[发明专利]一种用于模拟深海环境下缝隙腐蚀研究的人工缝隙装置

说明书

本发明提供一种用于模拟深海环境下缝隙腐蚀研究的人工缝隙装置，该装置包括螺栓、角度圆盘、上夹板、下夹板、弹性收紧装置和固态三电极体系；上夹板四周开有至少两个与螺栓相匹配的螺纹通孔，并通过环绕套绑至少两组弹性收紧装置与下夹板紧密贴合；螺栓通过所述螺纹通孔朝下夹板方向旋进形成缝隙，并可以通过角度圆盘记录旋进角度；下夹板内部封装有至少一组固态三电极体系，所有电极表面与下夹板贴合面平齐，电极所连接导线通过下夹板另一侧引出；本发明结构简单、操作方便，通过上夹板四周螺栓旋转和角度圆盘的控制，可以精细控制形成不同间距和开口角度的缝隙，也可以实现高静水压海水环境下缝隙内部不同位置电化学信息的实时采集。

技术领域

本发明涉及模拟深海环境下缝隙腐蚀试验装置领域，具体涉及一种可在高静水压力海水环境下进行电化学测试且缝隙开口角度可调的人工缝隙装置。

背景技术

随着我国“蛟龙号”深海潜水器突破7000米大关，深海探矿、海底高精度地形测量、可疑物探测与捕获、深海生物考察等功能已初步实现，走向深海已俨然成为我国一项重要发展战略。随着深海技术的发展，深海腐蚀研究的重要性也与日俱增。在深海这种极端环境下，任何构件的失效都可能带来致命的后果。尤其是对不锈钢、铝合金等靠钝化来增强耐蚀性的金属材料，缝隙腐蚀是其在深海应用中经常面临的重要问题。缝隙腐蚀是发生在两个金属表面（如紧固件）之间或金属与非金属表面或沉积物（如鼓泡/破损涂层、海生物等）之间的缝隙内的一种强烈的局部腐蚀，缝隙一般呈细长矩形或楔形，由于缝隙纵深处液体的流动被阻挡，溶解氧被迅速的耗尽，在缝隙内外形成一个浓差电池，缝隙深处作为阳极加速腐蚀，极易造成紧固件失效或者管路、壳体局部穿孔。因此，开展深海环境下，尤其是室内模拟高静水压力海水环境下（如高压釜）缝隙腐蚀行为及电化学机理研究，积累数据并建立有效评价技术，对深海工程选材、安全设计与运行维护具有重要意义。

专利文献【CN 103513010 B】给出了一种实现高温高压水环境下缝隙腐蚀模拟试验研究的人工缝隙装置，该人工缝隙装置中，上部试样与下部试样通过陶瓷螺栓同轴相连接，下部试样固定不动，上部试样可沿陶瓷螺栓自由旋转，旋转角度可以通过下部试样外侧的角度圆盘控制，旋进距离则根据陶瓷螺栓螺距进行计算，以此实现缝隙宽度的控制。该装置小巧、操作简单，可直接置于高压水环境下模拟不同缝隙间距下两种金属材料的缝隙腐蚀行为。但该装置缝隙形状单一，无法模拟更接近实际情况的楔形缝隙（缝隙开口角度不可调），且不具备电化学测试条件以进行相关机理的研究。

专利文献【CN 103528944 A】则给出了一种缝隙腐蚀电化学性能试验装置，实现了各种材料在特定缝隙宽度和溶液环境下缝隙腐蚀试样电化学信息的实时采集或电化学测试。但该装置相对较为复杂，其开放的溶液体系无法实现高静水压海水环境的模拟，且参比电极和辅助电极远离工作电极，实际上并未处于缝隙内部溶液环境中，因而其测试的电化学信息并不能真实反映缝隙内部这种特殊溶液条件（缺氧、液体流动困难等）下电化学过程。此外，其缝隙形状同样单一，仅能通过表面放置带凸起的聚四氟乙烯压头调整缝隙宽度，无法改变缝隙朝某一方向的开口角度。

发明内容

本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种用于模拟深海环境下缝隙腐蚀研究的人工缝隙装置，该装置能实现缝隙间距和开口角度的调整，通过外连电化学工作站，能在高静水压海水环境下（如高压釜内）实时测试缝隙内部不同位置材料表面的电化学参数，并能够测试材料在不同电化学参数下的缝隙腐蚀性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种用于模拟深海环境下缝隙腐蚀研究的人工缝隙装置，该装置包括：螺栓、角度圆盘、上夹板、下夹板、弹性收紧装置和固态三电极体系；

所述上夹板上开有至少两个与螺栓相匹配的螺纹通孔，并通过环绕套绑至少一组弹性收紧装置与下夹板紧密贴合；螺栓通过所述螺纹通孔朝下夹板方向旋进，使上夹板相对下夹板反向运动形成缝隙，并通过螺栓周边上夹板非贴合面的表面角度圆盘记录旋进角度；