之间的间隙流动到第二温度区111内，且该间隙较小，因此第一温度区111内仅有少量的海水溶液可以流动到第二温度区111内，即仅携带少量的热量传递到第二温度区111内对第二温度区111内的海水溶液，因此第二温度区111内的海水溶液温度比第一温度区111内的海水溶液温度低。依次类推，第二温度区111内的海水溶液流动到第三温度区111内，也会携带热量对第三温度区111内的海水溶液进行加热。由此，海水溶液在高压釜1内形成由下至上温度逐渐降低的多个温度区111。将多个规格相同的试样4分别设置到不同的温度区111内。测试海水溶液对试样4的腐蚀作用，结合控制面板获得的不同温度区111内的海水溶液温度，可以获得不同海水溶液温度对试样4的腐蚀作用。
36.综上，在釜体11内设置挂片装置2，可以在挂片装置2上设置多个沿竖直方向设置的隔热板32，将设釜体11内的密闭空间分隔为多个温度区111；使用设置在釜体11底部的加热板31对海水溶液进行加热，由于隔热板32的隔热作用，只能将少量的热量传递到上层温度区111内，由此，多个温度区111内的海水溶液的温度沿竖直方向向上逐渐降低。将规格相同的试样4分别设置到不同的温度区111内，通过分析试样4的腐蚀结果和多个温度区111内海水溶液的温度，可以通过一次实验获得多个温度的海水溶液中，试样4的腐蚀数据，缩短
了材料腐蚀模拟的实验周期。
37.可选地，如图2所示，温度调整子系统3还包括冷却管33，冷却管33设置在釜盖12的下端，且位于海水溶液的上端。
38.其中，冷却管33设置为微结构冷却管。
39.在本实施例中，在海水溶液的上端设置冷却管33，可以对最上层的温度区111内的海水溶液进行降温，同时，最下层的温度区111内的海水溶液由加热板31进行加热，最上层的温度区111内和最下层的温度区111内海水溶液的温差较大。由此，最上层的温度区111可以不断吸收釜体11上半部分的温度区111内海水溶液的热量，最下层的温度区111可以不断加热釜体11下半部分的温度区111内海水溶液的热量。具体地，当没有设置冷却管33时，多个温度区111内，海水溶液的温度由下至上的递减梯度较小，而设置冷却管33时，多个温度区111内，海水溶液的温度由下至上按的递减梯度较大，即多个温度区111内的温度梯度更加明显。有利于获得多个温度梯度较大的海水溶液中，试样4的腐蚀数据。
40.可选地，如图3和图4所示，挂片装置2包括安装板21，隔热板32上开设有安装孔321，安装板21设置在安装孔321内并与隔热板32卡接，安装板21用于设置试样4。
41.其中，安装板21竖直设置，使用螺钉将试样4装配在安装板21上。
42.在本实施例中，隔热板32和安装板21卡接，可以将安装板21和隔热板32组合为一个整体，提升安装板21和隔热板32之间结构的稳定性，防止安装板21与隔热板32相对运动，避免影响多个温度区111内海水溶液的温度，确保实验数据的可靠性。同时，在隔热板32上开设安装孔321，安装板32设置在安装孔321内与隔热板32卡接，由此，可以快速将隔热板32与安装板321进行装配，缩短了实验周期。
43.优选地，挂片装置2还包括立柱和限位板，立柱设置有多个，且多个立柱均匀分布在釜体11内，限位板设置有多个，且多个限位板沿竖直方向间隔设置在立柱上。
44.其中，立柱竖直设置，每个限位板均套设在多个立柱上，且与立柱过盈配合连接，隔热板32设置在限位板的上端，安装板21与限位板卡接。
45.在本实施例中，设置限位板，安装板21同时与限位板、隔热板32卡接，可以提升安装板21的稳定性；设置立柱，限位板和立柱过盈连接，保证了限位板的稳定性，进一步提升了安装板21的稳定性。同时，隔热板32设置在限位板的上端，限位板可以对隔热板32进行限位，防止隔热板32向下滑动，提升了安装板21和隔热板32之间结构的稳定性。
46.可选地，如图2和图6所示，材料腐蚀模拟系统还包括流速调整子系统5，流速调整子系统5包括驱动电机51、磁力耦合器52以及搅拌机构53，磁力耦合器52设置在釜盖12的上端，驱动电机51设置在磁力耦合器52上，且驱动电机51的传动轴与磁力耦合器52连接，搅拌机构53设置在釜体11内。
47.其中，驱动电机51设置为防爆电机，搅拌机构53由金属制成。
48.在本实施例中，启动驱动电机51，带动磁力耦合器52运转，磁力耦合器52产生的磁场驱动搅拌机构53转动，以对海水溶液进行搅拌，从而使海水溶液形成一定的流速。由此，实验过程中，可以获得海水溶液的温度和流速的耦合作用下，试样4的腐蚀数据，对新材料的测试结果更精确。
49.可选地，如图5所示，搅拌机构53包括固定环531和搅拌棒532，搅拌棒532设置有多个，多个搅拌棒532均设置在固定环531上。
50.其中，搅拌棒532设置在海水溶液内的一端设置为单头斜面结构，转动时海水溶液对其产生的阻力分解为切向力与向心力。同时，设置多个搅拌棒532，并将搅拌棒532对称分布，切向力相互抵消，向心力使得海水搅拌棒532一直绕着中心轴旋转。此外，固定环531设置为圆环状结构，多个搅拌棒532环周设置在固定环531上。
51.在本实施例中，设置多个搅拌棒532，驱动电机51启动后，可以快速对海水溶液进行搅拌。同时，由于海水溶液对搅拌棒532产生阻力，该阻力可以分解为切向力和向心力，将多个搅拌棒532对称设置，海水溶液对搅拌棒532的切向力可以相互抵消，仅保留向心力，有利于搅拌棒532围绕釜体11的中心轴线转动。此外，将多个搅拌棒532和固定环531进行连接，有利于保证搅拌棒532的稳定，便于对海水溶液进行搅拌。
52.可选地，安装板21设置有多个，且多个安装板21与釜体11中心轴线的距离均不同。
53.在本实施例中，海水溶液内的流速遵循：海水速度＝(角速度*半径)/阻尼系数，半径为釜体11的中心轴线与釜体11内各处的水平直线距离。由此，可以得知，越靠近釜体11的中心轴线，所在区域海水溶液的流速越小。通过设置多个安装板21，同时，每个安装板21与釜体11中心轴线的距离均不同，因此每个安装板21所在区域海水溶液的流速均不同。由此，仅通过一次实验，就可以获得多个流速的海水溶液中，试样4的腐蚀数据，缩短了实验周期。
54.可选地，如图2和图3所示，流速调整子系统5还包括减速机构54，减速机构54设置有多个，且多个减速机构54和多个安装板21由釜体11的中心轴线向釜体11的内壁交替设置。
55.在本实施例中，海水溶液由一个安装板21所在区域向另一个安装板21所在区域流动时，需要经过减速机构54。在减速机构54的作用下，海水溶液流速减小，增大了相邻两个安装板21所在区域的海水溶液的流速差，有利于获得多个流速梯度较大的海水溶液对试样4的腐蚀作用数据。
56.优选地，减速机构54设置为阻尼器件，多个阻尼器件与多个安装板21均由釜体11的中心轴线处向釜体111的内壁螺旋分布，且多个阻尼器件和多个安装板21交替设置。
57.可选地，材料腐蚀模拟系统还包括电位调整子系统，电位调整子系统包括接线和电源，接线的一端与电源连接，且另一端适于与试样4连接。
58.金属或合金材料制成的试样4设置在海水溶液中产生电位，由此形成电化学腐蚀，同时，海水溶液中的ph值的大小，nacl、mgcl2、kcl的含量会对试样4在海水溶液中的电位产生影响。通过在试样4上设置不同电压，使试样4产生不同电位，可以模拟海水溶液的不同的ph值，不同的nacl、mgcl2、kcl的含量对试样4的腐蚀影响。
59.其中，将电源设置为海水电池，并设置在釜体11内，同时将海水电池进行封闭处理以进行防水。同时，安装板21为pvc板，在pvc板上设置触点。可以分压器，分压器上设置有多条接线，并分别与不同的触点连接。
60.在本实施例中，可以将安装板21沿竖直方向进行分块，沿竖直方向向下依次为第一模块、第二模块、第三模块，并依次类推。以第一模块为例，在第一模块中设置四个试样4，并在第一模块上设置四个触点，将接线的一端与电源正极连接，将接线的另一端与安装板21上的四个触点电连接，将四个触点分别和四个试样4一一电连接，以此在第一模块中的四个试样4上产生电压(海水溶液导电，海水溶液的电位为0，试样4上产生电位)；其中，第一模块中的四个试样4并联，第一模块中四个试样4上的电压均相同，即四个试样4产生的电位相
同。同时，为使不同的试样4产生不同的电位，在仅设置一个电源的情况下，通过调整不同模块中试样4的数量，可以对不同模块中试样4的电压进行调节，以此实现不同的模块中试样4的电压不同，由此使得不同模块中试样4的电位不同。也可以在接线上设置分压器，对电源进行分压，以此在不同模块中产生不同的电压，即使不同模块中试样4的电位不同。由此，可以通过一次实验对试样4设置不同的电压，使试样4产生不同的电位，可以一次性模拟海水溶液的不同的ph值，不同的nacl、mgcl2、kcl的含量对试样4的腐蚀影响。
61.可选地，釜体11上设置有进液口和出液口，其中，可以通过进液口向釜体11内注入与海水溶液同等配比的高压液体，以调节釜体11内海水溶液的压强。
62.其中，釜盖12上设置有压力表14，对釜体11内的压强进行测量。
63.在本实施例中，在实验前，通过进液口将海水溶液注入到釜体11中，在实验后，通过出液口将海水溶液排出釜体11。同时，通过进液口向釜体11内注入与海水溶液同等配比的高压液体，当釜盖12上的压力表14显示釜体11内的压强超过所需压强时，立即通过出液口排出高压液体，进行泄压。
64.可选地，如图6所示，釜体11的上端设置有限位柱112，釜盖12上开设有限位孔121，限位柱112适于设置在限位孔121内。
65.其中，釜体11上设置有第一手柄113，釜盖12上设置有第二手柄122。釜体11的底部还设置有支架13。
66.在本实施例中，当釜盖12盒盖于釜体11时，限位柱112位于限位孔121内，确保釜盖12恰好对位盒盖在釜体11上，提升高压釜1的密封效果。同时，在釜体11上设置第一手柄113，并在釜盖12上设置第二手柄122，可以对釜体11和釜盖12进行抓持，便于将釜盖12盒盖于釜体11。
67.示例性地，本实用新型的工作原理包括：调配海水溶液，并将海水溶液注入到釜体11内，在釜体11内设置放置装置2，之后盖上釜盖12；通过釜盖12上设置的进气阀向釜体11内注入高压气体；在釜体11内设置放置装置2，并在放置装置2上设置多个隔热板32以将海水溶液分隔为多个沿竖直方向分布的温度区111，其中，放置装置2上设置有多组试样4，且每组试样4对应设置在一个温度区111内；在釜体11内设置加热板31，以加热海水溶液的温度，其中，多个温度区111内的海水温度沿竖直方向向上逐渐减小；启动驱动电机51，驱动磁力耦合器52以带动搅拌棒532对海水溶液进行搅拌，海水溶液的流速沿釜体11的径向方向向内逐渐减小；开启电源，对试样4设置电位；实验结束后，打开出气阀泄压，并打开釜盖12，取出放置装置2，结合各试样4所在区域海水溶液的压强、温度、流速以及试样4的电位，分析海水溶液的压强、温度、流速以及电位的耦合作用下，试样4的腐蚀数据。
68.综上，在釜盖12上设置进气阀，可以向釜体11内注入高压气体，调节釜体11内海水溶液的压强。设置多个隔热板32，可以使釜体11内海水溶液由下至上呈现不同的温度。设置多个减速机构54，可以使釜体11内海水溶液由外向内呈现不同的流速。使用电源对试样4设置电位，可以调节试样4的电化学腐蚀。由此，可以获得海水溶液的压强、温度、流速以及电位的耦合作用下，试样4的腐蚀数据，可以更准确地模拟真实的海洋环境，获得的试样4腐蚀结果更为精确。同时，通过一次实验，可以获得多个海水溶液温度和多个海水溶液流速中，试样4的腐蚀数据，缩短了材料腐蚀模拟的实验周期。
69.虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不
脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。