专利名称：一种在加载过程中实现同步干湿交替加速腐蚀的设备的制作方法
技术领域：
一种在加载过程中实现同步干湿交替加速腐蚀的设备 狱领域
本实用新型涉M属材料腐t^腐t^劳领域，具体为一种在加载过程中实 现同步干湿交替加速腐蚀的设备。它是一种可与疲劳机、慢拉伸设备相辅，实现 辦在疲劳、拉伸或漫拉伸过程中，同喊行干湿交替腐蚀的设备。也可以用于 模拟不同气候剝牛下控温控湿腐蚀疲劳、拉伸或慢拉伸实验，控鹏湿干湿交替 腐蚀实验，腐 劳过程中实现同步干湿交替加速腐蚀，慢拉伸过程中实现同步
干湿交替加速腐蚀。
背景駄
作为结构材料，耐候钢广泛应用于,、交Sii输、机械传输、支撑和桥梁 等领域。由于在大气中暴露^ffl的耐候钢表面会生成^^性锈层，PM:了大气对 钢的进一步腐蚀。裸露使用的耐候钢在服,程中不仅受到大气腐蚀作用同时还 要受到应力作用，其中有应力作用较小的情况，如应用在建筑、塔架、^!ii输 用车箱、集装箱等领域；有应力作用较大而且变化频繁的情况，如轨道、桥梁等 领域。
目前，对于金属构件在各种大气中发生腐蚀5嫁，除了采用现场挂片的方法， 国内夕卜学者大多采用实验室加速腐蚀的方法，艮[3在实验室内无载荷剝牛下模拟田 园气候、工业气候、海岸气候等各种大气腐蚀环境或不同气候的复仏氛，评定 金属材料的抗腐蚀性能。这种方法一般是在恒温恒湿不受倒可应力的实验制牛下 进行，育激在短时间内模拟得到金属构件在将来的服役大气环境中的腐蚀性能。 当要在模拟气氛中给试样加上一定的载荷，模拟试样同时受力、受腐蚀的服役环 境，即让i辦穀ij应力作用，并同时对離腐蚀段进行干湿交替加速腐蚀，还要 求，腐蚀段处于一定的湿度、温度范围时，目前还没有很好的方^^实现。也 就是说，载荷及大气腐蚀同时作用环境下金属构件的性能如何，目前还没有很好 的方法进行实^i平定
实用新型内容
本实用新型的目的在于,一种在加载过程中实现同步干湿交替加速腐蚀的 设备，使ftt实验室模拟金属构件受应力作用时在各种不同腐蚀气氛中的干湿交 替加速腐蚀实验成为可能，并在一定的温度、湿度环境中进行，对开展，力作 用下各种气候中材料的腐蚀性能研究、力学性能研究，提高我国材料构件的服役 安全性，可靠性和经济性有重要意义。
本实用新型,术方案如下
一种在加载过程中实现同步干湿交替加速腐蚀的设备，该设备包括控制系 统、控温體、控湿装置、喷雾體、腐蚀疲劳箱，控制系统输出端分别连驗 温装置、控湿装置、喷雾装置，控温装置、控湿装置、喷雾装置的输出端分别连 至腐 劳箱，疲劳机控帝孫统的输出端连驗劳机加载系统，疲劳机控制系统
m疲劳机加载系綱腐M劳箱内的離施加循环载荷。
戶腿控制系乡魏用继电器组合的时序电鹏制；或者，单片机的编禾雖制。 臓控温装置蹄驢感应驢；控湿装置貌湿度感应装置。 臓控温體貌加热體；控湿體魏增湿装置。
该设，制系统可以用继电器实现，也可以用单片机实现。本实用新型通过 控温装置、控湿體感应腐鹏劳箱内的驢湿度靴信号侮合控第孫统，再由 控制系统发出指令对腐臓劳箱内的驢湿度进行调节，实U^鹏湿。同时， 控审孫统的指令给喷雾装置，对腐鹏劳箱内加载i辦定时进行喷雾，实现干湿 交替加速腐蚀。
本实用新型 :腐 劳箱将加载，密封起来，在腐ttt劳箱内只暴露出
辦腐蚀段，或者将腐鹏劳箱尺寸做大，将疲劳机夹头封在腐鹏劳箱内(适 于耐腐蚀夹头)，以实i^，加载的同时进行加速腐蚀。
本实用新型m控温装置的，感i^s感应腐蚀疲劳箱内的温度，将信号
传送到控帝孫统，当驢低于控制系统所要求驢范围时，控制系统会启动控温 體给腐鹏劳箱增温；当鹏达到要求时，控帝孫统)I維受至IJ鹏感应装置传 来的信号，从而关闭控温装置。
本实用新型Mii控湿装置的M感应装置感应腐1^劳箱内的湿度，将信号
传送到控制系统，当湿度低于控审孫统所要求湿度范围时，控制系统会启动控湿 装置给腐蚀疲劳箱增湿；当湿度达到要求时，控制系统将接受到湿度感应装置传 来的信号，从而关闭控湿装置。
本实用新型通过喷雾装置对加载试样腐蚀段进行喷雾润湿。在喷电解质溶液润湿加载 表面后，试样会在控温控湿劍牛下逐渐千燥，实现一^P湿交替加
速腐蚀周次；之后iSA下一杆湿交替循环，适当的(根据实验设定)干湿交替 加速腐蚀周次后，用雾化去离子7jC冲洗，表面，以免积留过多盐分。干湿交替 加速腐鹏程中，喷雾时间及喷雾间隔时间由控帝孫统控制(单片机编禾雖制或 继电器控制)。
本实用新型ffi3i^K;件和掛S^件实现腐蚀疲劳箱内，和湿度可控，控 温、控湿元件将所测的信号传给控制系统，再il31控制回路对控温、掛驗置实 现运行及关闭控制，实现腐蚀疲劳箱内皿湿度可控。
本实用新型M^电器(或单片机编程)对喷雾装置的喷雾时间、喷雾间隔 时间以及喷去离子水雾的时间控制，对^W实现干湿交替加速腐蚀。
本实用新型设备应用于模拟不同气候割牛下控鹏鹏臓劳、拉伸或漫拉
伸实验，控MS湿干湿交替加速腐蚀实验；或者，腐tM劳过程中实现同步干湿 交替加速腐蚀；或者，慢拉伸过程中实现同步干湿交替加速腐蚀。 本实用新型的有益效果是
1、 本实用新型M^温，、控湿^g感应腐蚀疲劳箱内的皿旨把信号 传给控制系统，再由控制系统发出指令对腐 劳箱内的皿旨进行调节，实 现控MS湿。同时，由控制系统的指令对腐 劳箱内加载辦定时进4滩雾，
实现干湿交替腐蚀。
2、 本实用新型操作方便，简单。附属设备并不固定在控制柜上，方便组装
和拆卸。该控制系统可与倒可设备相连，用于其他用途，满m需。设錢制系
统可以用继电器组合控制实现(即时序电足維制)，也可以由单片mi^彌程控制。


图1.在加载过程中实现同步干湿交替加速腐蚀的设备示意图。
图2.，在腐 劳箱内示意图。 图3.主电路图。 图车1.，控制原理图。 图冬2.湿度控制原理图。
图5.干湿交替加速腐蚀60周次后，同步加载试样及未加载试样P鹏谱。 图6.干湿交替加速腐蚀60周次后，同步加载辦及未加载试样极化曲线。 图7.干湿交替加速腐蚀120周次后，同步加载i辦及未加载试样P且抗谱。图8.干湿交替加速腐蚀120周次后，同步加载i^及未加载i^f极化曲线。
图中，1控制系统；2控温装置；3控湿體；4喷雾體；5腐蚀疲劳箱； 6试样；7疲劳机加载系统；8疲劳丰鹏制系统；61加载试样；62未加载i辦。 具体实肺式
实施例1经济型MnCu耐候钢(专利号200510045624.6;公开号 CN1800428A)加载下同步干湿交替加速腐蚀60周次
1、 如图1所示，本实用新型设备主要包括控制系统1、控温装置2、控湿 装置3、喷雾装置4、腐,劳箱5、疲劳机加载系统7、疲劳m^制系统8，控 制系统1输出端分别连^S温體2、控湿装置3、喷雾體4，控温錢2、控 湿装置3、喷雾装置4的输出端分别连至腐 劳箱5，疲劳机控制系统8的输 出端连M劳机加载系统7，疲劳机控制系统8 M疲劳机加载系统7对腐 劳箱5内的，6施加循环载荷。
控制系统1 fflilg温錢2、控湿體3、喷雾装置4对腐鹏劳箱5内的 離6进行控鹏湿下的干湿交替加速腐蚀。其中，喷雾體4 3M雾化器产生 水雾；控湿装置3M:空气压縮机13产生气流，将喷雾装置4产生的7jC雾吹入 腐 劳箱5内，调节，环境的湿度；控温装置2M加热装置(如加热包 或热电耦、吹风机)将热风导入腐 劳箱5内，调节箱内温度。
另外，控温装置可以魏驢感应體；控湿装置可以棘f破感離置。 控温装置可以^W加热装置(加热包、热电耦或吹风机等)；控湿装置可以, 增湿装置(加湿机、雾化器或空气压縮机等)。控制系统,的喷雾装置包括盛 放电解质溶液的装置和盛放蒸馏水的装置，通过空气压縮机与磁力驱动循环泵 MP-IOR.W離雾器之一配合使用，将电解质溶液和蒸馏水雾化。
2、 如图1所示，疲劳机控制系统8同^M31加载系统7对腐 劳箱5内 的辦6施加循环载荷。
3、 如图2戶g，腐,劳箱内的加载i^61和未加载，62同时受到干 湿交替加速腐蚀作用。
4、 禾拥制备的在加载过程中实现同步干湿交替加速腐蚀的设雜制腐蚀疲 劳箱5内的温度为室温(25-3CTC)，相对湿度70"80%时，加载最大应力o max=210MPa，应力比R-0.05，频率FMHz，并同步在模拟海岸气候中干湿交替 加速腐蚀，经过20天，60周次干湿交替腐蚀后，测得MnCu耐候钢腐 劳及 未加载试样腐蚀P且抗谱(图5)、极化曲线(图6)。5、 图5、图6结果显示，利用制备的在加载过程中实5见同步干湿交替加速腐 蚀的设备进行钢的腐蚀疲劳实验，测试所得曲线光滑，结果稳定。与未加载i^f 腐蚀结果比较齢见测至咖载的影响，发现辦锈层阻抗增加，说明在单位加载时 间内，较低腐蚀周次时，加载能iSt腐蚀生成致密的锈层，提高钢的海岸气候腐 蚀能力。
6、 禾,制备的在加载过程中实现同步干湿交替加速腐蚀的设备进行钢的腐 劳实验，与未加载離腐蚀结果比较，观察到耐候钢锈层致密性良好，几乎 不存在浮锈，所观察到的铁锈大部分是坚固的贴紧钢基体的锈，这与经过长期暴 晒所得锈层相似，这说明本实验的相关性是良好的。
7、 禾,制备的在加载过程中实现同步干湿交替加速腐蚀的设备进行钢的腐 蚀疲劳实验，试样是出现了典型的腐tfet劳裂纹。由于腐蚀介质的作用，裂纹中 生成了锈。可以看到，裂纹是在点蚀坑形成的，明显的形成了裂纹钝化区和尖端 区。
实施例2经济型MnCu耐候钢(专利号200510045624.6;公开号 CN1800428A)力口载下同步干湿交替加速腐蚀120周次
1、 如图1所示，控制系统1MS温體2，控湿體3，喷雾錢4对腐 劳箱5内的试样6进行控，湿下的干湿交替加速腐蚀。
2、 如图1所示，疲劳机控制系统8同步iia加载系统7对腐1 劳箱5内 的辦6施加循环载荷。
3、 如图2所示，腐 劳箱5内的加载试样61和未加载，62同时受到 干湿交替加速腐蚀作用。
4、 利用制备的在加载过程中实现同步干湿交替加速腐蚀的设备控制腐蚀疲 劳箱5内的温度为室温(25-3CTC)，相对湿度70"80%时，加载最大应力o max-210MPa，应力比R-0.05，频率F-1Hz，并同步在模拟海岸气候中干湿交替 加速腐蚀，经过20天，120周次干湿交替腐鹏，测得MnCu耐候钢腐蚀疲劳 及未加载i辦腐蚀阻抗谱(图7)、极化曲线(图8)。
5、 图7、图8结果显示，禾,制备的在加载过程中实现同步干湿交替加速腐 蚀的设备进行钢的腐蚀疲劳实验，测试所得曲线光滑，结果稳定。与未加载试样 腐蚀结果比较齢见测至咖载的影响，即i辦锈层阻抗有所降低，说明在单位加载 时间内，在高的腐蚀周次时，加载使锈层部分破坏，但是锈层的阻抗依然很高，说明锈层的抗腐蚀能力依然很好。
6、禾拥制备的在加载过程中实现同步干湿交替加速腐蚀的设备进行钢的腐 蚀疲劳实验，与未加载 腐蚀结果比较，观察到在加载的作用下锈层较为疏松， 裂纹尺寸大，密度高，但内锈层与钢基体的结合依然良好，对耐候钢的抗腐蚀性 起重要作用。但可以观察到耐候钢锈层依然是很致密的，即使图中看到的那些存 在与钢基体平行的裂纹的锈，甚至那些4艘剥落的锈层也是非常致密的。
如图3所示，本实用新型控制系统主电路结构和各元件之间的连接关系如下
控制系统主要包括交流电源(AC电流)、开关K1、接触器(KM1、 KM2、 KM3)、熔断器(FU1、 FU2、 FU3、 FU4)等，舰开关K1，对各體供电。 控温装置、控湿装置、喷雾装置接通电源并同时受控制回 制，控温装置的控 制回路上设有接触器KM1 、熔断器FU1 ，控湿装置的控制回路上设有接触器KM2、 熔断器FU2，喷雾體的控制回路上设有接触器KM3、熔断器FU3。 220伏电 压经熔断器FU4后，经OT整流给控制回路供电。控制回路M接受温度、湿度 感应装置信号对控温装置、控湿装置进行工作控制，控制回路fflM电器或单片 机辦对喷雾體进行喷雾控制。
控制主电路的控制过程如下
合上开关K1，对设餘电。熔断器FU1 FU4对各设备进行短鹏护。接触 器KM1 KM3用以接通和分断负载，{跌运行中的设备，它与继电控制回路组合， 联锁相关设备。
如图车i所示，本实用新型控温装置为常规技术，ms控制原理如下
热电阻或热电偶的讯号经桥路处理后进行放大，放大后的讯号一路直接显示 被测鹏值，另一路与设定值比较经控制方式运算后，MM电器(或单片机) 输出。
如图4^2所示，本实用新型控湿装置为常规技术，M度控制原理如下 湿度繊冊号经桥路处理后进行放大，放大后的讯号一路直接显示被测驗 值，另一路与设定值比较经控制方式运算后，舰继电器(或单片机)输出。
权利要求1、一种在加载过程中实现同步干湿交替加速腐蚀的设备，其特征在于该设备包括控制系统、控温装置、控湿装置、喷雾装置、腐蚀疲劳箱，控制系统输出端分别连接控温装置、控湿装置、喷雾装置，控温装置、控湿装置、喷雾装置的输出端分别连至腐蚀疲劳箱，疲劳机控制系统的输出端连接疲劳机加载系统，疲劳机控制系统通过疲劳机加载系统对腐蚀疲劳箱内的试样施加循环载荷。
2、 按照权利要求1所述的在加载过程中实现同步干湿交替加速腐蚀的设备， 其特征在于控帝係纟棘用继电器组合的时序电路控制；或者，单片机的编程控 制。
3、 按照权利要求1所述的在加载过程中实现同步干湿交替加速腐蚀的设备，其特征在于控温装置蹄鹏感应驢；控湿装置接有湿度感应装置。
4、 按照权利要求1所述的在加载过程中实现同步干湿交替加速腐蚀的设备， 其特征在于控温装置t銪加热装置；控湿装置接有增湿装置。
专利摘要本实用新型涉及金属材料加速腐蚀及腐蚀疲劳领域，具体为一种在加载过程中实现同步干湿交替加速腐蚀的设备，使得在实验室模拟金属构件受应力作用时在各种不同腐蚀气氛中的干湿交替加速腐蚀实验成为可能。该设备包括控制系统、控温装置、控湿装置、喷雾装置、腐蚀疲劳箱，控制系统输出端分别连接控温装置、控湿装置、喷雾装置，控温装置、控湿装置、喷雾装置的输出端分别连至腐蚀疲劳箱，疲劳机控制系统的输出端连接疲劳机加载系统，疲劳机控制系统通过疲劳机加载系统对腐蚀疲劳箱内的试样施加循环载荷。本实用新型是一种可与疲劳机、慢拉伸设备相辅，实现试样在疲劳、拉伸或慢拉伸过程中，同步进行干湿交替腐蚀的设备。
文档编号G01N3/00GK201259481SQ200820015228
公开日2009年6月17日 申请日期2008年8月27日 优先权日2008年8月27日
发明者伟 柯, 雷 王, 董俊华 申请人:中国科学院金属研究所