一種可控氣氛及液膜成分的濕氣腐蝕電化學測試裝置的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種可控氣氛及液膜成分的濕氣腐蝕電化學測試裝置，屬于濕氣腐蝕模擬實驗和電化學測試技術領域。該裝置由氣瓶、緩沖瓶、循環水機、濕氣發生器、試樣臺、溫度探頭、濕度探頭、pH探頭、電化學測試系統和尾氣處理裝置等部分組成。通過設定的混合氣體和濕氣發生器產生的一定成分的水霧組合而形成特定的濕氣成分。利用循環水機，對實驗容器內部以及電化學試樣和腐蝕失重試樣的溫度分別進行控制而使試樣表面形成冷凝液膜。利用該裝置可實現電化學試樣和腐蝕失重試樣表面冷凝液膜成分的控制，從而實現一定濕氣環境的腐蝕模擬實驗和腐蝕電化學測試。
【專利說明】
一種可控氣氛及液膜成分的濕氣腐蝕電化學測試裝置
技術領域
[0001]本發明涉及濕氣腐蝕模擬實驗和電化學測試技術領域，特別是指一種可控氣氛及液膜成分的濕氣腐蝕電化學測試裝置。
【背景技術】
[0002]在含有腐蝕性氣體的濕氣環境中，金屬材料表面形成的冷凝液膜會使金屬材料發生濕氣電化學腐蝕。機械設備、橋梁、廠房、船舶車輛等在海洋、工業和鄉村自然大氣環境下發生的大氣腐蝕即屬于一種廣泛存在的濕氣腐蝕，此外，各種工業環境，如輸送濕天然氣的管道、原油儲罐的頂部空間等密閉空間也會發生各種工業氣體環境條件的濕氣腐蝕。在一定條件的濕氣腐蝕環境中，濕氣中也會存在由細小液滴形成的水霧，例如，海洋大氣中即存在含有鹽成分的細小液滴。金屬材料表面形成的薄液膜成分主要取決于濕氣中存在的腐蝕性氣體組成和液滴成分。上述各種自然和工業環境條件的濕氣腐蝕受到了極為廣泛的關注，認識和掌握金屬材料不同腐蝕性氣體組成和液滴成分的濕氣腐蝕行為、規律和機理，進而有效控制濕氣腐蝕具有重要的學術價值和實際意義。
[0003]金屬材料在濕氣環境中形成的冷凝液膜厚度達到幾十水分子層以上厚度時，即具備了發生電化學腐蝕的條件。金屬材料的濕氣腐蝕通常是金屬表面處于薄液膜電解質溶液條件的特殊電化學腐蝕過程。金屬材料暴露在濕氣環境中，隨著濕氣環境中腐蝕性氣氛和水霧成分變化以及金屬材料和環境溫度的改變，金屬材料表面薄液膜的厚度和成分也相應地發生變化，從而影響金屬材料的濕氣腐蝕行為和規律。常見的自然和工業濕氣環境中主要的腐蝕性氣體有02、0)2、302和!123等，而水霧中液滴通常含有各種鹽、酸和堿等成分，例如，海洋大氣水霧液滴的主要成分為NaCl。
[0004]本發明提供一種可控氣氛及液膜成分的濕氣腐蝕電化學測試裝置，利用該裝置可實現對金屬材料在不同腐蝕性氣體組成和液滴成分條件下的濕氣腐蝕模擬實驗和腐蝕電化學測試。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是提供一種可控氣氛及液膜成分的濕氣腐蝕電化學測試裝置。
[0006]該裝置包括混合氣瓶、流量計、緩沖瓶、循環水機、濕氣發生器、試樣臺、溫度探頭、濕度探頭、實驗容器、PH探頭、電化學測試系統、試樣臺和尾氣處理瓶，混合氣瓶包括O2-N2混合氣氣瓶和CO2/SO2/H2S-N2混合氣氣瓶，O2-N2混合氣氣瓶和CO2/SO2/H2S-N2混合氣氣瓶各自連接一個流量計，O2-N2混合氣氣瓶和C02/S02/H2S-N2混合氣氣瓶中的氣體通過管道進入緩沖瓶一，在緩沖瓶一中緩沖后的氣體通過管道進入實驗容器中，實驗容器中的尾氣經過緩沖瓶二緩沖后，進入尾氣處理瓶;濕氣發生器與實驗容器相連，循環水機一連通在實驗容器側面和底部，從而控制實驗容器內部濕氣溫度，循環水機二連通在實驗容器內部，實驗容器
(6)上部蓋有透明觀察蓋，實驗容器中設置試樣臺，試樣臺上方設置溫度探頭和濕度探頭，實驗容器內部在試樣臺下方裝有去離子水，實驗容器與電化學測試系統相連。
[0007]試樣臺四角通過螺絲固定，試樣臺中部開有引流槽，引流槽兩側分別放置電化學試樣和腐蝕失重試樣，電化學試樣和腐蝕失重試樣通過試樣夾具固定在試樣臺上，電化學試樣一側安放Ag/AgCl固態參比電極和pH探頭，電化學試樣、Ag/AgCl固態參比電極和pH探頭外部設置環形鉑電極。
[0008]電化學試樣、環形鉑電極和Ag/AgCl固態參比電極組成三電極體系。pH探頭引出pH探頭導線，電化學試樣引出電化學試樣導線，Ag/AgCl固態參比電極引出Ag/AgCl固態參比電極導線，環形鉑電極引出環形鉑電極導線，PH探頭導線、電化學試樣導線、Ag/AgCl固態參比電極導線、環形鉑電極導線通過線槽孔引出。試樣夾具下部設置試樣夾具下部空間，試樣夾具高度高于去離子水，循環水機二對試樣夾具下部空間通入循環水，從而實現對電化學試樣和腐蝕失重試樣溫度進行控制。
[0009]尾氣處理瓶中裝有堿液，對尾氣進行處理。
[0010]本發明的上述技術方案的有益效果如下:
[0011]上述方案中，通過控制腐蝕性氣體和霧氣成分，結合控制實驗容器和試樣溫度，在試樣表面形成一定成分的冷凝薄液膜，從而實現可控制液膜成分的濕氣腐蝕，從而實現對該濕氣腐蝕進行腐蝕電化學測量。通過兩個方面對濕氣腐蝕條件進行控制，一方面是控制箱體內的氣體組成和霧氣中液滴成分，另一方面是控制實驗容器和試樣的溫度，進而實現不同濕氣環境的濕氣腐蝕模擬實驗和腐蝕電化學測試。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的可控氣氛及液膜成分的濕氣腐蝕電化學測試裝置結構示意圖；
[0013]圖2為該裝置的試樣臺放大俯視圖；
[0014]圖3為圖2中B-B’截面放大圖；
[0015]圖4為圖2中C-C’截面放大圖。
[0016]其中:1-O2-N2混合氣氣瓶;2_流量計；3_緩沖瓶一;4-溫度探頭;5_濕度探頭;6_實驗容器;7-透明觀察蓋;8-緩沖瓶二; 9-尾氣處理瓶;10-循環水機一 ；11-去離子水;12-電化學測試系統；13-pH探頭導線；14-試樣臺；15-循環水機二 ； 16-濕氣發生器；17-C02/S02/H2S_N2混合氣氣瓶；18-試樣夾具；19-電化學試樣;20-引流槽;21-螺絲；22-腐蝕失重試樣；23-Ag/AgCl固態參比電極;24-pH探頭;25-環形鉑電極;26-試樣夾具下部空間；27-電化學試樣導線;28-Ag/AgCl固態參比電極導線;29-環形鉑電極導線;30-線槽孔。
【具體實施方式】
[0017]為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0018]本發明提供一種可控氣氛及液膜成分的濕氣腐蝕電化學測試裝置。
[0019]如圖1所示，該裝置包括混合氣瓶、流量計2、緩沖瓶、循環水機、濕氣發生器16、試樣臺14、溫度探頭4、濕度探頭5、實驗容器6、pH探頭24、電化學測試系統12、試樣臺14和尾氣處理瓶9，混合氣瓶包括O2-N2混合氣氣瓶I和CO2/SO2/H2S-N2混合氣氣瓶17，02-N2混合氣氣瓶I和C02/S02/H2S-N2混合氣氣瓶17各自連接一個流量計2，02-犯混合氣氣瓶1和0)2/302/!123-N2混合氣氣瓶17中的氣體通過管道進入緩沖瓶一 3，在緩沖瓶一 3中緩沖后的氣體通過管道進入實驗容器6中，實驗容器6中的尾氣經過緩沖瓶二8緩沖后，進入尾氣處理瓶9;濕氣發生器16與實驗容器6相連，循環水機一 10連通在實驗容器6側面和底部，循環水機二 15連通在實驗容器6內部，實驗容器6上部蓋有透明觀察蓋7，實驗容器6中設置試樣臺14，試樣臺14上方設置溫度探頭4和濕度探頭5，實驗容器6內部在試樣臺14下方裝有去離子水11，實驗容器6與電化學測試系統12相連。
[0020]如圖2所示，將制備好的電化學試樣19以及腐蝕失重試樣22分別固定在試樣夾具18中，并用硅膠密封好邊緣空隙。圖3所示電化學試樣19通過電化學試樣導線27引出，環形鉑電極25放入電化學試樣19外側的鉑絲導線槽中，由環形鉑電極導線29引出jg/AgCl固態參比電極23放入導線槽中并由Ag/AgCl固態參比電極導線28引出。環形鉑電極導線29、Ag/AgCl固態參比電極導線28、電化學試樣導線27以及pH探頭導線13均由圖4中線槽孔30引出。電化學試樣19、環形鉑電極25和Ag/AgCl固態參比電極23組成三電極體系。圖2中試樣夾具18與試樣夾具下部空間26通過螺絲21擰緊。將環形鉑電極導線29、電化學試樣導線27、Ag/AgCl固態參比電極導線28連接到裝置外的電化學測試系統12上。將去離子水11注入實驗容器6中，水面低于試樣夾具18。圖1所不，打開O2-N2混合氣氣瓶I和CO2/SO2/H2S-N2混合氣氣瓶17，通過流量計2對其進行流量控制，進入混合氣體緩沖瓶一3充分混合后進入實驗容器6，同時濕氣發生器16產生的濕氣進入實驗容器6中。實驗容器6中的腐蝕氣體和濕氣進入尾氣緩沖瓶二 8中，最后經過尾氣處理瓶9對尾氣進行處理。利用溫度探頭4和濕度探頭5進行實驗容器6內溫度和濕度測量，pH探頭24對實驗環境進行測量。利用循環水機一 10向實驗容器6外壁和底部空間通入循環水，實現對實驗容器6內溫度的控制。利用循環水機二 15對試樣夾具下部空間26通入循環水，從而實現對電化學試樣19和腐蝕失重試樣22進行溫度控制。通過透明觀察蓋7對實驗容器6內部進行觀察。
[0021]以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種可控氣氛及液膜成分的濕氣腐蝕電化學測試裝置，其特征在于:包括混合氣瓶、流量計(2)、緩沖瓶、循環水機、濕氣發生器(16)、試樣臺(14)、溫度探頭(4)、濕度探頭(5)、實驗容器(6)、pH探頭(24)、電化學測試系統(12)、試樣臺(14)和尾氣處理瓶(9)，混合氣瓶包括O2-N2混合氣氣瓶(I)和⑶2/S02/H2S-N2混合氣氣瓶(17) ,O2-N2混合氣氣瓶(IWPra2/SO2AfeS-N2混合氣氣瓶(I7)各自連接一個流量計(2)，O2-N2混合氣氣瓶(I)和C02/S02/H2S-N2混合氣氣瓶(17)中的氣體通過管道進入緩沖瓶一 (3)，在緩沖瓶一 (3)中緩沖后的氣體通過管道進入實驗容器(6)中，實驗容器(6)中的尾氣經過緩沖瓶二(8)緩沖后，進入尾氣處理瓶(9);濕氣發生器(16)與實驗容器(6)相連，循環水機一(10)連通在實驗容器(6)側面和底部，循環水機二(15)連通在實驗容器(6)內部，實驗容器(6)上部蓋有透明觀察蓋(7)，實驗容器(6)中設置試樣臺(14)，試樣臺(14)上方設置溫度探頭(4)和濕度探頭(5)，實驗容器(6)內部在試樣臺(14)下方裝有去離子水(11)，實驗容器(6)與電化學測試系統(12)相連。2.根據權利要求1所述的可控氣氛及液膜成分的濕氣腐蝕電化學測試裝置，其特征在于:所述試樣臺(14)四角通過螺絲(21)固定，試樣臺(14)中部開有引流槽(20)，引流槽(20)兩側分別放置電化學試樣(19)和腐蝕失重試樣(22)，電化學試樣(19)和腐蝕失重試樣(22)通過試樣夾具(18)固定在試樣臺(14)上，電化學試樣(19)一側安放Ag/AgCl固態參比電極(23)和pH探頭(24)，電化學試樣(19)、Ag/AgCl固態參比電極(23)和pH探頭(24)外部設置環形鉑電極(25)。3.根據權利要求1或2所述的可控氣氛及液膜成分的濕氣腐蝕電化學測試裝置，其特征在于:所述PH探頭(24)引出pH探頭導線(13)，電化學試樣(19)引出電化學試樣導線(27)，Ag/AgCl固態參比電極(23)引出Ag/AgCl固態參比電極導線(28)，環形鉑電極(25)引出環形鉑電極導線(29)。4.根據權利要求1或2所述的可控氣氛及液膜成分的濕氣腐蝕電化學測試裝置，其特征在于:所述試樣夾具(18)下部設置試樣夾具下部空間(26)，試樣夾具(18)高度高于去離子水(H)。5.根據權利要求1或3所述的可控氣氛及液膜成分的濕氣腐蝕電化學測試裝置，其特征在于:所述PH探頭導線(13)、電化學試樣導線(27)、Ag/AgCl固態參比電極導線(28)、環形鉑電極導線(29)通過線槽孔(30)引出。6.根據權利要求1所述的可控氣氛及液膜成分的濕氣腐蝕電化學測試裝置，其特征在于:所述循環水機二(15)對試樣夾具下部空間(26)通入循環水。7.根據權利要求1所述的可控氣氛及液膜成分的濕氣腐蝕電化學測試裝置，其特征在于:所述電化學試樣(19)、環形鉑電極(25)和Ag/AgCl固態參比電極(23)組成三電極體系。
【文檔編號】G01N17/00GK106053324SQ201610333397
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月19日
【發明人】李曉剛, 柳偉, 董超芳, 肖葵, 齊小龍, 趙慶賀
【申請人】北京科技大學