【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及腐蚀疲劳试验装置，尤其是一种海洋装备腐蚀疲劳耦合加速试验装置及试验方法。
技术介绍
1、海洋装备全周期服役过程中，长期受到恶劣海水腐蚀环境与随机交变载荷的耦合作用，材料/结构表面产生不均匀蚀坑产生微裂纹，有效板厚减薄导致应力集中，进而裂纹加速扩展，结构刚度降低，承载能力下降，最终发生脆性断裂，精确评估海水腐蚀环境下装备疲劳寿命对保障装备全寿期安全服役十分重要。开展装备结构级试样腐蚀疲劳试验是评估装备腐蚀疲劳寿命的重要手段，长期以来，受试验条件的限制，现有腐蚀疲劳试验主要针对材料级试样，在海水腐蚀环境与交变载荷非耦合条件下进行，同时由于实际波浪载荷频率较低，完全模拟实际海水腐蚀与疲劳载荷作用的评估试验周期过长，无法满足装备研制与性能评估的需要，因此，研制面向海洋装备结构级试样的腐蚀疲劳耦合加速试验装置具有重要意义。
2、与常规海水环境下的材料级腐蚀疲劳试验不同，腐蚀疲劳耦合加速试验需要在加速腐蚀溶液环境下开展，腐蚀介质具有强酸、强氧化、易挥发等共同特点，与海水相比，腐蚀速率高达数百倍，因此，海洋装备结构腐蚀疲劳加速试验装置研制技术难点主要体现在以下几个方面：
3、1)腐蚀疲劳耦合加速试验装置必须具备高周疲劳、高频振动条件下的高可靠度的密封性能，避免装置发生腐蚀溶液泄漏，腐蚀损坏试验机；
4、2)腐蚀疲劳耦合加速试验装置中与腐蚀介质接触的所有部件均需要耐强酸、强氧化剂腐蚀，保证循环管路与关键部件正常工作。
5、3)腐蚀疲劳耦合加速试验装置需要确保试验过程中影响腐蚀疲劳加速
6、因此，在疲劳试验高周、高频振动与强酸、强氧化、易挥发腐蚀环境下，如何实现腐蚀疲劳耦合加速试验装置的可靠连接与密封，抗酸、碱腐蚀与氧化，确保腐蚀试验环境的均匀稳定，是海洋装备腐蚀疲劳耦合加速试验装置研制设计过程中需要解决的关键问题。
技术实现思路
1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种海洋装备腐蚀疲劳耦合加速试验装置及试验方法，从而可以应用于海洋装备设计、建造、服役过程中的全寿期腐蚀疲劳寿命评估中，能够实现装备结构腐蚀加速溶液环境与疲劳载荷的耦合作用，精确评估装备腐蚀疲劳寿命，缩短试验周期，降低试验成本。在疲劳试验高周、高频振动条件下，保证腐蚀疲劳耦合加速试验装置的可靠连接与密封的同时，避免酸、碱腐蚀与强氧化损伤，确保腐蚀试验环境的均匀、稳定。
2、本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种海洋装备腐蚀疲劳耦合加速试验装置，包括放置在实验室隔振台上的疲劳加载装置，疲劳加载装置与腐蚀加速环境箱之间通过结构连接与防腐密封模块相连，腐蚀加速环境箱与疲劳加载装置上方安装腐蚀性气体回收模块，腐蚀加速环境箱与腐蚀介质循环模块通过多个管接头相连，在腐蚀加速环境箱与腐蚀介质循环模块内部安装腐蚀环境参数测量模块与腐蚀环境参数调节模块，试验配套模块中的漏液箱安装在疲劳加载装置与腐蚀加速环境箱之间，并通过管接头与腐蚀介质循环模块相连，疲劳加载装置一侧的控制柜内装有腐蚀疲劳试验控制系统，疲劳加载装置、腐蚀环境参数测量模块、腐蚀性气体回收模块、腐蚀环境参数调节模块均通过信号线与腐蚀疲劳试验控制系统相连。
4、作为上述技术方案的进一步改进：
5、所述结构连接与防腐密封模块的具体结构为：包括液压作动器，液压作动器内与连接工装开有内螺纹槽，之间通过螺杆连接固定，连接工装下凸台开设两圈环形槽，环形槽内装有密封圈，连接工装下装配耐磨套管，耐磨套管外侧平台沿周向设有四个连接孔，耐磨套管与连接工装通过紧定螺钉连接固定，耐磨套管下端与箱体内底板接触位置套有密封橡胶环，密封橡胶环上下两侧设有环装橡胶凸起，箱体内底板与密封环压板内侧开设环状凹槽，凹槽内安装密封橡胶环，所述密封环压板外侧开设螺钉孔，密封环压板与箱体内底板通过密封螺钉连接固定。
6、凸台外侧套有伸缩胶套，伸缩胶套外通过紧固卡圈固定在箱体内底板凸台和液压作动器外壁上，所述箱体内底板凸台与紧固卡圈之间穿过箱体外底板，疲劳加载装置的两侧立柱上安装箱体支撑模块，箱体支撑模块与腐蚀加速环境箱底部紧密接触并为其提供支撑。
7、所述腐蚀加速环境箱的具体结构为：包括内箱体，内箱体四周壁面开有玻璃安装孔，玻璃安装孔外沿开槽安装内密封胶框，内密封胶框与外密封胶框之间安装耐压双层玻璃，内箱体与外箱体之间通过u型支撑框架粘接固定，外箱体与外密封胶框外侧平齐，并在表面安装玻璃压板，玻璃压板与外箱体通过紧固螺钉连接固定；外箱体外侧设有凸台，凸台内表面安装密封橡胶，密封橡胶内侧上下分别安装密封盖板与密封齿条，密封盖板内为齿牙形状，并与密封齿条啮合，密封齿条的啮合表面粘接密封胶片，外箱体与密封盖板通过紧固卡钳连接固定，密封盖板内侧内部开设t型环形槽，t型槽内部安装卡夹，卡夹内夹紧环状胶皮内侧，环状胶皮向上翻折并与液压作动器外表面贴合。
8、所述腐蚀介质循环模块的具体结构为：包括入流管，入流管通过管接头分别与储液箱底部出流口，环流泵进、出口，腐蚀加速环境箱进流口相连，所述入流管通过t型管接头与取液管相连，所述腐蚀介质循环模块中的溢流管与腐蚀加速环境箱溢流口、回流管通过管接头相连，所述回流管与腐蚀加速环境箱回流口、手动回流管通过管接头相连，所述手动回流管与腐蚀加速环境箱手动回流口、储液箱回流口、补液管通过管接头相连，所述补液管与补液箱出流口，补液泵进、出口通过管接头相连，所述腐蚀介质循环模块中的清水管与清水箱出水口，清水泵进、出口，储液箱清水入口通过管节点相连；所述腐蚀介质循环模块中的排液管与排液泵进、出口，储液箱排液口，废液箱入口，漏液回流管通过管节点相连，所述腐蚀介质循环模块中的漏液回流管与漏液箱、排液管通过管节点相连，所述储液箱安装在控制柜内部支架上，补液箱安装在控制柜底部，清水箱与废液箱分别安装于控制柜两侧地面；入流管接入腐蚀加速环境箱底部。
9、所述腐蚀环境参数测量模块的具体结构为：包括安装在腐蚀加速环境箱内壁上部的环境箱液位报警装置、环境箱温度传感器、环境箱ph传感器、溶氧量传感器、电化学测量装置和位于腐蚀加速环境箱内壁底部的环境箱液位传感器。
10、控制柜外壁的环境温湿度、hcl气体浓度传感器，清水箱内壁上下侧的清水箱液位报警装置、清水箱液位传感器，废液箱内壁上部的废液箱液位报警传感器，储液箱内部的储液箱温度传感器、储液箱ph传感器、储液箱液位传感器，漏液回流管上的漏液报警装置。
11、所述腐蚀环境参数调节模块包括安装在回流管的回流管流量阀，腐蚀加速环境箱外壁的空气输入管，手动回流管上的手动回流管流量阀、手动调节阀，储液箱上部的酸性蠕动泵、碱性蠕动泵，控制柜外壁的ph调节液储存箱，排液管与漏液回流管之间的截止阀，环流泵，排液泵，补液泵，清水泵，储液箱底部的加热器、制冷盘管；酸性蠕动泵、碱性蠕动泵一端通过吸液管分别与ph调节液储存箱连通，另一端通过排液管接入储液箱内部。
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1.一种海洋装备腐蚀疲劳耦合加速试验装置，其特征在于：包括放置在实验室隔振台上的疲劳加载装置(2)，疲劳加载装置(2)与腐蚀加速环境箱(1)之间通过结构连接与防腐密封模块(3)相连，腐蚀加速环境箱(1)与疲劳加载装置(2)上方安装腐蚀性气体回收模块(7)，腐蚀加速环境箱(1)与腐蚀介质循环模块(4)通过多个管接头相连，在腐蚀加速环境箱(1)与腐蚀介质循环模块(4)内部安装腐蚀环境参数测量模块(6)与腐蚀环境参数调节模块(8)，试验配套模块(9)中的漏液箱(901)安装在疲劳加载装置(2)与腐蚀加速环境箱(1)之间，并通过管接头与腐蚀介质循环模块(4)相连，疲劳加载装置(2)一侧的控制柜(908)内装有腐蚀疲劳试验控制系统(5)，疲劳加载装置(2)、腐蚀环境参数测量模块(6)、腐蚀性气体回收模块(7)、腐蚀环境参数调节模块(8)均通过信号线与腐蚀疲劳试验控制系统(5)相连。
2.如权利要求1所述的一种海洋装备腐蚀疲劳耦合加速试验装置，其特征在于：所述结构连接与防腐密封模块(3)的具体结构为：包括液压作动器(301)，液压作动器(301)内与连接工装(304)开有内螺纹槽
3.如权利要求2所述的一种海洋装备腐蚀疲劳耦合加速试验装置，其特征在于：所述腐蚀加速环境箱(1)的具体结构为：包括内箱体(107)，内箱体(107)四周壁面开有玻璃安装孔，玻璃安装孔外沿开槽安装内密封胶框(106)，内密封胶框(106)与外密封胶框(104)之间安装耐压双层玻璃(103)，内箱体(107)与外箱体(102)之间通过U型支撑框架(105)粘接固定，外箱体(102)与外密封胶框(104)外侧平齐，并在表面安装玻璃压板(101)，玻璃压板(101)与外箱体(102)通过紧固螺钉(108)连接固定；外箱体(102)外侧设有凸台，凸台内表面安装密封橡胶(319)，密封橡胶(319)内侧上下分别安装密封盖板(317)与密封齿条(318)，密封盖板(317)内为齿牙形状，并与密封齿条(318)啮合，密封齿条(318)的啮合表面粘接密封胶片(320)，外箱体(102)与密封盖板(317)通过紧固卡钳(321)连接固定，密封盖板(317)内侧内部开设T型环形槽，T型槽内部安装卡夹(316)，卡夹(316)内夹紧环状胶皮(315)内侧，环状胶皮(315)向上翻折并与液压作动器(301)外表面贴合。
4.如权利要求3所述的一种海洋装备腐蚀疲劳耦合加速试验装置，其特征在于：所述腐蚀介质循环模块(4)的具体结构为：包括入流管(402)，入流管(402)通过管接头分别与储液箱(408)底部出流口，环流泵(809)进、出口，腐蚀加速环境箱(1)进流口相连，所述入流管(402)通过T型管接头与取液管(405)相连，所述腐蚀介质循环模块(4)中的溢流管(401)与腐蚀加速环境箱(1)溢流口、回流管(403)通过管接头相连，所述回流管(403)与腐蚀加速环境箱(1)回流口、手动回流管(404)通过管接头相连，所述手动回流管(404)与腐蚀加速环境箱(1)手动回流口、储液箱(408)回流口、补液管(407)通过管接头相连，所述补液管(407)与补液箱(411)出流口，补液泵(811)进、出口通过管接头相连，所述腐蚀介质循环模块(4)中的清水管(412)与清水箱(406)出水口，清水泵(812)进、出口，储液箱(408)清水入口通过管节点相连；所述腐蚀介质循环模块(4)中的排液管(409)与排液泵(810)进、出口，储液箱(408)排液口，废液箱(410)入口，漏液回流管(413)通过管节点相连，...
【技术特征摘要】
1.一种海洋装备腐蚀疲劳耦合加速试验装置，其特征在于：包括放置在实验室隔振台上的疲劳加载装置(2)，疲劳加载装置(2)与腐蚀加速环境箱(1)之间通过结构连接与防腐密封模块(3)相连，腐蚀加速环境箱(1)与疲劳加载装置(2)上方安装腐蚀性气体回收模块(7)，腐蚀加速环境箱(1)与腐蚀介质循环模块(4)通过多个管接头相连，在腐蚀加速环境箱(1)与腐蚀介质循环模块(4)内部安装腐蚀环境参数测量模块(6)与腐蚀环境参数调节模块(8)，试验配套模块(9)中的漏液箱(901)安装在疲劳加载装置(2)与腐蚀加速环境箱(1)之间，并通过管接头与腐蚀介质循环模块(4)相连，疲劳加载装置(2)一侧的控制柜(908)内装有腐蚀疲劳试验控制系统(5)，疲劳加载装置(2)、腐蚀环境参数测量模块(6)、腐蚀性气体回收模块(7)、腐蚀环境参数调节模块(8)均通过信号线与腐蚀疲劳试验控制系统(5)相连。
2.如权利要求1所述的一种海洋装备腐蚀疲劳耦合加速试验装置，其特征在于：所述结构连接与防腐密封模块(3)的具体结构为：包括液压作动器(301)，液压作动器(301)内与连接工装(304)开有内螺纹槽，之间通过螺杆连接固定，连接工装(304)下凸台开设两圈环形槽，环形槽内装有密封圈(307)，连接工装(304)下装配耐磨套管(308)，耐磨套管(308)外侧平台沿周向设有四个连接孔，耐磨套管(308)与连接工装(304)通过紧定螺钉(303)连接固定，耐磨套管(308)下端与箱体内底板(311)接触位置套有密封橡胶环(313)，密封橡胶环(313)上下两侧设有环装橡胶凸起，箱体内底板(311)与密封环压板(310)内侧开设环状凹槽，凹槽内安装密封橡胶环(313)，所述密封环压板(310)外侧开设螺钉孔，密封环压板(310)与箱体内底板(311)通过密封螺钉(309)连接固定，箱体内底板(311)下方设有环状凸台，凸台外侧套有伸缩胶套(314)，伸缩胶套(314)外通过紧固卡圈(302)固定在箱体内底板(311)凸台和液压作动器(301)外壁上，所述箱体内底板(311)凸台与紧固卡圈(302)之间穿过箱体外底板(312)，疲劳加载装置(2)的两侧立柱上安装箱体支撑模块(322)，箱体支撑模块(322)与腐蚀加速环境箱(1)底部紧密接触并为其提供支撑。
3.如权利要求2所述的一种海洋装备腐蚀疲劳耦合加速试验装置，其特征在于：所述腐蚀加速环境箱(1)的具体结构为：包括内箱体(107)，内箱体(107)四周壁面开有玻璃安装孔，玻璃安装孔外沿开槽安装内密封胶框(106)，内密封胶框(106)与外密封胶框(104)之间安装耐压双层玻璃(103)，内箱体(107)与外箱体(102)之间通过u型支撑框架(105)粘接固定，外箱体(102)与外密封胶框(104)外侧平齐，并在表面安装玻璃压板(101)，玻璃压板(101)与外箱体(102)通过紧固螺钉(108)连接固定；外箱体(102)外侧设有凸台，凸台内表面安装密封橡胶(319)，密封橡胶(319)内侧上下分别安装密封盖板(317)与密封齿条(318)，密封盖板(317)内为齿牙形状，并与密封齿条(318)啮合，密封齿条(318)的啮合表面粘接密封胶片(320)，外箱体(102)与密封盖板(317)通过紧固卡钳(321)连接固定，密封盖板(317)内侧内部开设t型环形槽，t型槽内部安装卡夹(316)，卡夹(316)内夹紧环状胶皮(315)内侧，环状胶皮(315)向上翻折并与液压作动器(301)外表面贴合。
4.如权利要求3所述的一种海洋装备腐蚀疲劳耦合加速试验装置，其特征在于：所述腐蚀介质循环模块(4)的具体结构为：包括入流管(402)，入流管(402)通过管接头分别与储液箱(408)底部出流口，环流泵(809)进、出口，腐蚀加速环境箱(1)进流口相连，所述入流管(402)通过t型管接头与取液管(405)相连，所述腐蚀介质循环模块(4)中的溢流管(401)与腐蚀加速环境箱(1)溢流口、回流管(403)通过管接头相连，所述回流管(403)与腐蚀加速环境箱(1)回流口、手动回流管(404)通过管接头相连，所述手动回流管(404)与腐蚀加速环境箱(1)手动回流口、储液箱(408)回流口、补液管(407)通过管接头相连，所述补液管(407)与补液箱(411)出流口，补液泵(811)进、出口通过管接头相连，所述腐蚀介质循环模块(4)中的清水管(412)与清水箱(406)出水口，清水泵(812)进、出口，储液箱(408)清水入口通过管节点相连；所述腐蚀介质循环模块(4)中的排液管(409)与排液泵(810)进、出口，储液箱(408)排液口...
【专利技术属性】
技术研发人员：韦朋余，张若楠，宋培龙，郭鑫，曾庆波，杜昀桐，王连，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：
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