周浸循环腐蚀试验箱研制技术交流00

需求分析
高强度耐候桥梁钢、耐蚀重轨等产品——市场上需求很大
• 产品的开发离不开先进的腐蚀试验手段； • 开发周浸循环腐蚀试验箱专用软件，软件满足试验的各种控制要求； • 建立专家数据库，发掘试样的腐蚀规律，为耐腐蚀钢种的开发提供更好的试 验工具平台； • 武钢、其它的大型钢厂、科研院所有大量的需求。
国内外发展现状
• 日本须贺试验机株式会社80年代制成了一种周期浸润型复合腐蚀试验机（DUV-VD -3 型浸渍腐蚀试验机）。它有浸渍-湿润-干燥或者浸渍-干燥-湿润两种试验循环顺序可供选 择，适用于金属材料以及电镀、涂漆、防锈油等表面处理后的耐蚀性试验。试样由自动 升降装置上下移动，按设定的周期时间浸入腐蚀溶液，通入干燥空气，在设定的顺序和 条件下反复循环进行试验。 • Pourbaix使用一个带有转轮的精巧系统，试样安装在轮子的边缘，它们可以浸入蒸馏 水、NaHSO3（亚硫酸氢钠）或NaCL溶液，这三种溶液可分别用来模拟加速乡村气氛、 工业气氛和海洋气氛下的大气腐蚀情况。当轮子旋转时将试样升高移出溶液，在40-60℃ 温度区间内干燥。机内用一个红外灯泡的调节来代表阴天和晴天的不同条件。当试样浸 入溶液时测定电极电动势的变化情况。研究表明，几个星期的实验可与一年或更长时间 的自然曝晒相匹配。 • 原航空航天工业部621所李牧铮等70年代也研究出一种类似的周期试验箱，轮盘以一定 速度旋转带动试样周期浸入试验溶液，浸入时间为1.5min，温度为45±1℃，相对湿度 75±5%，所用溶液是添加过硫酸钠的氯化钠溶液。
• 保证试样表面温度的一致性，试样表面温度在可控可调，控制精度高。
• 试验参数可通过计算机设置和测量。
• 主轴转速可控可调。 • 实现自动控制并确保安全。
采用的标准
•铁道部周浸腐蚀试验箱要求 （TB/T 2375-93） •金属和合金的腐蚀盐溶液周浸试验 （GB/T 19746-2005/ISO 11130:1999）
研究内容及实施方案
研究内容及实施方案
2、 主轴步进电机驱动控制
根据试验转动盘的大小和材质，选择0.8kW左右的电机。主轴转速在 0.5~2r/h之间可调可控。
3、 试验液槽和补充液槽液位控制
试验溶液采用耐腐蚀泵加载，当试验轮72°圆心角对应的共性区在液槽中 浸入到溶液时，通过液位开关动作，停止试验溶液加载。试验补充溶液通 过耐腐蚀泵加载到补充液槽中，当达到设定液位或人工干预停止加载。实 验过程中通过液位开关，电磁阀用实验补充溶液补充消耗掉的试验溶液， 以控制液面。
研究内容及实施方案
4、温控系统工作原理及控制
采用电加热棒（两台）加热空气，用热空气控制箱体温度，利用制冷设备 抑制过高温度，实现40-50℃内可调可控，控制温度±1℃。为保证箱体内 温度均匀，在箱体内安装电扇，促进箱体内空气自循环。 （1）加热棒工作，功率可分3档，两加热棒可分别控制，并且两加热棒位 于箱体的靠前的两侧安装。温度开关用以控制加热棒和制冷设备的 启、停。 （2）制冷设备采用循环水冷却的方法，在箱体左右两端分别安装进气孔 和出气孔，以便监测箱体内的温度。其中循环水管上安装两位两通 电磁阀，当箱体内温度过高时，电磁阀导通。当箱体内温度达到冷 却温度时，电磁阀关闭。需要注意的是：水冷装置中的风扇处于常 开状态，以保证箱体内的空气循环流动。 （3）电扇启、停动作，正常工作时，电扇保持工作状态。
周浸循环腐蚀试验箱的研制
—软件开发部分
Hale Waihona Puke Baidu
技术交流
http://www.info.wust.edu.cn
背景分析
• 周浸腐蚀试验箱是产品所腐蚀检验的主体设备
1、承担着武钢耐火耐候钢、高强度耐候桥梁钢、耐蚀重轨、高耐蚀铁路用钢等 课题的研发工作，试验任务量很大 。 2、现有一台周浸腐蚀试验箱已运行6年，随着研究院开发的耐蚀钢品种越来越 多，试验量越来越大，设备处于长期超负荷运行，已进入故障多发期。 3、现在市售的周浸腐蚀试验箱，并不能完全满足试验的需求。 • 试验参数不能自动记录，不利于分析试验结果； • 试验的主要参数，如温度、湿度、照度控制精度低，均匀性差，易造成 平行样间数据的分散。
操作员站
1、 控制系统配置图
交换机
DO模块 6ES7 322-1BH01-0AA0 AI模块 6ES7 331-7KF02-0AB0 AI模块 6ES7 331-7KF02-0AB0 AO模块 6ES7 332-7ND02-0AB0 AO模块 6ES7 332-7ND02-0AB0 步进电机定位模块FM353 6ES7 353-1AH00-0AE0
关键技术、难点和创新点
关键技术 • 通过采用电加热棒加热空气，用热空气控制箱体温度的方式，利用制冷 设备抑制过高温度，实现温度可调可控，为保证箱体内温度均匀，在箱 体内安装电扇，通过控制系统可实现正反转，促进箱体内空气自循环。 • 采用雾化器加湿，相对湿度传感器测量，用相应的解耦算法来进行相对 湿度控制。 • 对红外灯实行单灯控制，利用测量试样表面温度、负反馈电路和控制软 件，进行单个红外灯输出功率控制，实现试样表面温度可调可控。 • 通过自主集成系统，设计简洁、直观的人机界面，实现系统的计算机控 制。 • 采用符合用电安全的设计准则，保证试验的安全与稳定。
关键技术、难点和创新点
难点
• 环境温湿度的解耦控制
• 工件表面温度和环境温度的解耦控制
• 工件物料跟踪
关键技术、难点和创新点
创新点
• 通过合理的内部空气循环控制，制冷装置和加热装置的控 制，保持周浸腐蚀试验箱内温度的均匀一致，波动误差在 ±1℃。
• 解决湿度、温度控制上的耦合作用，保证温度、湿度均能 单独精确控制。
• 试样表面温度控制精度高，通过高精度的传感器和红外灯 照 度控制，保证试样表面温度达到预定值和精度。
• 控制界面简洁、直观易于操作人员操作。
PS 307 电源模块 6ES7 307-1EA00-0AA0 CPU314C-2PtP 6ES7 314-6BG03-0AB0 以太网模块CPU343-1 6GK7 343-1CX10-0XE0 DI模块 6ES7 321-1BH02-0AA0
上述试验机在浸润时间、试样表面温度的控制方式、箱体结构、控 制精度等均不能满足研究院耐腐蚀检验的要求，这些都需要重新设 计、开发软件，完善周浸循环腐蚀箱的功能。
性能要求
开发的周浸循环腐蚀试验箱软件满足以下性能要求：
• 控制周浸腐蚀试验箱的温度并保持温度的一致性，温度波动小。
• 在要求的范围内控制周浸腐蚀箱的湿度，控制精度好。