本发明专利技术公开了一种可测量、调节氧含量的深海腐蚀试验装置。该装置设计氧探头对腐蚀反应前后的腐蚀液氧含量进行精确测量，再通过流量计测量出反应的腐蚀液体积，从而可以计算出反应前后的腐蚀液氧损失，来表征材料对腐蚀液中氧的敏感度。同时该装置采用将高精度探头布置在高压釜外的结构设计，得以在常压下工作，保证了其测量精度。另外该装置将储液罐置于调氧罐之上，先将调氧罐中腐蚀液通过增压泵充满高压釜中进行反应，待第一次反应结束后，将反应后的腐蚀液排到储液罐中贮存，再将调氧罐中剩余的腐蚀液充满高压釜进行第二次反应，然后将调氧罐中的液体排空，最后利用高度差将储液罐中的液体排入调氧罐中，实现“一次加液，两次测量”。
【技术实现步骤摘要】
一种可测量、调节腐蚀液氧含量的深海腐蚀试验装置
本专利技术涉及一种深海环境条件下的试验装置，主要可以模拟在不同海洋深度条件下的压力、温度和氧含量特征，也可将压力、温度和氧含量三个参数任意匹配，从而模拟在海洋特殊环境下的实际工况(如海洋中的贫氧、富氧区等)，属于腐蚀材料技术试验装置领域。
技术介绍
随着21世纪各国经济的不断发展，陆地资源已日趋紧张。因此，人类再一次将发展的目光投向海洋。海洋面积占地球总面积的71%，其中深海更是蕴藏着重要的油气、多金属结核、富钴结壳、多金属硫化物、天然气水合物等新型矿产以及极为丰富的海洋生物资源，其经济总价值是陆地资源总价值的数十倍，因此成为了各国高科技竞争的重要舞台。更为重要的是，它还关系到很多沿海国家的国家安全，从而倍受重视。基于以上众多因素，深海探测器、深海空间站、水下机器人以及潜艇等深海潜水器的研发和探究工作层出不穷。然而制约人们深海工程的一个重要瓶颈就是这些潜水器的基体材料服役问题。腐蚀问题是安全服役问题的重中之重。由于深海实验对装备仪器等要求较高，且深海环境存在着诸多不确定因素(如海底火山、深海洋流、厌氧生物等)，这就造成实海挂样施放和回收等诸多困难，且实验结果离散性较大，又由于深海实验涉及许多领土资源等敏感问题，因此相关深海装备材料腐蚀的研究并不多见。基于以上诸多因素，造成深海腐蚀的研究长期停滞不前。然而由于深海工程等对材料的性能要求不断提高，因此关于深海耐蚀材料的研究也就迫在眉睫。因此，本专利技术装置主要针对不同深度下海水的实际工况，实现压力、温度和氧含量三个重要海水参数的任意匹配，为海洋实际工况(特别是深海工况)提供稳定的实验条件。本专利技术的设计思想是:采用高精度测氧探头对腐蚀液体的氧浓度进行测量，再通过闭环控制系统利用活性海绵铁对腐蚀液氧浓度进行调节，待达到氧浓度的设定值之后将腐蚀液打入压力釜内进行反应，利用电化学工作站对模拟深海条件下的试样进行电化学测量，待反应结束后将反应后的腐蚀液体再次利用高精度测氧探头进行氧浓度测量，根据反应前后的氧浓度差来计算反应过程中的氧损失，从而计算测试材料的吸氧能力。国内一些实验设备基本可以满足对腐蚀液体的压力和温度的控制，而对溶解氧的精确测量与控制还没有相关专利和文献报道。
技术实现思路
本专利技术目的在于实现对腐蚀液体(主要是海水)压力、温度和氧含量三个参数的测量、调节和任意匹配。一种可测量、调节氧含量的深海腐蚀试验装置，其特征在于:该装置包括加料罐，加料罐通过有减氧罐的支路，或者增氧支路连接到调氧罐；氧探头设置在调氧罐中，将测量的含氧量数据反馈给中央控制柜；中央控制柜对循环泵连接到加料罐，进行开闭控制，从而实现对腐蚀液含氧量的闭环反馈调节；调氧罐通过增压泵连接到压力釜，压力釜通过密封的导线将工作电极、辅助电极和参比电极的电流信号从釜盖上引出，接入电化学工作站进行电化学测量；通过冷却循环装置对循环过程中腐蚀液体进行冷却，根据氧探头中的测温元件，将温度信号转变电流信号传输给控制系统，实现温度的自由设定和调节；将储液罐置于调氧罐之上，储液罐连接调氧罐；压力釜通过流量计和管路连接储液te。应用所述一种可测量、调节氧含量的深海腐蚀试验装置的方法，其特征在于:通过增压泵对压力釜内的腐蚀液体进行增压，实现0.1?16MPa的液体压强的任意调控，并通过密封的导线将工作电极、辅助电极和参比电极的电流信号从釜盖上引出，接入电化学工作站进行电化学测量；通过冷却循环装置对循环过程中腐蚀液体进行冷却，根据氧探头中的测温元件，氧探头将氧浓度和温度信号均分别转变为4?20mA的电流信号传输给控制系统，对腐蚀液体进行测量与控制，实现温度的自由设定和调节；先将加料罐加满腐蚀液，进行氧含量调节；若需降低氧含量，则打开含有减氧罐的支路，关闭增氧支路，通过减氧罐对腐蚀液体进行减氧处理；若需提高氧含量，则打开增氧支路，关闭减氧支路，通过氧气瓶对腐蚀液体进行增氧处理；无论是减氧过程还是增氧过程，都是通过中央控制柜设定目标值，氧探头将测量的含氧量数据反馈给中央控制柜，中央控制柜对循环泵进行开闭控制，从而实现对腐蚀液含氧量的闭环反馈调节；第二步将调节过温度和含氧量的腐蚀液体先全部加入调氧罐中，再通过增压泵将腐蚀液充满到压力爸内进行第一次反应；待腐蚀反应进行过后，将第一次反应后的腐蚀液体排入到储液罐中，期间有流量计对流过的液体体积进行测量；待压力釜内液体排空后，再将调氧罐中的剩余的新腐蚀液加入到压力釜中继续进行第二次反应；等压力釜再次充满腐蚀液后，将压力釜阀门关闭，同时排净调氧罐中的剩余液体，再将储液罐中反应过的腐蚀液利用高度差排入到调氧罐中进行氧含量的测量；通过反应前后的氧浓度差和腐蚀液的体积，计算腐蚀过程中消耗掉的氧含量。一种可测量、调节氧含量的深海腐蚀试验装置，通过高精度测氧探头对腐蚀前后的腐蚀液含氧量进行精确测量，再利用中间装置的流量计对腐蚀液体的体积进行测量，从而计算腐蚀反应过程中腐蚀液体的氧损失，来表征材料对液体中溶解氧的敏感度。同时该装置还采用了容积的差位设计，实现了 “一次加液，两次测量”的目的。所述的测氧装置，可将氧含量信号(测量范围为O?20mg/L)转变为4?20mA的电流信号输入到计算机上进行表示。通过计算反应前后的氧浓度差来计算腐蚀反应过程中的氧损失。氧探头的布置设计其特征在于:采用了将高精度氧探头放置于压力釜外面的设计，最大限度地保证了氧探头的测量精度(高精度氧探头必须在常压下才能正常工作)。其容积的差位设计其特征在于:将储液罐置于调氧罐之上，先将调氧罐中腐蚀液通过增压泵充满压力釜中进行反应，待第一次反应结束后，将反应后的腐蚀液排到储液罐中贮存，再将调氧罐中剩余的腐蚀液充满压力釜进行第二次反应，然后将调氧罐中的液体排空，最后利用高度差将储液罐中的液体排入调氧罐中，进行反应后腐蚀液氧浓度的测量，实现“一次加液，两次测量”的目的。【附图说明】图1可测量、调节氧含量深海腐蚀试验装置结构示意图1-加液口，2-加液iil，3-氧气瓶，4-循环泵，5-减氧iil，6_氧探头，7_调氧iil，8揽拌器，9-液压计，10-电化学工作站，11-工作电极，12-参比电极，13-辅助电极，14-压力爸，15-中央控制器，16-液位计，17-储液罐，18-冷却循环装置，19-增压泵图2实施方式示意图，其中循环泵、增压泵和搅拌器均通过数据线与中央控制柜连接，从而实现闭环控制。【具体实施方式】一种可测量、调节氧含量的深海腐蚀试验装置，其特征在于:该装置包括加料罐2，加料罐通过有减氧罐5的支路，或者增氧支路连接到调氧罐；氧探头6设置在调氧罐中，将测量的含氧量数据反馈给中央控制柜；中央控制器15对循环泵连接到加料罐，进行开闭控制，从而实现对腐蚀液含氧量的闭环反馈调节；调氧罐通过增压泵连接到压力釜14，压力釜通过密封的导线将工作电极、辅助电极和参比电极的电流信号从釜盖上引出，接入电化学工作站10进行电化学测量；通过冷却循环装置18对循环过程中腐蚀液体进行冷却，根据氧探头中的测温元件，将温度信号转变电流信号传输给中央控制器15，实现温度的自由设定和调节；将储液罐17置于调氧罐之上，储液罐连接调氧罐；压力釜通过流量计和管路连接储液罐。该装置主要由三个独立的系统组合本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可测量、调节氧含量的深海腐蚀试验装置，其特征在于：该装置包括加料罐，加料罐通过有减氧罐的支路，或者增氧支路连接到调氧罐；氧探头设置在调氧罐中，将测量的含氧量数据反馈给中央控制柜；中央控制柜对循环泵连接到加料罐，进行开闭控制，从而实现对腐蚀液含氧量的闭环反馈调节；调氧罐通过增压泵连接到压力釜，压力釜通过密封的导线将工作电极、辅助电极和参比电极的电流信号从釜盖上引出，接入电化学工作站进行电化学测量；通过冷却循环装置对循环过程中腐蚀液体进行冷却，根据氧探头中的测温元件，将温度信号转变电流信号传输给中央控制柜，实现温度的自由设定和调节；将储液罐置于调氧罐之上，储液罐连接调氧罐；压力釜通过流量计和管路连接储液罐。
【技术特征摘要】
1.一种可测量、调节氧含量的深海腐蚀试验装置，其特征在于:该装置包括加料罐，力口料罐通过有减氧罐的支路，或者增氧支路连接到调氧罐；氧探头设置在调氧罐中，将测量的含氧量数据反馈给中央控制柜；中央控制柜对循环泵连接到加料罐，进行开闭控制，从而实现对腐蚀液含氧量的闭环反馈调节； 调氧罐通过增压泵连接到压力釜，压力釜通过密封的导线将工作电极、辅助电极和参比电极的电流信号从釜盖上引出，接入电化学工作站进行电化学测量；通过冷却循环装置对循环过程中腐蚀液体进行冷却，根据氧探头中的测温元件，将温度信号转变电流信号传输给中央控制柜，实现温度的自由设定和调节； 将储液罐置于调氧罐之上，储液罐连接调氧罐；压力釜通过流量计和管路连接储液罐。2.应用权利要求1所述一种可测量、调节氧含量的深海腐蚀试验装置的方法，其特征在于: 通过增压泵对压力釜内的腐蚀液体进行增压，实现0.1?16MPa的液体压强的任意调控，并通过密封的导线将工作电极、辅助电极和参比电极的电流信号从釜盖上引出，接入电化学工作站进行电化学测量；通过冷却循环装置对循环过程中腐蚀液体进行冷却，根据氧探头中的测温元件，氧探头将氧浓度和温...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏世丞，徐滨士，童辉，刘毅，田浩亮，陈永雄，刘玉欣，
申请(专利权)人：中国人民解放军装甲兵工程学院，
类型：发明
国别省市：
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