阻尼脂的海水兼容性及其在壓力測試上的應(yīng)用

高陽

摘 要：海上測試中很多測量儀器不能直接與海水接觸，防海水材料的選擇在測試過程中十分重要。好的防水材料不僅要有可靠的防腐蝕性能，而且不能影響測量結(jié)果。同時還應(yīng)考慮防腐措施的成本和利用率等方面。該文選擇低成本阻尼脂做為防水涂層，解決了壓力傳感器與海水接觸的腐蝕問題。試驗過程中通過接觸面和厚度的對比實驗，驗證了阻尼脂與海水的兼容性，進一步試驗表明阻尼脂防腐涂層不影響壓力測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：阻尼脂 防腐涂層 海水兼容 增重率 滲透率 壓力測量

中圖分類號：TB304 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（b）-0168-04

Abstract：Most measuring devices cant be physical contact with seawater during test and measurement，So the selction of waterproof material is very important in the course of the experiment.A good waterproof material not only has reliable corrosion protection but also cannot have a bad effect in measuring result.At the same time we should consider the cost and usage of waterproof material.This article introduces low cost damping-grease as waterproof coat and settle the problem of corrosion between pressure transducer and seawater.We passed the contrast test of the plane and thickness ， and proved the Compatibility between Seawater and Damping-grease， further investigations of the experiment shows that damping-grease as waterproof coat has no effect in the accuracy of pressure measurement.

Key Words：Damping-grease；Waterproof coat；Compatibility with Seawater；Percentage of liveweight growth；Permeability；Pressure measurement

海水是自然界中量最大，腐蝕性強的一種天然電解質(zhì)，常用金屬及合金都會遭受不同程度的腐蝕[1]。

海上試驗中，需要考慮到海水對測量儀器的腐蝕。海洋環(huán)境中防腐蝕方法主要有：采用耐蝕合金，施加涂層和采用陰極保護[2]。這些方法對防腐材料材質(zhì)和加工工藝要求很高，且增大了測試成本。該文采用阻尼脂作為防腐涂層，把基體材料與海水隔離，防止海水對壓力傳感器的侵蝕[3]。

1 實驗原理

海水是一種非常復(fù)雜的多組分水溶液，存在多種離子和一些氣體[4]。阻尼脂的主要成分為合成有機高分子烴類，稠化劑（二氧化硅），不溶于海水，且不與海水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)[6]。有機高分子材料是大分子，運動較困難，難于向介質(zhì)中擴散，所以高分子材料的腐蝕主要由腐蝕性化學(xué)介質(zhì)小分子的擴散來控制[1]。阻尼脂與海水主要相互作用：因濃度差為推動力的擴散現(xiàn)象，即物質(zhì)組分從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的遷移，是自然界和工程上最普遍的現(xiàn)象[5]。

2 實驗器材

數(shù)碼稱（型號：DIAMOND A04，精度0.1 g）溫度計，游標(biāo)卡尺（精度mm），阻尼脂（型號：PB0868G，產(chǎn)地：東莞） ，牙簽，塑料蓋，數(shù)碼相機（型號：Canon IXUS 960 IS），壓力傳感器（型號：Keller PAA 35x dell），電腦。

3 實驗方法

選取不同接觸面積和不同厚度阻尼脂與海水直接接觸。具體來說，塑料器皿作為阻尼脂的載體，在器皿上涂抹阻尼脂后，將其放置在盛海水的容器中。通過測量阻尼脂在海水中質(zhì)量變化來表征阻尼脂的增重率和滲透率，從而判斷它在海水中的腐蝕程度[1]。

4 厚度對比實驗

研究阻尼脂厚度對其腐蝕程度的影響。底面積相同塑料容器上分別涂抹厚度約為1 mm，3 mm，6 mm的阻尼脂，放置于海水中，溫度：20 ℃，試驗時間為20 d。厚度實驗裝置如圖2所示。

從海水中取出待測樣品發(fā)現(xiàn)，試驗前阻尼脂內(nèi)部存在少量的微小氣泡，經(jīng)過20 d后從內(nèi)部溢出，在阻尼脂表面出現(xiàn)了微小的凸凹不平。因此，海上測試時涂抹阻尼脂應(yīng)消除里面的氣泡，涂抹的厚度應(yīng)大于3 mm。稱量發(fā)現(xiàn)，涂有不同厚度的阻尼脂海水接觸后，質(zhì)量均沒有發(fā)生變化，增重率為零。

5 接觸面對比實驗

阻尼脂在海水中腐蝕程度與海水的接觸面積有關(guān)。通過改變阻尼脂與海水的接觸面大小來考察面積對阻尼脂腐蝕程度的影響。如圖3，圖4所示。下圖為面積較大的方形容器（長度l：114.77 mm 寬度w：64.09 mm），和面積較小的圓形容器（直徑d=18.08 mm），其底面涂有阻尼脂厚度3 mm，放置于海水中，溫度：20 ℃，試驗時間為20 d。

實驗過程中發(fā)現(xiàn)阻尼脂與海水兼容性良好，發(fā)生腐蝕反應(yīng)的速率很慢，增大其與海水的接觸面積阻尼脂質(zhì)量并沒有發(fā)生變化，滲透率為零。觀察阻尼脂與海水接觸面漂浮薄薄的油膜狀物質(zhì)，這是由于阻尼脂的主體成分雖不溶于海水，但占其比例很小的油狀液體從阻尼脂中析出[1]。

6 阻尼脂對壓力傳感器測量的影響：

采用壓力傳感器對比實驗，在相同的實驗環(huán)境中，其中一個傳感器表面涂阻尼脂，另一個不涂阻尼脂。實驗中溫度為23 ℃。所加阻尼脂厚度分別為0 mm，1 mm，3 mm，6 mm。我們通過改變阻尼脂的厚度來比較阻尼脂厚度對壓強測量的影響。對同一厚度分別采取水面穩(wěn)定和有擾動條件下測量。紅色線代表涂阻尼脂的實驗曲線，藍(lán)色線未涂阻尼脂。兩只傳感器均執(zhí)行了零點校準(zhǔn)。實驗裝置圖如圖5，圖6～圖13為壓強測量曲線。

從圖中得出，水面穩(wěn)定時，沒有涂阻尼脂時，曲線沒有完全重合，這是由于壓力傳感器本身測量存在微小示值誤差。當(dāng)存在外界擾動時，阻尼脂厚度變化時，相同條件下測量壓強的峰值基本相同。

從圖中得出，水面穩(wěn)定時，阻尼脂厚度為1 mm，3 mm，6 mm時，曲線特征與沒有涂阻尼脂情況相同。當(dāng)存在外界擾動時，阻尼脂厚度變化時，相同條件下測量壓強的峰值基本相同。通過對比實驗，說明阻尼脂導(dǎo)壓性能良好，阻尼脂厚度在6 mm內(nèi)對壓強測量準(zhǔn)確度沒有影響。

7 結(jié)語

阻尼脂在海水中發(fā)生腐蝕反應(yīng)的速率很慢，在20 d的試驗時間內(nèi)其增重率和滲透率為零。

通過接觸面和厚度試驗驗證了阻尼酯可作為防腐涂層的可行性。

阻尼脂不僅可避免海水對壓力傳感器的腐蝕，而且具有良好的導(dǎo)壓性能，對水壓測量準(zhǔn)確性沒有影響。

參考文獻

[1]王保成.材料腐蝕與防護[M].北京：北京大學(xué)出版社，2012.

[2]曾一非.海洋工程環(huán)境[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2007.

[3]中國就業(yè)培訓(xùn)技術(shù)指導(dǎo)中心組織.防腐蝕工[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2012.

[4]李成玉.船舶輔機[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2006.

[5]威爾特.動量、熱量和質(zhì)量傳遞原理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[6]阻尼脂物資安全資料表[R].東莞：東莞市拜爾電子材料有限公司，2007.