[發明專利]高效串型深海環境試驗裝置

在審

• 申請號: 201510843309.1
• 申請日: 2015-11-27
• 公開（公告）號: CN105445174A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 郭為民;范林;侯健
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及海洋中試驗裝置技術領域，具體地說是一種高效串型深海環境試驗裝置。

背景技術

深海蘊藏著豐富的油氣和礦產資源，據統計，全球的現有油氣儲備中，有三分之二來自深海。目前發達國家已經開始研發3000米左右深海油氣開采技術和裝備。中國海洋石油開發正在走向深海，南海石油儲量非常豐富，但75％處在2000～3000米的深海，因此迫切需要開展相關深海裝備設計研發。深海工程裝備的服役環境是在上千米深的海水中，裝備的材料不僅受到海水的侵蝕，同時還受到海水的靜壓力作用，裝備在表層海水環境中普遍采用的涂層防護方法，在深海壓力條件下特別是在壓力交變條件下會發生涂層的剝離失效，同時，裝備結構復雜，由不同種材料組成，在海水條件下極易發生電偶腐蝕，由于深海中環境因素與表層不同，電偶的極性可能發生逆轉，以表層海水電偶序設計的結構可能產生完全不同的腐蝕結果。因此，深海環境中，不僅要求了解金屬材料的腐蝕，還需要了解金屬的電偶腐蝕、應力腐蝕以及涂層的失效等方面的性能，必須開展實海試驗。

根據現有資料，文章MaterialsTestingintheDeepOcean(MaterialsProtection，1964)以及文章Corrosionofferrousalloysindeepseaenvironments(BritishCorrosionJournal，2002)等，可以知道，深海腐蝕試驗裝置可以分為兩種，一種以美國為代表，使用的是一種試樣框架座底的裝置。另一種方法是借助于海洋水文浮標進行腐蝕試驗。

針對第一種深海腐蝕試驗裝置，其試驗框架(稱為STU)沉在海底，其上連接專門的回收尼龍繩索，回收繩索平鋪于海底；另有一根較細的纜繩，頂端固定浮球，下部與沉塊相連固定在海底并與回收繩索相連。回收時，細纜繩與沉塊脫離，浮球帶細纜繩浮到水面，用細纜繩將打撈用的繩索拉到回收船上，借助于船上的絞車將框架拉到海面。這種裝置要求試驗場海底必須是面積較大的平坦硬質海泥，同時回收船要有較大噸位。

針對第二種深海腐蝕試驗裝置，其投放材料的種類和數量受到限制，一般每個深度只能投放幾種，十幾件試樣，而且試樣尺寸小；裝置的試樣框架只適合進行金屬的試驗，不能進行其他種類的腐蝕試驗。

以上兩種試驗裝置雖均適用于材料在深海海水中的腐蝕試驗，但是，從試驗效率和靈活性來說均不滿足日益增多的深海試驗需求。

發明內容

本發明的技術任務是解決現有技術的不足，提供一種高效串型深海環境試驗裝置，旨在用于500米～3000米深海海水環境中進行中長期深海環境暴露試驗，且能進行金屬材料多種形式的腐蝕老化試驗，以便更高效更靈活地開展深海環境試驗。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

高效串型深海環境試驗裝置，包括N根繩索、N-1個試樣框架、浮標和沉底錨塊，N是不小于3的自然數，所述的N-1個試樣框架將N根繩索連接成一條直線，且直線端部的其中一根繩索自由端連接著浮標，直線端部的另一根繩索自由端通過釋放器連接著沉底錨塊；所述試樣框架采用鈦或鈦合金制成，測試用的試樣模塊化安裝于試樣框架。使用時，根據海水深度選擇繩索的數量和長度，并用試樣框架連接成一條直線，同時，根據試樣的種類模塊化串聯于試樣框架的鈦棒，最后使沉底錨塊固定在海底，且浮標漂浮于海面。

進一步，當海洋深度過大時，為了保證試驗結果的準確性，所述的每根繩索上設置有浮球組。

考慮到深海的環境，優選所述浮球組為玻璃浮球組。

更進一步的，所述試樣框架包括一個長方形外框、多個L型結構的連接件和多根表面具有螺紋的鈦棒，多個連接件相互平行并一體焊接于長方形外框的內部，且連接件的其中一個側面還平行于長方形外框所處的平面內，連接件的該側面上開設有至少兩個U型開口，鈦棒垂直穿過連接件的U型開口，且鈦棒處于連接件外側的部分通過L型鎖定墊片和螺母的配合固定于連接件外表面，測試用的試樣模塊化安裝于鈦棒穿過連接件的部分；

所述長方形外框的寬度中部對稱設置有吊環，長方形外框通過吊環連接繩索。

具體的，鈦棒處于連接件外側的部分徑向開設有銷孔，當鈦棒通過L型鎖定墊片和螺母的配合固定于連接件外表面時，開口銷插入銷孔以防止螺母從鈦棒上脫離。

具體的，所述長方形外框的四個端部外側一體焊接有四根連接棒，所述的四根連接棒均分成兩組，每組連接棒與長方形外框的寬邊形成等腰三角形結構，吊環固定連接于每組連接棒的夾角端。