高效串型深海環(huán)境試驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及海洋中試驗裝置技術領域，具體地說是一種高效串型深海環(huán)境試驗裝置。
【背景技術】
[0002]深海蘊藏著豐富的油氣和礦產資源，據(jù)統(tǒng)計，全球的現(xiàn)有油氣儲備中，有三分之二來自深海。目前發(fā)達國家已經開始研發(fā)3000米左右深海油氣開采技術和裝備。中國海洋石油開發(fā)正在走向深海，南海石油儲量非常豐富，但75%處在2000?3000米的深海，因此迫切需要開展相關深海裝備設計研發(fā)。深海工程裝備的服役環(huán)境是在上千米深的海水中，裝備的材料不僅受到海水的侵蝕，同時還受到海水的靜壓力作用，裝備在表層海水環(huán)境中普遍采用的涂層防護方法，在深海壓力條件下特別是在壓力交變條件下會發(fā)生涂層的剝離失效，同時，裝備結構復雜，由不同種材料組成，在海水條件下極易發(fā)生電偶腐蝕，由于深海中環(huán)境因素與表層不同，電偶的極性可能發(fā)生逆轉，以表層海水電偶序設計的結構可能產生完全不同的腐蝕結果。因此，深海環(huán)境中，不僅要求了解金屬材料的腐蝕，還需要了解金屬的電偶腐蝕、應力腐蝕以及涂層的失效等方面的性能，必須開展實海試驗。
[0003]根據(jù)現(xiàn)有資料，文章Materials Testing in the Deep Ocean (Mater ial sProtect1n，1964)以及文章Corros1n of ferrous alloys in deep sea environments(British Corros1n Journal，2002)等，可以知道，深海腐蝕試驗裝置可以分為兩種，一種以美國為代表，使用的是一種試樣框架座底的裝置。另一種方法是借助于海洋水文浮標進行腐蝕試驗。
[0004]針對第一種深海腐蝕試驗裝置，其試驗框架(稱為STU)沉在海底，其上連接專門的回收尼龍繩索，回收繩索平鋪于海底；另有一根較細的纜繩，頂端固定浮球，下部與沉塊相連固定在海底并與回收繩索相連?；厥諘r，細纜繩與沉塊脫離，浮球帶細纜繩浮到水面，用細纜繩將打撈用的繩索拉到回收船上，借助于船上的絞車將框架拉到海面。這種裝置要求試驗場海底必須是面積較大的平坦硬質海泥，同時回收船要有較大噸位。
[0005]針對第二種深海腐蝕試驗裝置，其投放材料的種類和數(shù)量受到限制，一般每個深度只能投放幾種，十幾件試樣，而且試樣尺寸小;裝置的試樣框架只適合進行金屬的試驗，不能進行其他種類的腐蝕試驗。
[0006]以上兩種試驗裝置雖均適用于材料在深海海水中的腐蝕試驗，但是，從試驗效率和靈活性來說均不滿足日益增多的深海試驗需求。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的技術任務是解決現(xiàn)有技術的不足，提供一種高效串型深海環(huán)境試驗裝置，旨在用于500米?3000米深海海水環(huán)境中進行中長期深海環(huán)境暴露試驗，且能進行金屬材料多種形式的腐蝕老化試驗，以便更高效更靈活地開展深海環(huán)境試驗。
[0008]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0009]高效串型深海環(huán)境試驗裝置，包括N根繩索、N-1個試樣框架、浮標和沉底錨塊，N是不小于3的自然數(shù)，所述的N-1個試樣框架將N根繩索連接成一條直線，且直線端部的其中一根繩索自由端連接著浮標，直線端部的另一根繩索自由端通過釋放器連接著沉底錨塊;所述試樣框架采用鈦或鈦合金制成，測試用的試樣模塊化安裝于試樣框架。使用時，根據(jù)海水深度選擇繩索的數(shù)量和長度，并用試樣框架連接成一條直線，同時，根據(jù)試樣的種類模塊化串聯(lián)于試樣框架的鈦棒，最后使沉底錨塊固定在海底，且浮標漂浮于海面。
[0010]進一步，當海洋深度過大時，為了保證試驗結果的準確性，所述的每根繩索上設置有浮球組。
[0011]考慮到深海的環(huán)境，優(yōu)選所述浮球組為玻璃浮球組。
[0012]更進一步的，所述試樣框架包括一個長方形外框、多個L型結構的連接件和多根表面具有螺紋的鈦棒，多個連接件相互平行并一體焊接于長方形外框的內部，且連接件的其中一個側面還平行于長方形外框所處的平面內，連接件的該側面上開設有至少兩個U型開口，鈦棒垂直穿過連接件的U型開口，且鈦棒處于連接件外側的部分通過L型鎖定墊片和螺母的配合固定于連接件外表面，測試用的試樣模塊化安裝于鈦棒穿過連接件的部分；
[0013]所述長方形外框的寬度中部對稱設置有吊環(huán)，長方形外框通過吊環(huán)連接繩索。
[0014]具體的，鈦棒處于連接件外側的部分徑向開設有銷孔，當鈦棒通過L型鎖定墊片和螺母的配合固定于連接件外表面時，開口銷插入銷孔以防止螺母從鈦棒上脫離。
[0015]具體的，所述長方形外框的四個端部外側一體焊接有四根連接棒，所述的四根連接棒均分成兩組，每組連接棒與長方形外框的寬邊形成等腰三角形結構，吊環(huán)固定連接于每組連接棒的夾角端。
[0016]具體的，測試用的試樣為材料標準試樣，多個材料標準試樣通過第一絕緣套串聯(lián)套設于同一根鈦棒上，第一絕緣套的兩端還相對設置有螺紋連接于鈦棒的第一螺母，以防止多個材料標準試樣從第一絕緣套上脫離。
[0017]具體的，測試用的試樣為電偶腐蝕試樣，電偶腐蝕試樣的陽極試樣和陰極試樣通過第二絕緣套串聯(lián)于同兩根鈦棒上，且陽極試樣和陰極試樣之間連接有導線;第二絕緣套的兩端還相對設置有螺紋連接于鈦棒的第二螺母，以防止電偶腐蝕試樣從第二絕緣套上脫離。
[0018]具體的，測試用的試樣為涂層試樣，同一根鈦棒上套設有多個第三絕緣套，涂層試樣位于多根鈦棒圍成的空間內，且涂層試樣的邊緣恰好卡接于兩個第三絕緣套之間的間隙內；第三絕緣套的兩端還相對設置有螺紋連接于鈦棒的第三螺母，旋轉第三螺母以調節(jié)兩個第三絕緣套之間的間隙，防止涂層試樣從間隙內脫離；
[0019]卡接同一個涂層試樣的多根鈦棒軸端連接有一個固定板，所述固定板遠離涂層試樣的表面垂直設置有兩根固定桿。
[0020]本發(fā)明的高效串型深海環(huán)境試驗裝置與現(xiàn)有技術相比所產生的有益效果是:
[0021]本發(fā)明結構簡單緊湊，將多個試樣框架連接成一串，試樣框架間的距離根據(jù)試驗要求的暴露深度靈活調整，可以同時在同一海域進行不同深度的暴露試驗，可以進行金屬材料的常規(guī)腐蝕、電偶腐蝕、應力腐蝕以及涂層的老化等性能的評價研究，獲取相關數(shù)據(jù)，為石油礦產開采、海底管線等深海裝備的選材、設計以及進行室內模擬深海環(huán)境腐蝕研究提供基本數(shù)據(jù)保證；
[0022]本發(fā)明可以在不同深度選用不同類型的試樣，并根據(jù)試樣本身的性質安裝于試樣框架，提高試驗效率，同時，不同類型的試樣模塊化安裝于試樣框架的鈦棒，在需要部分更換試樣時，能方便高效的進行試樣的模塊化更換，減少海上作業(yè)時間和作業(yè)強度；
[0023]本發(fā)明在使用過程中利用小型船舶進行布放和回收，操作簡便，節(jié)省試驗費用和時間；在500?3000米的海底進行試驗，本發(fā)明可以根據(jù)選用試樣框架的個數(shù)，使其一共承載100?120件試樣，保證試驗數(shù)據(jù)的準確度。
【附圖說明】
[0024]附圖1是本發(fā)明的結構示意圖；
[0025]附圖2是圖1中試樣框架的放大結構示意圖；
[0026]附圖3是圖2中鈦棒和連接件的放大結構爆炸圖；
[0027]附圖4是材料標準試樣模塊化串聯(lián)安裝于圖3中兩根鈦棒的局部結構示意圖；
[0028]附圖5是電偶腐蝕試樣模塊化串聯(lián)安裝于圖3中兩根鈦棒的局部結構示意圖；
[0029]附圖6是涂層試樣模塊化串聯(lián)卡接于四根鈦棒的局部結構示意圖；
[0030]附圖7是應力腐蝕試樣安裝于兩塊鈦板的局部結構主視圖；
[0031 ]附圖8是圖7的結構俯視圖；
[0032]附圖9是圖7的左視剖視圖。
[0033]圖中各標號表示:
[0034]100、繩索，200、試樣框架，300、浮標，400、沉底錨塊，500、釋放器，
[0035]600、玻璃浮球組，700、材料標準試樣，800、電偶腐蝕試樣，
[0036]900、涂層試樣，1000、應力腐蝕試樣；
[0037]201、長方形外框，202、連接件，203、鈦棒，204、U型開口，205、螺母，
[0038]206、L型鎖定墊片，207、銷孔，208、開口銷，209、連接棒，210、吊環(huán)，
[0039]701、第一絕緣套，702、第一螺母；
[0040]801、陽極試樣，802、陰極試樣，803、導線，804、第二絕緣套，
[0041]805、第二螺母；
[0042 ]901、第三絕緣套，902、第三螺母，903、固定板，904、固定桿；
[0043 ]1001、鈦板，1002、尼龍條，1003、鈦制螺栓，1004、加強板，
[0044]1005、加強桿。
【具體實施方式】
[0045]下面結合附圖，對本發(fā)明的高效串型深海環(huán)境試驗裝置作以下詳細說明。
[0046]實施例一:
[0047]如附圖1-4所示，本發(fā)明的高效串型深海環(huán)境試驗裝置，其結構包括四根繩索100、三個試樣框架200、浮標300和沉底錨塊400，三個試樣框架200將四根繩索100連接成一條直線，且直線端部的其中一根繩索100自由端連接著浮標300，直線端部的另一根繩索100自由端通過釋放器500連接著沉底錨塊400;所述試樣框架200采用鈦或鈦合金制成，測試用的試樣模塊化安裝于試樣框架200。
[0048]所述的每根繩索100上設置有玻璃浮球組600。
[0049]所述試樣框架200包括一個長方形外框201、六個L型結構的連接件202和十二根表面具有螺紋的鈦棒203。六個連接件202相互平行并一體焊接于長方形外框201的內部，且連接件202的其中一個側面還平行于長方形外框201所處的平面內，連接件202的該側面上開設有兩個U型開口 204，十二根鈦棒203相對垂直穿過六個連接件202的十二個U型開口 204，且每根鈦棒203處于連接件202外側的部分通過L型鎖定墊片206和螺母205的配合固定于連接件202外表面。
[0050]鈦棒203處于連接件202外側的部分徑向開設有銷孔207，當鈦棒203通過L型鎖定墊片206和螺母205的配合固定于連接件202外表面時，開口銷208插入銷孔207以防止螺母205從鈦棒203上脫離。
[0051]所述長方形外框201的四個端部外側一體焊接有四根連接棒209，所述的四根連接棒209均分成兩組，每組連接棒209與長方形外框201的寬邊形成等腰三角形結構，每組連接棒209的夾角端固定連接有吊環(huán)210，長方形外框201通過吊環(huán)210連接繩索100。
[0052]測試用的試樣為材料標準試樣700，多個材料標準試樣700通過第一絕緣套701串聯(lián)套設于同一根鈦棒20