本发明专利技术提供一种高效串型深海环境试验装置，旨在用于500米～3000米深海海水环境中进行中长期深海环境暴露试验，且能进行金属材料多种形式的腐蚀老化试验，以便更高效更灵活地开展深海环境试验。该装置包括绳索、试样框架、浮标和沉底锚块，试样框架连接相邻绳索成一条直线，且直线一端连接着浮标，直线另一端通过释放器连接着沉底锚块；试样框架采用钛或钛合金制成，测试用的试样模块化安装于试样框架。本发明专利技术在500～3000米的海底进行试验，将多个试样框架连接成一串，将试样模块化安装于试样框架，试样框架间的距离根据试验要求的暴露深度灵活调整，可以同时在同一海域选用不同类型的试样、进行不同深度的暴露试验，减少海上作业时间和作业强度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海洋中试验装置
，具体地说是一种高效串型深海环境试验装置。
技术介绍
深海蕴藏着丰富的油气和矿产资源，据统计，全球的现有油气储备中，有三分之二来自深海。目前发达国家已经开始研发3000米左右深海油气开采技术和装备。中国海洋石油开发正在走向深海，南海石油储量非常丰富，但75%处在2000?3000米的深海，因此迫切需要开展相关深海装备设计研发。深海工程装备的服役环境是在上千米深的海水中，装备的材料不仅受到海水的侵蚀，同时还受到海水的静压力作用，装备在表层海水环境中普遍采用的涂层防护方法，在深海压力条件下特别是在压力交变条件下会发生涂层的剥离失效，同时，装备结构复杂，由不同种材料组成，在海水条件下极易发生电偶腐蚀，由于深海中环境因素与表层不同，电偶的极性可能发生逆转，以表层海水电偶序设计的结构可能产生完全不同的腐蚀结果。因此，深海环境中，不仅要求了解金属材料的腐蚀，还需要了解金属的电偶腐蚀、应力腐蚀以及涂层的失效等方面的性能，必须开展实海试验。根据现有资料，文章Materials Testing in the Deep Ocean (Mater ial sProtect1n，1964)以及文章Corros1n of ferrous alloys in deep sea environments(British Corros1n Journal，2002)等，可以知道，深海腐蚀试验装置可以分为两种，一种以美国为代表，使用的是一种试样框架座底的装置。另一种方法是借助于海洋水文浮标进行腐蚀试验。针对第一种深海腐蚀试验装置，其试验框架(称为STU)沉在海底，其上连接专门的回收尼龙绳索，回收绳索平铺于海底；另有一根较细的缆绳，顶端固定浮球，下部与沉块相连固定在海底并与回收绳索相连。回收时，细缆绳与沉块脱离，浮球带细缆绳浮到水面，用细缆绳将打捞用的绳索拉到回收船上，借助于船上的绞车将框架拉到海面。这种装置要求试验场海底必须是面积较大的平坦硬质海泥，同时回收船要有较大吨位。针对第二种深海腐蚀试验装置，其投放材料的种类和数量受到限制，一般每个深度只能投放几种，十几件试样，而且试样尺寸小;装置的试样框架只适合进行金属的试验，不能进行其他种类的腐蚀试验。以上两种试验装置虽均适用于材料在深海海水中的腐蚀试验，但是，从试验效率和灵活性来说均不满足日益增多的深海试验需求。
技术实现思路
本专利技术的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种高效串型深海环境试验装置，旨在用于500米?3000米深海海水环境中进行中长期深海环境暴露试验，且能进行金属材料多种形式的腐蚀老化试验，以便更高效更灵活地开展深海环境试验。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:高效串型深海环境试验装置，包括N根绳索、N-1个试样框架、浮标和沉底锚块，N是不小于3的自然数，所述的N-1个试样框架将N根绳索连接成一条直线，且直线端部的其中一根绳索自由端连接着浮标，直线端部的另一根绳索自由端通过释放器连接着沉底锚块;所述试样框架采用钛或钛合金制成，测试用的试样模块化安装于试样框架。使用时，根据海水深度选择绳索的数量和长度，并用试样框架连接成一条直线，同时，根据试样的种类模块化串联于试样框架的钛棒，最后使沉底锚块固定在海底，且浮标漂浮于海面。进一步，当海洋深度过大时，为了保证试验结果的准确性，所述的每根绳索上设置有浮球组。考虑到深海的环境，优选所述浮球组为玻璃浮球组。更进一步的，所述试样框架包括一个长方形外框、多个L型结构的连接件和多根表面具有螺纹的钛棒，多个连接件相互平行并一体焊接于长方形外框的内部，且连接件的其中一个侧面还平行于长方形外框所处的平面内，连接件的该侧面上开设有至少两个U型开口，钛棒垂直穿过连接件的U型开口，且钛棒处于连接件外侧的部分通过L型锁定垫片和螺母的配合固定于连接件外表面，测试用的试样模块化安装于钛棒穿过连接件的部分；所述长方形外框的宽度中部对称设置有吊环，长方形外框通过吊环连接绳索。具体的，钛棒处于连接件外侧的部分径向开设有销孔，当钛棒通过L型锁定垫片和螺母的配合固定于连接件外表面时，开口销插入销孔以防止螺母从钛棒上脱离。具体的，所述长方形外框的四个端部外侧一体焊接有四根连接棒，所述的四根连接棒均分成两组，每组连接棒与长方形外框的宽边形成等腰三角形结构，吊环固定连接于每组连接棒的夹角端。具体的，测试用的试样为材料标准试样，多个材料标准试样通过第一绝缘套串联套设于同一根钛棒上，第一绝缘套的两端还相对设置有螺纹连接于钛棒的第一螺母，以防止多个材料标准试样从第一绝缘套上脱离。具体的，测试用的试样为电偶腐蚀试样，电偶腐蚀试样的阳极试样和阴极试样通过第二绝缘套串联于同两根钛棒上，且阳极试样和阴极试样之间连接有导线;第二绝缘套的两端还相对设置有螺纹连接于钛棒的第二螺母，以防止电偶腐蚀试样从第二绝缘套上脱离。具体的，测试用的试样为涂层试样，同一根钛棒上套设有多个第三绝缘套，涂层试样位于多根钛棒围成的空间内，且涂层试样的边缘恰好卡接于两个第三绝缘套之间的间隙内；第三绝缘套的两端还相对设置有螺纹连接于钛棒的第三螺母，旋转第三螺母以调节两个第三绝缘套之间的间隙，防止涂层试样从间隙内脱离；卡接同一个涂层试样的多根钛棒轴端连接有一个固定板，所述固定板远离涂层试样的表面垂直设置有两根固定杆。本专利技术的高效串型深海环境试验装置与现有技术相比所产生的有益效果是:本专利技术结构简单紧凑，将多个试样框架连接成一串，试样框架间的距离根据试验要求的暴露深度灵活调整，可以同时在同一海域进行不同深度的暴露试验，可以进行金属材料的常规腐蚀、电偶腐蚀、应力腐蚀以及涂层的老化等性能的评价研究，获取相关数据，为石油矿产开采、海底管线等深海装备的选材、设计以及进行室内模拟深海环境腐蚀研究提供基本数据保证；本专利技术可以在不同深度选用不同类型的试样，并根据试样本身的性质安装于试样框架，提高试验效率，同时，不同类型的试样模块化安装于试样框架的钛棒，在需要部分更换试样时，能方便高效的进行试样的模块化更换，减少海上作业时间和作业强度；本专利技术在使用过程中利用小型船舶进行布放和回收，操作简便，节省试验费用和时间；在500?3000米的海底进行试验，本专利技术可以根据选用试样框架的个数，使其一共承载100?120件试样，保证试验数据的准确度。【附图说明】附图1是本专利技术的结构示意图；附图2是图1中试样框架的放大结构示意图；附图3是图2中钛棒和连接件的放大结构爆炸图；附图4是材料标准试样模块化串联安装于图3中两根钛棒的局部结构示意图；附图5是电偶腐蚀试样模块化串联安装于图3中两根钛棒的局部结构示意图；附图6是涂层试样模块化串联卡接于四根钛棒的局部结构示意图；附图7是应力腐蚀试样安装于两块钛板的局部结构主视图；附图8是图7的结构俯视图；附图9是图7的左视剖视图。图中各标号表示:100、绳索，200、试样框架，300、浮标，400、沉底锚块，500、释放器，600、玻璃浮球组，700、材料标准试样，800、电偶腐蚀试样，900、涂层试样，1000、应力腐蚀试样；201、长方形外框，202、连接件，203、钛棒，204、U型开口，205、螺母，206、L型锁定垫片，207、销孔，208、开口销，20本文档来自技高网...
【技术保护点】
高效串型深海环境试验装置，其特征在于，包括N根绳索、N‑1个试样框架、浮标和沉底锚块，N是不小于3的自然数，所述的N‑1个试样框架将N根绳索连接成一条直线，且直线端部的其中一根绳索自由端连接着浮标，直线端部的另一根绳索自由端通过释放器连接着沉底锚块；所述试样框架采用钛或钛合金制成，测试用的试样模块化安装于试样框架。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭为民，范林，侯健，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37
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