[發(fā)明專利]金屬材料深海腐蝕電位測試方法及其裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710014976.4
• 申請日: 2007-06-20
• 公開（公告）號: CN101074917A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭為民;鄧春龍;李文軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02;G01N27/416
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所
• 代理人: 于正河

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于海洋環(huán)境中金屬材料腐蝕電位自動測試裝置領(lǐng)域，涉及一種金屬材料深海腐蝕電位的測試方法及其裝置。

背景技術(shù)：

根據(jù)文獻(xiàn)報道美國(Hueneme港試驗站、大洋舌試驗站)、前蘇聯(lián)、日本(北九州試驗點(diǎn)、別府試驗點(diǎn))、荷蘭(赫爾德試驗站)等在上世紀(jì)60年代就開始了材料的深海環(huán)境腐蝕試驗研究，近年來挪威、印度等國家也在開展了這方面的研究工作。美國從1961年至1970年間進(jìn)行了大規(guī)模的深海環(huán)境材料性能試驗，但是其試驗內(nèi)容僅僅是各種材料深海暴露試驗，檢測內(nèi)容為失重、應(yīng)力敏感性、腐蝕形貌觀察及力學(xué)性能的損失等，尚未有深海環(huán)境腐蝕電位原位測量的報道。文獻(xiàn)中報道的前蘇聯(lián)深海試驗只有在西北太平洋進(jìn)行的為期40天的暴露試驗。進(jìn)行了金屬深海腐蝕電位測量的只有挪威和印度兩國，二者的方法和側(cè)重點(diǎn)不同。印度于印度洋進(jìn)行5000米的深海暴露試驗的同時從深500和1200米處取得海水送到實驗室，作為介質(zhì)對鋼做極化掃描。顯然，所得到的測試結(jié)果并不能完全可信，但作為相對比較是可行的。英國人W.B.MACKAY在蘇格蘭西北海域做了犧牲陽極保護(hù)實海試驗，深度為150米，方法是采用浮標(biāo)系統(tǒng)，將試驗系統(tǒng)中的陰極、陽極導(dǎo)線引到海面上的浮標(biāo)上，定期進(jìn)行測量。顯然，這種方法不適合在遠(yuǎn)離大陸、更深的深海區(qū)。1982年～1999年挪威海洋技術(shù)研究所在北挪威海的多個地點(diǎn)進(jìn)行了材料深海陰極保護(hù)參數(shù)的研究。試驗深度從100米～1335米。這是真正意義上的實海測試。試驗采用單點(diǎn)錨系結(jié)構(gòu)，利用多通道海流計的定向舵板，固定犧牲陽極、參比電極和陰極，定期采集保護(hù)電位、保護(hù)電流以及相關(guān)的環(huán)境因素。通過一系列試驗得到了挪威外海不同深度的鋼的保護(hù)電流密度。這種方法一次只能測量單種電偶試樣的性能，不適合多種材料的腐蝕電位測試。

我國于1990年前后，曾開展了70余種金屬材料在三亞、廈門、舟山和青島天然海水中180天的腐蝕電位測試，作出了材料在4個海域的電偶序。其測試方法是人工定期測量，采樣速度慢，工作效率低。近年來，有關(guān)單位研制了電偶腐蝕數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)，可在海濱淺表海水中自動測量材料的腐蝕電位和和電偶電流，并通過網(wǎng)絡(luò)傳到實驗室進(jìn)行處理。國內(nèi)目前尚未開展深海環(huán)境腐蝕試驗及其研究，而社會對材料深海腐蝕數(shù)據(jù)具有日益迫切的需求，加上現(xiàn)代電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的飛速進(jìn)步，深海環(huán)境腐蝕電位原位測試技術(shù)將會為金屬材料深海腐蝕機(jī)理研究、深海陰極保護(hù)研究等提供有力的技術(shù)支持。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計研制一種能在水深3000米深海洋環(huán)境中長期、實時采集金屬腐蝕電位的測試裝置，可以同時測量多達(dá)50個試樣的腐蝕電位數(shù)據(jù)。通過不同深度的金屬腐蝕電位的變化，結(jié)合海水環(huán)境因素的測量數(shù)據(jù)，形成有效可靠的模擬深海環(huán)境金屬腐蝕電位測試儀器及其實現(xiàn)方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：先將裝置組裝制備成一體式密封結(jié)構(gòu)，單獨(dú)或隨其他深海試驗設(shè)備一同置于選定的海域，利用自身攜帶的電池，采用單片機(jī)控制，實現(xiàn)自動測量、自動轉(zhuǎn)換、自動存儲；回收后，通過接口將數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機(jī)進(jìn)行處理分析，并列表式給出系列地測試結(jié)果；一套裝置可以裝載30～50件金屬試樣，投放到100～3000米深的海中，根據(jù)試驗要求可在水下布放1～6個月的時間。

本發(fā)明的測試樣與參比電極的安裝采用以參比電極為中心，試樣呈環(huán)形在其周圍分布的形式，試樣環(huán)的直徑為500～600mm，從每個試樣上引出導(dǎo)線匯成一根電纜；試樣固定在一個由尼龍或聚四氟乙烯制成的框架上。

本發(fā)明進(jìn)行深海投放時，分別將試樣架和測試設(shè)備固定到深海試驗裝置上，或?qū)ｉT浮力系統(tǒng)上在不同深度分別進(jìn)行測試。投放前，將從試樣引出的電纜插頭插在測試設(shè)備的殼體插座上，測試儀將隨深海裝置沉到水下，當(dāng)達(dá)到水深100米時，壓力開關(guān)在水壓的作用下打開設(shè)備開始工作，測試金屬材料在深海中的電位隨時間的變化。當(dāng)一個試驗周期完成后，回收深海試驗裝置，同時將電位測試設(shè)備一同回收，將存儲在設(shè)備中的數(shù)據(jù)采集到計算機(jī)中，完成測試，同時觀察試樣表面狀態(tài)，與失重試樣結(jié)果進(jìn)行對比分析并給出結(jié)果。

本發(fā)明的測試裝置主體結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)存儲器、總控器、電位測量表、通路轉(zhuǎn)換器、參比電極、待測試樣、電源、耐壓殼體和耐壓多芯導(dǎo)線，經(jīng)常規(guī)技術(shù)加工制備過程分體制備后，電連通性組裝成單體式測量系統(tǒng)并置于耐壓殼體中，經(jīng)過檢驗測試正常后投放海中測試。

本發(fā)明電位儀器的測量系統(tǒng)部分電路與其它電路單元電連通組裝后，經(jīng)過檢測各項功能達(dá)到要求，固定到耐壓殼體用樹脂全部密封。