人工氣候覆合環境試驗機和試驗方法

2023-12-09 19:59:56

專利名稱：：人工氣候覆合環境試驗機和試驗方法
技術領域：
：本發明涉及一種人工氣候覆合環境試驗機和試驗方法。在金屬及其防護層的一般腐蝕試驗設備與方法方面，當前普遍採用的是鹽霧試驗，在裝備、材料的環境試驗方面，採用的是一系列的單個試驗。這些單因素環境試驗有溫度、輻射(光照)、淋雨、溼熱、黴菌、鹽霧、砂塵、振動等。國內外近一、二十年正在研究制訂的複合腐蝕試驗和綜合環境試驗方法，已發表的有下列幾種類型。1.在鹽霧試驗的基礎上發展為噴霧，乾燥、潮溼等因素的循環試驗。這方面，日本的幾家研究所和試驗機製造公司自八十年代初就已開始研製，例如，製品研究所、土木研究所均有此類產品研製，SUGA試驗機株式會社在雙霧塔CASS鹽霧試驗箱基礎上生產了CASSER-2OL-CY型周期噴霧複合腐蝕試驗機。美國Q-PANEL公司有一種具有鼓風機、空氣加熱器、蒸汽發生器和噴嘴位於底部的Q-FOGCCT型循環腐蝕試驗機。德國的Heraeus公司有一種噴嘴設在滑軌上的HSNK型複合試驗鹽霧箱。鹽霧複合試驗對模擬性的改善還不夠理想，並且同樣難以解決存在於鹽霧試驗的重要缺陷-重現性不良的問題。2.在周期浸潤(或稱間歇浸漬)的基礎上發展為浸潤、乾燥、潮溼等因素的循環試驗。周期浸潤複合腐蝕試驗機有輪式的，上下交替的和溶液流進流出的幾種類型。這方面也存在著進一步改善模擬性和重現性的問題。3.以通入一種或多種腐蝕性氣體為基礎，控制恆溫恆溼或凝露，或者帶有乾燥過程的循環試驗。此類試驗一般只用於模擬工業大氣腐蝕。4.幾種環境因素組合的綜合環境試驗。例如，具有溫度、溼度，振動三因素的綜合環境試驗機，這種試驗機，我國航空系統已有自行研製的產品。本發明的目的是提供一種對大氣腐蝕的模擬性、加速性和重現性全面達到要求的複合腐蝕試驗機和試驗方法，為材料、防護器件、設備的氣候環境試驗和層腐蝕與老化領域提供一種具有多功能、能夠適應多種國際標準和國家標準的試驗機和試驗方法，特別是提供一種同時能進行腐蝕-老化綜合試驗和多因素綜合環境試驗的試驗機和試驗方法。本發明的技術方案是試驗機主要由主機、降雨系統、噴霧系統、凝露系統、通入腐蝕性氣體系統、溫度溼度調控系統、氙燈光照系統和通風乾燥系統構成。機體採用不鏽鋼內外蒙皮上下層雙室結構，分別設計兩種試驗環境。上室為光照、乾燥室；下室為潮溼、降雨、凝露、噴霧、通入腐蝕性氣體等溼潤室。試驗機採用可周期升降並連續旋轉的式樣轉盤框架結構，式樣固定在升降框內平面轉盤的夾具上。試驗架上蓋設水封刀，中隔層四周設水封槽，使上下室間形成一水封的中隔層。雙組多因子循環綜合作用的人工氣候覆合環境試驗機共有八項可控環境因子進行複合腐蝕-老化試驗和環境試驗。以本試驗機為基礎的試驗方法由過硫酸鈉添加劑強化加速模擬大氣腐蝕電化學過程。並以溼潤-乾燥-恆溫恆溼三種環境因素環試驗為基本特徵，其中溼潤可以是降雨，也可以是噴霧，或者凝露並通入腐蝕性氣體；乾燥可以是熱風吹乾或則氙燈光照烘乾。以構成一個系列六類試驗方法，即(1)降雨-熱風吹乾-恆溫恆溼；(2)降雨-氙燈光照-恆溫恆溼；(3)凝露並通入SO2＋NO2或其它氣體-熱風吹於-恆溫恆溼；(4)凝露並通入SO2＋NO2或其它氣體-氙燈光照-恆溫恆溼；(5)噴霧-熱風吹乾-恆溫恆溼；(6)噴霧-氙燈光照-恆溫恆溼。採用該試驗機和該系列複合試驗方法，可快速得出接近自然大氣腐蝕的結果與規律。作為模擬大氣腐蝕加速試驗方法的關鍵性能模擬性、加速性和再現性有了全面提高。並可以在一臺試驗機內實現四或五項環境因素綜合作用(四綜合或五綜合)的綜合環境試驗。四綜合氣候環境試驗，在一臺試驗機內進行溫度、溼度、降雨、氙燈光照四項綜合環境試驗。五綜合是溫度、溼度(可同時通入腐蝕性氣體)、降雨(或降霧)、通風、氙燈光照五項綜合環境試驗。由上下層雙室結構和八項可控環境因子形成的功能，使本試驗機可進行18種現行標準腐蝕試驗和環境試驗。圖1為人工氣候覆合環境試驗機主機箱體1為25×25浸鋅角鋼構架，內外雙包1mm不鏽鋼蒙皮，由水封中隔層分隔為上下層雙室結構，上下室分別設計兩種試驗環境，上室15設置溫度、溼度、通風系統11和氙燈光照調控系統10；下室12設置溫度、溼度、降雨、噴霧、凝露和通入腐蝕性氣體調控系統。採用可周期升降並定時正反旋轉的試樣轉盤4與升降框架結構2，試樣固定在升降框內平面轉盤的夾具上，保證了試樣經受環境因素作用的均勻性。升降機構13由位於箱頂的升降馬達、減速器、傳動機構、升降裝置和試樣升降框2構成。旋轉機構4由整流器、無級調速直流馬達帶動旋轉軸構成。旋轉軸上端連接一個540mm的平面轉盤，轉盤上設有夾具，用以夾持各種試驗樣品3。設置不影響試件上下往復和旋轉的水密封中隔層。中隔層四周設水封槽5，試樣升降框2上蓋設與之聯結為一體的水封刀14，當試樣升降框2降至低位時(此時試樣位子下室)，則水封刀落於水封槽5內，以形成上下室之間的水封中隔層。調溫調溼系統7上下室的溫溼調控均採用平衡調溫系統和平衡調溼系統。這種調節系統不在工作間內處理氣流，而是在氣流進入工作間之前，在調溫調溼通道內將一定溫溼度的空氣混合，得到符合要求的氣流，由壓氣機送至工作間內。上下室均設置了溫溼度自動記錄儀表並由上下室溫差造成凝露試驗條件。上室設置人造光加速試驗用氙燈光源10，採用氣冷式1.5Kw氙燈，並設置風機驅使空氣按一定的速度流動。下室設置雨水噴淋系統9和鹽水噴霧系統6，噴頭均設在下室側面。降雨系統9由雨水恆溫槽、泵、帶調節流量閥的管路和噴頭組成。噴霧系統6與一般鹽霧箱噴霧系統相同。下室設置通入SO2等腐蝕性氣體系統8，通氣口設置兩個流量計，可通雙組份腐蝕性氣體。並設有防止箱內壓力升高的壓力平衡排氣孔和腐蝕性氣體及鹽霧排氣的處理裝置。試驗機設有超溫、斷電、運轉故障、電機過電流等機電保護、報警和記時裝置。在一臺試驗機內具有兩組共八項(溫溼度重複項目不計)可控環境因子自動循環複合腐蝕試驗功能，實現腐蝕-老化綜合試驗。金屬上有機塗層試樣，可在一臺試驗機內經受苛刻的模擬大氣腐蝕環境與氙燈日光老化環境的作用，進行腐蝕-老化綜合試驗。可完成(1)降雨-熱風吹乾-恆溫恆溼；(2)降雨-氙燈光照-恆溫恆溼；(3)凝露並通入SO2＋NO2或其它氣體-熱風吹乾-恆溫恆溼；(4)凝露並通入SO2＋NO2或其它氣體-氙燈光照-恆溫恆溼；(5)噴霧-熱風吹乾-恆溫恆溼；(6)噴霧-氙燈光照-恆溫恆溼等六類試驗方法。本試驗方法的腐蝕試驗溶液中加有模擬並強化大氣腐蝕電化學過程的過硫酸鈉添加劑。它的成分是Na2S2O8＋(NH4)2SO410％，HAc加至規定的pH值。此種過硫酸鈉添加劑可加入人造雨水中或噴霧溶液中，以配製成腐蝕性雨水或噴霧液。本試驗方法按不同種類的金屬材料與防護層分別模擬鄉村大氣、海洋大氣和工業大氣的腐蝕。按本系列試驗方法的設計，其試驗溶液和試驗條件見下表。表1表2表權利要求1.一種由噴霧系統、溫度溼度控制系統、及通入腐蝕性氣體系統的人工氣候覆合環境試驗機和試驗方法，其特徵是，機體具有上下層雙室結構，並由降雨系統、噴霧系統，通入腐蝕性氣體系統、溫、溼調控系統、氙燈光照系統和通風乾燥系統及周期升降並定時正反旋轉的升降機構和轉盤組成。2.根據權利要求1所述的人工氣候覆合環境試驗機和試驗方法，其特徵是，上下室之間具有不影響試件上下往復和旋轉的水密封中隔層，水封中隔層由經常注水的水封槽和設於試樣升降框上蓋的水封刀構成。3.根據權利要求1所述的人工氣候覆合環境試驗機和試驗方法，其特徵是，周期升降並旋轉機構由位於箱頂的升降馬達、減速器、傳動機構、升降裝置和試樣升降框構成。4.根據權利要求1所述的人工氣候覆合環境試驗機和試驗方法，其特徵是，旋轉機構由整流器、無級調速直流馬達帶動旋轉軸構成，旋轉軸上端連接一個設有夾具的轉盤。5.一種以控制恆溫恆溼、鹽霧試驗和通入腐蝕性氣體試驗為條件的人工氣候覆合環境試驗機和試驗方法，其特徵是，在一臺試驗機內實現四或五項環境因素綜合作用的綜合環境試驗；包括溫度、溼度、降雨、氙燈光照四項綜合環境試驗或溫度、溼度(可同時通入腐蝕性氣體)、降雨(或降霧)、通風、氙燈光照五項綜合環境試驗；複合腐蝕試驗和腐蝕-老化綜合試驗。6.根據權利要求5所述的人工氣候覆合環境試驗機和試驗方法，其特徵是，以溼潤-乾燥-恆溫恆溼二種環境因素循環試驗為基本特徵，其中溼潤為降雨、噴霧或凝露並通入腐蝕性氣體；乾燥為熱風吹乾或氙燈光照烘乾，形成(1)降雨-熱風吹乾-恆溫恆溼(2)降雨-氙燈光照-恆溫恆溼(3)凝露並通入SO2＋NO2或其它氣體-熱風吹乾-恆溫恆溼(4)凝露並通入SO2＋NO2或其它氣體-氙燈光照-恆溫恆溼(5)噴霧-熱風吹乾-恆溫恆溼(6)噴霧-氙燈光照-恆溫恆溼的試驗過程。7.根據權利要求5所述的人工氣候覆合環境試驗機和試驗方法，其特徵是，腐蝕試驗溶液中具有模擬並強化大氣腐蝕電化學過程的過硫酸鈉添加劑，它的成分是Na2S2O8＋(NH4)2SO410％，HAc加至規定的pH值，並可加入人造雨水中或噴霧溶液中，以形成腐蝕性雨水或噴霧液。8.根據權利要求5所述的人工氣候覆合環境試驗機和試驗方法，其特徵是，可由溫度、溼度、降雨、降霧、凝露、通風、氙燈光照和通入單組分或多組分腐蝕性氣體八項兩組可控環境因子循環作用組成複合腐蝕試驗條件，金屬上有機塗層試樣，可在一臺試驗機內經受模擬大氣腐蝕環境與氙燈日光老化環境的作用，進行腐蝕-老化綜合試驗。全文摘要本發明涉及了一種人工氣候覆合環境試驗機和試驗方法，這是一種以降雨-潮溼-乾燥等循環試驗為基礎的共有八項可控環境因子的一種新的模擬大氣腐蝕複合加速試驗機和試驗方法，也是一種新的綜合環境試驗機。它主要由主機、降雨系統、噴霧系統、凝露系統、通入腐蝕性氣體系統、溫度溼度調控系統、氙燈光照系統和通風乾燥系統構成。主要由水封中隔層分隔為上下層雙室結構，可進行複合腐蝕試驗和綜合環境試驗。文檔編號G01N17/00GK1126315SQ95101369公開日1996年7月10日申請日期1995年2月10日優先權日1995年2月10日發明者李牧錚,李家柱,張軍,孫志華,龍康,陳鴻川,崔友順,宋春捷申請人:中國航空工業總公司第621研究所