[發明專利]一種塑料耐液體性能規模化實驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201810061956.0
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108037066A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 李茂東;葉偉文;黃國家;翟偉;李仕平;吳文棟;涂欣;辛明亮;王志剛;何勃
• 申請（專利權）人: 廣州特種承壓設備檢測研究院
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 譚英強

本發明公開了一種塑料耐液體性能規模化實驗裝置及方法，包括收納槽和試管架，收納槽具有腐蝕腔和恒溫腔，腐蝕腔處于中間位置，恒溫腔環繞腐蝕腔，腐蝕腔和恒溫腔之間具有可傳熱的隔板，恒溫腔內設有恒溫系統和可以攪動水的循環系統，試管架安裝到腐蝕腔內，試管架上具有若干組圓孔和試樣管，試樣管的上端設有試樣管蓋，試樣管蓋具有若干個穿孔，試樣管的下端具有若干穿孔，各試樣管蓋的高度均低于腐蝕腔的高度，收納槽的底部與試管架的下端之間設有攪拌裝置。該方案能夠同時展開多樣條、多材料、恒溫、多周期、流動狀態的材料腐蝕試驗，而且能耗低、操作簡單、拓展方便。此發明用于塑料腐蝕實驗裝置領域。

技術領域

本發明涉及塑料腐蝕實驗裝置領域，特別是涉及一種塑料耐液體性能規模化實驗裝置及方法。

背景技術

隨著石油化學工業的快速發展，石油深加工技術日益完善，塑料制品種類日趨多樣化、產量迅速增加。塑料管以其密度小、耐腐蝕、阻力小、易安裝、造價低、節約能源的顯著優勢得到管道工程界的廣泛應用。自20世紀50年代起，發達國家塑料管制造商與管道工程界進行了大量合作，促使塑料管在管道工程中占了重要地位，其材料也以塑料鋼的趨勢不斷發展。我國自20世界60年代開始研制和使用塑料管，80年代塑料管開始在城鎮燃氣運輸中應用。由于我國能源結構調整和清潔能源政策的實施以及城鎮化建設的不斷推進，天然氣的使用量逐年增加，促使塑料燃氣管道的應用量不斷攀升。2014年我國塑料管道生產為1300萬噸，較2013年行業整體增長為7.44％，塑料管道的市場占有率在所有材料管道中的比例為40～ 50％左右。近幾年來，住房城鄉建設行業一直是塑料管道的主要應用領域之一，每年塑料管道工程用量大約在300～400萬噸，其中市政工程管道約占2/3，建筑工程管道約占1/3，塑料管道在住房城鄉建設行業中的累積使用量達到4000萬噸左右。

塑料作為一種耐腐蝕新型材料廣泛應用于管道運輸及耐腐蝕容器方面，但是塑料并非完全不會腐蝕。金屬材料使用過程中的主要失效模式之一的腐蝕失效在塑料應用中同樣存在，在復雜的環境及運輸介質的共同作用，塑料管道和容器也會受介質的長期腐蝕破壞進而發生失效。塑料的腐蝕形態相對于金屬材料有較大差異，金屬中常見的腐蝕形態在非金屬材料中幾乎不存在。因此，塑料的腐蝕機理也相對簡單。在材料和環境選擇設計合理的條件下，塑料的腐蝕主要分為物理腐蝕和化學腐蝕兩大類。

物理腐蝕是塑料管在介質中受到介質分子的作用使塑料部件表面分子松動，原理是介質分子直接接觸的表面大分子逐漸松動離開塑料部件表面而進入介質，最終使塑料部件表面松動、厚度減小，這個過程由淺入深，塑料部件的強度逐漸降低，直至塑料部件失效。物理腐蝕過程一般可分為兩個階段進行。第一階段：塑料在介質中受到介質溫度或壓力等因素的作用后，介質部分分子變得活躍并“攻擊”塑料表面大分子間隙，使塑料的大分子鏈節松動，呈現塑料表面的溶脹。第二階段:在介質分子的“攻擊”下，塑料表面的大分子被迫“拉下”進入介質，完成腐蝕過程。物理腐蝕并非機械地使塑料表面大分子一層一層脫離塑料本身進入介質，還跟塑料的分子排列結構的有序性程度相關，同時也有可能伴隨著化學腐蝕的過程。

化學腐蝕是在介質分子的作用下，塑料的高分子結構被破壞或起化學反應，生成其他物質進入介質而導致塑料制品的物理和化學性質及力學性能發生變化，比如強度降低、壽命減小甚至失效，化學腐蝕主要表現為失重、變色、氧化及分解。化學腐蝕最具代表性的是取代基反應，塑料材料分子結構中側基官能團受活性介質作用發生氧化、硝化、氯化、磺化等取代反應導致材料耐腐蝕性能下降，材料的力學性能變差。另外塑料分子間交聯反應也會導致材料脆化、硬化。

腐蝕失效作為塑料的一種重要失效模式，但其相關研究的基礎數據較少，針對塑料件耐不同介質浸泡腐蝕的實驗方法與實驗裝置不夠完善。塑料浸泡腐蝕實驗應用較為廣泛的是 GB/T 11547-2008塑料-耐液體化學試劑性能的測定標準。此標準對塑料耐腐蝕浸泡實驗所需試液類型與用量、浸泡時間與溫度、試樣類型、實驗步驟以及實驗前后試樣的尺寸、質量與體積作了詳細的規定，并且推薦了浸泡腐蝕實驗的實驗裝置。