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模擬動(dòng)態(tài)海水流速的陰極保護(hù)研究裝置及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開模擬動(dòng)態(tài)海水流速的陰極保護(hù)研究裝置及其應(yīng)用，由流速模擬裝置、電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置、流速測定裝置組成，流速模擬裝置利用泵、吸水管、出水管和外套管的配合，以使在電化學(xué)測量區(qū)域獲得穩(wěn)定的流速，由U型壓力計(jì)和畢托管組成的流速測定裝置測定流速，同時(shí)利用電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置獲取電化學(xué)測量區(qū)域內(nèi)樣品的電化學(xué)性質(zhì)。本發(fā)明的技術(shù)方案制作簡單，成本低，操作簡單。本發(fā)明能夠模擬0～20m/s流速下的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)，且沖刷過程只針對(duì)工作電極，不會(huì)使參比電極不穩(wěn)定，進(jìn)行不同角度、不同流速?zèng)_刷下典型海洋用鋼的陰極保護(hù)試驗(yàn)。
【專利說明】模擬動(dòng)態(tài)海水流速的陰極保護(hù)研究裝置及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電化學(xué)檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，更加具體地說，涉及一種模擬動(dòng)態(tài)海水流速的 陰極保護(hù)研究裝置及其在電化學(xué)檢測金屬海洋腐蝕行為中的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，由于海洋腐蝕而造成的損失越來越大，每年用在船舶、海上鉆井平臺(tái)的維 護(hù)費(fèi)用越來越高，對(duì)于海洋腐蝕的防護(hù)研究迫在眉睫。然而現(xiàn)在對(duì)于海水腐蝕的研究，大部 分局限在靜態(tài)海水狀態(tài)下。金屬在流動(dòng)海水與靜態(tài)海水的腐蝕有很大的差距：流速不同，該 不僅會(huì)導(dǎo)致溶液中溶解氧和金屬表層離子濃度的變化，而且會(huì)帶來泥沙、水流等對(duì)金屬的 物理沖擊，對(duì)試樣表面的保護(hù)膜有影響。因此，流速是海洋腐蝕不可忽視的一個(gè)影響因素。 目前，模擬流動(dòng)海水的方法有多種；旋轉(zhuǎn)沖刷方法、管流模擬沖刷方法、噴射式?jīng)_刷方法等， 相應(yīng)的裝置分別是旋轉(zhuǎn)圓盤沖刷腐蝕試驗(yàn)機(jī)、管流模擬試驗(yàn)裝置、噴射式空蝕試驗(yàn)裝置。旋 轉(zhuǎn)圓盤沖刷試驗(yàn)只能模擬較小的流速，而且流速較大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生縱潤，對(duì)試驗(yàn)有影響；管流 模擬較為復(fù)雜，且成本較大，并且試驗(yàn)材料需要是管狀，局限性大；一般的噴射式試驗(yàn)裝置 主要用于模擬空泡腐蝕，均不能很好的模擬流動(dòng)海水下施加陰極保護(hù)時(shí)金屬的腐蝕情況。 目前尚未有水槽式射流模擬流動(dòng)海水進(jìn)行陰極保護(hù)測試相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供模擬不同流速下的金屬陰極保護(hù)研 究的裝置，克服旋轉(zhuǎn)式的低流速模擬缺陷W及管流的設(shè)計(jì)復(fù)雜缺陷，實(shí)現(xiàn)不同大小的流速 模擬，來進(jìn)行陰極保護(hù)試驗(yàn)，裝置和操作簡單。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予W實(shí)現(xiàn)：
[0005] 模擬動(dòng)態(tài)海水流速的陰極保護(hù)研究裝置，由流速模擬裝置、電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置、流速 測定裝置組成，其中：
[0006] 所述流速模擬裝置包括水槽、粟、吸水管、出水管和外套管；在所述水槽的中央設(shè) 置電化學(xué)測量區(qū)域；所述吸水管的出水端口與粟相連，吸水管的進(jìn)水端口設(shè)置在水槽中； 所述出水管的進(jìn)水端口與粟相連，出水管的出水端口設(shè)置在水槽中，并與外套管的進(jìn)水端 口固定相連；所述外套管的出水端口設(shè)置在電化學(xué)測量區(qū)域的中央位置且靠近樣品固定 臺(tái)，且外套管的長度可調(diào)。該樣一來，粟由吸水管吸水，在出水管口獲得有一定初始流速的 水流，該流速的水流經(jīng)過可調(diào)長度的外套管，在外套管的出水端口獲得最終流速，即在樣品 附近形成模擬的流速，可通過調(diào)整粟的功率（粟的功率越大，初始流速越大）或者外套管的 長度（外套管長度越長，初始流速衰減的越嚴(yán)重），W在外套管的出水端口（即樣品附近） 形成模擬流速；
[0007] 所述流速測定裝置由壓力計(jì)與畢巧管組成，所述畢巧管的測量頭部設(shè)置在電化學(xué) 測量區(qū)域的中央位置且靠近樣品固定臺(tái)，所述畢巧管的測量頭部的中央與外套管的中央位 于同一水平面上；所述畢巧管的尾部十字口與壓力計(jì)相連，外套管出水端口的水流流經(jīng)樣 品后經(jīng)過畢巧管的測量頭部，產(chǎn)生一個(gè)壓力，反應(yīng)到壓力計(jì)上，通過壓力計(jì)計(jì)算出畢巧管測 量頭部的動(dòng)壓，利用下述公式測定樣品附近的流速；

【權(quán)利要求】
1. 模擬動(dòng)態(tài)海水流速的陰極保護(hù)研究裝置，其特征在于，由流速模擬裝置、電化學(xué)實(shí)驗(yàn) 裝置、流速測定裝置組成，其中： 所述流速模擬裝置包括水槽、泵、吸水管、出水管和外套管；在所述水槽的中央設(shè)置電 化學(xué)測量區(qū)域；所述吸水管的出水端口與泵相連，吸水管的進(jìn)水端口設(shè)置在水槽中；所述 出水管的進(jìn)水端口與泵相連，出水管的出水端口設(shè)置在水槽中，并與外套管的進(jìn)水端口固 定相連；所述外套管的出水端口設(shè)置在電化學(xué)測量區(qū)域的中央位置且靠近樣品固定臺(tái)，且 外套管的長度可調(diào)； 所述流速測定裝置由壓力計(jì)與畢托管組成，所述畢托管的測量頭部設(shè)置在電化學(xué)測量 區(qū)域的中央位置且靠近樣品固定臺(tái)，所述畢托管的測量頭部的中央與外套管的中央位于同 一水平面上；所述畢托管的尾部十字口與壓力計(jì)相連； 所述電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置包括試樣臺(tái)、三電極體系和電化學(xué)工作站，在所述試樣臺(tái)的上表 面上固定設(shè)置樣品、輔助電極和參比電極，試樣臺(tái)固定設(shè)置在電化學(xué)測量區(qū)域的中央，且樣 品與畢托管的測量頭部的中央、外套管的中央位于同一水平面上；所述三電極體系包括工 作電極（即樣品）、參比電極和輔助電極，將試樣臺(tái)上固定的樣品作為工作電極，所述三電 極體系與電化學(xué)工作站相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬動(dòng)態(tài)海水流速的陰極保護(hù)研究裝置，其特征在于，在所 述試樣臺(tái)上設(shè)置試樣固定架，用于安裝和固定試樣，且試樣固定架能夠相對(duì)于水平方向進(jìn) 行轉(zhuǎn)動(dòng)，以改變?cè)嚇訕悠繁砻媾c流動(dòng)海水流向的夾角，進(jìn)而模擬不同角度流動(dòng)海水的沖刷 實(shí)驗(yàn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的模擬動(dòng)態(tài)海水流速的陰極保護(hù)研究裝置，其特征在于， 所述壓力計(jì)為U型壓力計(jì)，所述畢托管的尾部十字口與壓力計(jì)通過軟導(dǎo)管相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的模擬動(dòng)態(tài)海水流速的陰極保護(hù)研究裝置，其特征在于， 在所述三電極體系中，所述參比電極為SCE電極，所述輔助電極為鉬電極，所述電化學(xué)工作 站為PARSTAT2273電化學(xué)工作站。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的模擬動(dòng)態(tài)海水流速的陰極保護(hù)研究裝置，其特征在于， 所述水槽為長方體，所述吸水管、出水管和外套管的直徑明顯小于水槽的長短高，即所述吸 水管、出水管和外套管的直徑與水槽的長短高相比，小一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)，與整個(gè)水槽相比， 吸水管、出水管和外套管的直徑較小，僅僅能夠在進(jìn)水端口和出水端口附近產(chǎn)生水流，這一 水流比較小且不會(huì)引起整個(gè)水槽內(nèi)水流的變化。
6. 如權(quán)利要求1或者2所述的模擬動(dòng)態(tài)海水流速的陰極保護(hù)研究裝置在陰極保護(hù)研究 中的應(yīng)用，其特征在于，泵由吸水管吸水，在出水管口獲得有一定初始流速的水流，該流速 的水流經(jīng)過可調(diào)長度的外套管，在外套管的出水端口獲得最終流速，即在樣品附近形成模 擬的流速，通過調(diào)整泵的功率或者外套管的長度，以在外套管的出水端口形成模擬流速；夕卜 套管出水端口的水流流經(jīng)樣品后經(jīng)過畢托管的測量頭部，產(chǎn)生一個(gè)壓力，反應(yīng)到壓力計(jì)上， 通過壓力計(jì)計(jì)算出畢托管測量頭部的動(dòng)壓，利用下述公式測定樣品附近的流速； V = k、/2.P/ P 式中：V-水流速（m/s); K一畢托管系數(shù)； P-通過畢托管測得的動(dòng)壓（Pa); P -流體（水）密度（kg/m3); 采用傳統(tǒng)的三電極體系，工作電極為樣品，輔助電極為Pt電極，參比電極為飽和甘汞 電極；將三電極固定在試樣臺(tái)，并保證樣品與畢托管的測量頭部的中央、外套管的中央位于 同一水平面上，接通PARSTAT2273工作站，即可測定不同流速下的極化曲線，不同流速、不 同陰極保護(hù)電位下的電化學(xué)阻抗譜，進(jìn)而得到相關(guān)腐蝕參數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置在陰極保護(hù)研究中的應(yīng)用，其特征在于，通過調(diào)整泵的 功率或者外套管的長度改變樣品所處的流速大小。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置在陰極保護(hù)研究中的應(yīng)用，其特征在于，通過轉(zhuǎn)動(dòng)試樣 固定架可改變?cè)嚇訕悠繁砻媾c流動(dòng)海水流向的夾角，進(jìn)而模擬不同角度流動(dòng)海水的沖刷實(shí) 驗(yàn)。
【文檔編號(hào)】G01N27/416GK104237358SQ201410515743
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】高志明, 劉曉玉, 修妍, 劉永長, 余黎明 申請(qǐng)人:天津大學(xué)