【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冲刷腐蚀试验设备，具体涉及一种阴极保护条件下水工钢闸门冲刷腐蚀模拟测试装置。
技术介绍
1、水工钢闸门是保障水闸、水电站、水库等水工建筑物安全运行的重要金属结构，通常服役于水下浸没或频繁的干湿交替的环境中，长期遭受水浪、泥沙、冰凌等腐蚀因素的复杂耦合作用，不可避免地会发生腐蚀破坏。尤其对于泥沙含量高的水域，含沙水流以一定角度和速度持续冲击钢闸门，会加剧闸门表面涂层的损伤及门体的冲刷腐蚀。
2、在力学损伤和腐蚀的交互作用下，冲刷腐蚀造成的金属材料总失重包括纯腐蚀、纯冲刷、腐蚀对冲刷的影响和冲刷对腐蚀的影响4个部分。目前，研究冲刷腐蚀的试验装置主要有旋转式、喷射式和管流式三种。
3、中国专利申请202211102869.8公开了一种海水-冰晶双相流旋转式冲刷腐蚀试验装置，通过旋转盘带动工作电极在测试溶液中高速转动，模拟船舶冷却系统中海水/冰晶液固双相流体呈现出不同的流动特征及冲刷腐蚀情况。
4、中国专利201620780097.7公开了一种多相流冲蚀空蚀及腐蚀综合实验台数据采集及控制装置，通过高压渣浆泵将料浆高速喷射到试件表面，形成冲刷作用。
5、中国专利202310046623.1针对管路内壁的流动介质冲刷腐蚀，公开了一种管段式海水管路腐蚀试验测试装置。上述这几类试验装置通常是流体与试件间以恒定的速度相对运动，产生平行于试件表面的冲刷剪切作用。然而，水工钢闸门在启闭过程中，其表面则同时存在水流垂直入射冲击和平行冲刷剪切的作用，而且在不同的开度下，闸门底缘处流态复杂，过流
6、因此，上述传统的试验装置在模拟水工钢闸门复杂的冲刷腐蚀工况方面存在很大的局限性，而目前仍未见到有相关技术的报道。此外，为了明确冲刷腐蚀过程中的主导破坏机制，需要分别测定纯腐蚀、纯冲刷及总冲刷腐蚀的失重数据。目前报道的冲刷腐蚀试验装置，可以用于评价冲刷腐蚀材料总失重，但是在试验中未抑制腐蚀的发生，不能实现对冲刷单因素作用的测试。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是：提供一种阴极保护条件下水工钢闸门冲刷腐蚀模拟测试装置，能够利用旋转搅拌装置、循环泵和流量控制模块形成稳定的出射水流，通过开度和角度控制装置改变试件处水流速度和冲角，有效模拟水工钢闸门运行时的冲刷腐蚀情况，并能在外加电流阴极保护条件下对试件的纯冲刷失重进行准确地实验测试。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种阴极保护条件下水工钢闸门冲刷腐蚀模拟测试装置，包括腐蚀介质循环系统、流量控制模块、实验槽、试件装夹台、试件传动系统、外加电流阴极保护系统及机架7个部分。所述腐蚀介质循环系统，为腐蚀介质储存、回收及循环装置，用于驱动腐蚀介质循环输送；所述流量控制模块，用于实现腐蚀介质以不同的流动速度冲击试件；所述实验槽，用于获得稳定的线性水流流速和进行冲刷腐蚀测试；所述试件装夹台用于安装固定试件；所述试件传动系统，用于带动试件升降、旋转，控制试件开度及其与腐蚀介质的冲击角度；所述外加电流阴极保护系统，用于抑制冲刷腐蚀试验中试件的腐蚀。
3、进一步地，所述机架为钢质框架结构，所述腐蚀介质循环系统安装在所述机架下方，包括通过管道依次连接的腐蚀介质储存容器、循环泵；所述管道为非金属材质，通过u型管夹固定在所述机架上；所述腐蚀介质回收容器底部安装有旋转叶片，所述旋转叶片的转动轴由交流电动机提供动力进行旋转。
4、所述流量控制模块为电磁流量计，通过法兰一端与管道连接，另一端与所述实验槽紧固相连；所述实验槽为长方体开口槽，底座固定在所述机架上，一端底部开孔，将水流收集至所述腐蚀介质回收容器。
5、更进一步地，所述电磁流量计的流速控制范围2m/s～10m/s。
6、所述实验槽使用有机玻璃或石英玻璃等非金属材质制作，避免影响阴极保护电流效率。
7、所述试件传动系统，包括升降平移台、旋转角度台；所述试件装夹台的迎水面和底端面开有凹槽，采用非金属螺丝固定在所述升降平移台的滑块上；所述升降平移台通过连接件固定在所述旋转角度台上，所述滑块由滚珠丝杆控制沿直线滑轨上下滑动，通过所述升降平移台两侧刻度标尺控制开启高度；所述旋转角度台通过螺丝固定在所述实验槽侧壁内侧，通过手动旋钮控制蜗轮蜗杆机构，驱动所述试件装夹台顺着水流方向旋转至设定角度。
8、更进一步地，所述试件装夹台迎水面及底端面设有凹槽，凹槽内各设有2个定位螺纹孔，采用非金属螺丝，通过定位孔将同样开有2个孔的竖向试件和水平试件分别固定在所述试件装夹台的迎水面和底端面的凹槽内。
9、所述外加电流阴极保护系统，包括恒电位仪、辅助阳极、参比电极及连接导线。所述恒电位仪的正极端子用导线连接所述辅助阳极，负极端子用导线连接所述竖向试件和所述水平试件，参比电极端子用导线连接所述参比电极；所述辅助阳极采用混合金属氧化物阳极，用塑料绝缘扣件固定在所述实验槽侧壁内侧上；所述参比电极采用铜/饱和硫酸铜参比电极或银/氯化银参比电极，用塑料绝缘扣件固定在所述试件装夹台的表面；所述竖向试件和所述水平试件为同尺寸大小的长方体试件，试件测试面设有2个定位通孔，采用非金属螺丝穿过定位通孔将试件固定在所述试件装夹台上；所述竖向试件测试面的对表面和所述水平试件测试面的长边邻侧面的中心位置各设有1个螺纹孔，可拧入螺纹接线柱用于引出导线，与所述恒电位仪的负极端子连接。
10、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
11、(1)本专利技术提供的一种阴极保护条件下水工钢闸门冲刷腐蚀模拟测试装置，通过电磁流量计控制试件迎水面来流的线性水流速度，可调节试件升降开度，获得底缘处不同的过流速度，且水流与试件的冲角通过旋转试件实现连续调节，有效模拟了含沙水流对平板钢闸门和弧形钢闸门的冲刷腐蚀工况。
12、(2)本专利技术装置在实验中可以对试件施加阴极保护，抑制试件腐蚀的发生，可对纯冲刷失重做出更为准确实际的测试。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种阴极保护条件下水工钢闸门冲刷腐蚀模拟测试装置，其特征在于：包括机架(1)、腐蚀介质循环系统、流量控制模块(15)、实验槽(17)、试件装夹台(24)、试件传动系统(34)和外加电流阴极保护系统(11)；所述腐蚀介质循环系统设置于机架(1)内部，用于驱动腐蚀介质循环输送，所述腐蚀介质循环系统通过流量控制模块(15)将腐蚀介质输送到实验槽(17)中；所述流量控制模块(15)用于实现腐蚀介质以不同的流动速度冲击试件；所述实验槽(17)用于获得稳定的线性水流流速和进行冲刷腐蚀测试；所述试件装夹台(24)和试件传动系统(34)设置于所述实验槽(17)中，所述试件装夹台(24)用于安装固定试件；所述试件传动系统(34)用于带动试件升降、旋转，控制试件开度及其与腐蚀介质的冲击角度；所述外加电流阴极保护系统(11)设置于机架(1)内部，用于抑制冲刷腐蚀试验中试件的腐蚀。
2.根据权利要求1所述的一种阴极保护条件下水工钢闸门冲刷腐蚀模拟测试装置，其特征在于：腐蚀介质循环系统包括通过管道依次连接的腐蚀介质储存容器(5)、循环泵(12)；腐蚀介质储存容器(5)为圆筒形，顶部开口，放
3.根据权利要求1所述的一种阴极保护条件下水工钢闸门冲刷腐蚀模拟测试装置，其特征在于：实验槽(17)为长方体开口槽，固定于机架(1)顶部；实验槽(17)一端近底板处设有进水孔(16)，底板上设有实验槽排水孔(6)；实验槽(17)底板采用变截面厚度，两端厚度不同，中间通过圆弧截面连接，且圆弧截面与旋转角度台(32)的环形盘(33)为同心圆弧，可实现竖向试件(22)和水平试件(23)在实验槽(17)内旋转。
4.根据权利要求1所述的一种阴极保护条件下水工钢闸门冲刷腐蚀模拟测试装置，其特征在于：试件传动系统(34)的旋转角度台(32)固定在实验槽(17)的侧壁内侧，沿环形盘(33)外径设有旋转角度标尺，通过蜗杆旋钮31控制环形盘(33)逆时针旋转；升降平移台(28)采用连接件(30)固定在旋转角度台(32)的环形盘(33)表面上，底端与旋转角度台(32)底端平齐；利用滚珠丝杆(26)的丝杆旋钮(27)控制滑块(25)沿直线滑轨上下滑动，通过升降平移台(28)两侧刻度标尺(29)控制开启高度，当滑块(25)处于升降平移台(28)最低点时，试件装夹台(24)底端面与实验槽(17)底板上表面闭合，模拟闸门完全关闭状态。
5.根据权利要求4所述的一种阴极保护条件下水工钢闸门冲刷腐蚀模拟测试装置，其特征在于：试件装夹台(24)采用非金属螺丝固定在升降平移台(28)的滑块(25)上，试件装夹台(24)迎水面和底端面设有凹槽，凹槽内各设有2个定位螺纹孔，采用非金属螺丝通过竖向试件定位通孔(37)将竖向试件(22)固定在试件装夹台(24)的迎水面凹槽内，通过水平试件定位通孔(39)将水平试件(23)固定在底端面凹槽内，要求试件测试面与凹槽顶面平齐，能够同时进行垂直水流和平行水流2个方向上的冲刷腐蚀实验。
6.根据权利要求5所述的一种阴极保护条件下水工钢闸门冲刷腐蚀模拟测试装置，其特征在于：竖向试件(22)测试面的对表面的中心位置设有1个竖向试件螺纹孔(38)，水平试件(23)测试面的长边邻侧面的中心位置设有1个水平试件螺纹孔(40)，能够分别拧入竖向试件接线柱(35)和水平试件接线柱(36)，在施加外加电流阴极保护时与恒电位仪负极端子用导线连接。
7.根据权利要求5所述的一种阴极保护条件下水工钢闸门冲刷腐蚀模拟测试装置，其特征在于：外加电流阴极保护系统(11)的恒电位仪，固定在机架(1)的框架结构内，设有正极端子、负极端子和参比电极端子，辅助阳极(19)和参比电极(20)通过导线分别连接恒电位仪的正极端子和参比电极端子，竖向试件(22)和水平试件(23)通过导线并联后与恒电位仪的负极端子连接，通过恒电位仪调节输入电流，为竖向试件(22)和水平试件(23)提供阴极保护，避免其发生腐蚀。
8.根据权利要求7所述的一种阴极保护条件下水工钢闸门冲刷腐蚀模拟测试装置，其特征在于：辅助阳极(19)为混合金属氧化物阳...
【技术特征摘要】
1.一种阴极保护条件下水工钢闸门冲刷腐蚀模拟测试装置，其特征在于：包括机架(1)、腐蚀介质循环系统、流量控制模块(15)、实验槽(17)、试件装夹台(24)、试件传动系统(34)和外加电流阴极保护系统(11)；所述腐蚀介质循环系统设置于机架(1)内部，用于驱动腐蚀介质循环输送，所述腐蚀介质循环系统通过流量控制模块(15)将腐蚀介质输送到实验槽(17)中；所述流量控制模块(15)用于实现腐蚀介质以不同的流动速度冲击试件；所述实验槽(17)用于获得稳定的线性水流流速和进行冲刷腐蚀测试；所述试件装夹台(24)和试件传动系统(34)设置于所述实验槽(17)中，所述试件装夹台(24)用于安装固定试件；所述试件传动系统(34)用于带动试件升降、旋转，控制试件开度及其与腐蚀介质的冲击角度；所述外加电流阴极保护系统(11)设置于机架(1)内部，用于抑制冲刷腐蚀试验中试件的腐蚀。
2.根据权利要求1所述的一种阴极保护条件下水工钢闸门冲刷腐蚀模拟测试装置，其特征在于：腐蚀介质循环系统包括通过管道依次连接的腐蚀介质储存容器(5)、循环泵(12)；腐蚀介质储存容器(5)为圆筒形，顶部开口，放置于实验槽排水孔(6)正下方，其一侧筒壁底部处设有排水孔(9)，与循环泵(12)的管道(10)法兰连接；腐蚀介质储存容器(5)的底板上设有搅拌叶片(7)，搅拌叶片(7)的转动轴(8)由交流电动机(3)通过传动皮带(4)带动皮带轮旋转驱动，交流电动机(3)通过交流电机接入端(2)接入市电供电；循环泵(12)一端的管道(10)与排水孔(9)连接，另一端的管道通过u型管夹(14)固定在机架(1)的侧面，管道末端与流量控制模块(15)的一侧法兰连接；循环泵(12)通过循环泵交流电接入端(13)与市电连接。
3.根据权利要求1所述的一种阴极保护条件下水工钢闸门冲刷腐蚀模拟测试装置，其特征在于：实验槽(17)为长方体开口槽，固定于机架(1)顶部；实验槽(17)一端近底板处设有进水孔(16)，底板上设有实验槽排水孔(6)；实验槽(17)底板采用变截面厚度，两端厚度不同，中间通过圆弧截面连接，且圆弧截面与旋转角度台(32)的环形盘(33)为同心圆弧，可实现竖向试件(22)和水平试件(23)在实验槽(17)内旋转。
4.根据权利要求1所述的一种阴极保护条件下水工钢闸门冲刷腐蚀模拟测试装置，其特征在于：试件传动系统(34)的旋转角度台(32)固定在实验槽(17)的侧壁内侧，沿环形盘(33)外径设有旋转角度标尺，通过蜗杆旋钮31控制环形盘(33)逆时针旋转；升降平移台(28)采用连接件(30)固定在旋转角度台(32)的环形盘(33)表面上，底端与旋转角度台(32)底端平齐；利用滚珠丝杆(26)的丝杆...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭飞，秦永坤，王永刚，李岩，王达，张丽慧，王涛，王泽，纪玉翔，
申请(专利权)人：山东黄河勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。