CN106053324B - 一种可控气氛及液膜成分的湿气腐蚀电化学测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可控气氛及液膜成分的湿气腐蚀电化学测试装置，属于湿气腐蚀模拟实验和电化学测试技术领域。该装置由气瓶、缓冲瓶、循环水机、湿气发生器、试样台、温度探头、湿度探头、pH探头、电化学测试***和尾气处理装置等部分组成。通过设定的混合气体和湿气发生器产生的一定成分的水雾组合而形成特定的湿气成分。利用循环水机，对实验容器内部以及电化学试样和腐蚀失重试样的温度分别进行控制而使试样表面形成冷凝液膜。利用该装置可实现电化学试样和腐蚀失重试样表面冷凝液膜成分的控制，从而实现一定湿气环境的腐蚀模拟实验和腐蚀电化学测试。

Description

一种可控气氛及液膜成分的湿气腐蚀电化学测试装置
技术领域
本发明涉及湿气腐蚀模拟实验和电化学测试技术领域，特别是指一种可控气氛及液膜成分的湿气腐蚀电化学测试装置。
背景技术
在含有腐蚀性气体的湿气环境中，金属材料表面形成的冷凝液膜会使金属材料发生湿气电化学腐蚀。机械设备、桥梁、厂房、船舶车辆等在海洋、工业和乡村自然大气环境下发生的大气腐蚀即属于一种广泛存在的湿气腐蚀，此外，各种工业环境，如输送湿天然气的管道、原油储罐的顶部空间等密闭空间也会发生各种工业气体环境条件的湿气腐蚀。在一定条件的湿气腐蚀环境中，湿气中也会存在由细小液滴形成的水雾，例如，海洋大气中即存在含有盐成分的细小液滴。金属材料表面形成的薄液膜成分主要取决于湿气中存在的腐蚀性气体组成和液滴成分。上述各种自然和工业环境条件的湿气腐蚀受到了极为广泛的关注，认识和掌握金属材料不同腐蚀性气体组成和液滴成分的湿气腐蚀行为、规律和机理，进而有效控制湿气腐蚀具有重要的学术价值和实际意义。
金属材料在湿气环境中形成的冷凝液膜厚度达到几十水分子层以上厚度时，即具备了发生电化学腐蚀的条件。金属材料的湿气腐蚀通常是金属表面处于薄液膜电解质溶液条件的特殊电化学腐蚀过程。金属材料暴露在湿气环境中，随着湿气环境中腐蚀性气氛和水雾成分变化以及金属材料和环境温度的改变，金属材料表面薄液膜的厚度和成分也相应地发生变化，从而影响金属材料的湿气腐蚀行为和规律。常见的自然和工业湿气环境中主要的腐蚀性气体有O2、CO2、SO2和H2S等，而水雾中液滴通常含有各种盐、酸和碱等成分，例如，海洋大气水雾液滴的主要成分为NaCl。
本发明提供一种可控气氛及液膜成分的湿气腐蚀电化学测试装置，利用该装置可实现对金属材料在不同腐蚀性气体组成和液滴成分条件下的湿气腐蚀模拟实验和腐蚀电化学测试。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可控气氛及液膜成分的湿气腐蚀电化学测试装置。
该装置包括混合气瓶、流量计、缓冲瓶、循环水机、湿气发生器、试样台、温度探头、湿度探头、实验容器、pH探头、电化学测试***、试样台和尾气处理瓶，混合气瓶包括O2-N2混合气气瓶和CO2/SO2/H2S-N2混合气气瓶，O2-N2混合气气瓶和CO2/SO2/H2S-N2混合气气瓶各自连接一个流量计，O2-N2混合气气瓶和CO2/SO2/H2S-N2混合气气瓶中的气体通过管道进入缓冲瓶一，在缓冲瓶一中缓冲后的气体通过管道进入实验容器中，实验容器中的尾气经过缓冲瓶二缓冲后，进入尾气处理瓶；湿气发生器与实验容器相连，循环水机一连通在实验容器侧面和底部，从而控制实验容器内部湿气温度，循环水机二连通在实验容器内部，实验容器(6)上部盖有透明观察盖，实验容器中设置试样台，试样台上方设置温度探头和湿度探头，实验容器内部在试样台下方装有去离子水，实验容器与电化学测试***相连。
试样台四角通过螺丝固定，试样台中部开有引流槽，引流槽两侧分别放置电化学试样和腐蚀失重试样，电化学试样和腐蚀失重试样通过试样夹具固定在试样台上，电化学试样一侧安放Ag/AgCl固态参比电极和pH探头，电化学试样、Ag/AgCl固态参比电极和pH探头外部设置环形铂电极。
电化学试样、环形铂电极和Ag/AgCl固态参比电极组成三电极体系。pH探头引出pH探头导线，电化学试样引出电化学试样导线，Ag/AgCl固态参比电极引出Ag/AgCl固态参比电极导线，环形铂电极引出环形铂电极导线，pH探头导线、电化学试样导线、Ag/AgCl固态参比电极导线、环形铂电极导线通过线槽孔引出。试样夹具下部设置试样夹具下部空间，试样夹具高度高于去离子水，循环水机二对试样夹具下部空间通入循环水，从而实现对电化学试样和腐蚀失重试样温度进行控制。
尾气处理瓶中装有碱液，对尾气进行处理。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，通过控制腐蚀性气体和雾气成分，结合控制实验容器和试样温度，在试样表面形成一定成分的冷凝薄液膜，从而实现可控制液膜成分的湿气腐蚀，从而实现对该湿气腐蚀进行腐蚀电化学测量。通过两个方面对湿气腐蚀条件进行控制，一方面是控制箱体内的气体组成和雾气中液滴成分，另一方面是控制实验容器和试样的温度，进而实现不同湿气环境的湿气腐蚀模拟实验和腐蚀电化学测试。
附图说明
图1为本发明的可控气氛及液膜成分的湿气腐蚀电化学测试装置结构示意图；
图2为该装置的试样台放大俯视图；
图3为图2中B-B'截面放大图；
图4为图2中C-C'截面放大图。
其中：1-O2-N2混合气气瓶；2-流量计；3-缓冲瓶一；4-温度探头；5-湿度探头；6-实验容器；7-透明观察盖；8-缓冲瓶二；9-尾气处理瓶；10-循环水机一；11-去离子水；12-电化学测试***；13-pH探头导线；14-试样台；15-循环水机二；16-湿气发生器；17-CO2/SO2/H2S-N2混合气气瓶；18-试样夹具；19-电化学试样；20-引流槽；21-螺丝；22-腐蚀失重试样；23-Ag/AgCl固态参比电极；24-pH探头；25-环形铂电极；26-试样夹具下部空间；27-电化学试样导线；28-Ag/AgCl固态参比电极导线；29-环形铂电极导线；30-线槽孔。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种可控气氛及液膜成分的湿气腐蚀电化学测试装置。
如图1所示，该装置包括混合气瓶、流量计2、缓冲瓶、循环水机、湿气发生器16、试样台14、温度探头4、湿度探头5、实验容器6、pH探头24、电化学测试***12、试样台14和尾气处理瓶9，混合气瓶包括O2-N2混合气气瓶1和CO2/SO2/H2S-N2混合气气瓶17，O2-N2混合气气瓶1和CO2/SO2/H2S-N2混合气气瓶17各自连接一个流量计2，O2-N2混合气气瓶1和CO2/SO2/H2S-N2混合气气瓶17中的气体通过管道进入缓冲瓶一3，在缓冲瓶一3中缓冲后的气体通过管道进入实验容器6中，实验容器6中的尾气经过缓冲瓶二8缓冲后，进入尾气处理瓶9；湿气发生器16与实验容器6相连，循环水机一10连通在实验容器6侧面和底部，循环水机二15连通在实验容器6内部，实验容器6上部盖有透明观察盖7，实验容器6中设置试样台14，试样台14上方设置温度探头4和湿度探头5，实验容器6内部在试样台14下方装有去离子水11，实验容器6与电化学测试***12相连。
如图2所示，将制备好的电化学试样19以及腐蚀失重试样22分别固定在试样夹具18中，并用硅胶密封好边缘空隙。图3所示电化学试样19通过电化学试样导线27引出，环形铂电极25放入电化学试样19外侧的铂丝导线槽中，由环形铂电极导线29引出。Ag/AgCl固态参比电极23放入导线槽中并由Ag/AgCl固态参比电极导线28引出。环形铂电极导线29、Ag/AgCl固态参比电极导线28、电化学试样导线27以及pH探头导线13均由图4中线槽孔30引出。电化学试样19、环形铂电极25和Ag/AgCl固态参比电极23组成三电极体系。图2中试样夹具18与试样夹具下部空间26通过螺丝21拧紧。将环形铂电极导线29、电化学试样导线27、Ag/AgCl固态参比电极导线28连接到装置外的电化学测试***12上。将去离子水11注入实验容器6中，水面低于试样夹具18。图1所示，打开O2-N2混合气气瓶1和CO2/SO2/H2S-N2混合气气瓶17，通过流量计2对其进行流量控制，进入混合气体缓冲瓶一3充分混合后进入实验容器6，同时湿气发生器16产生的湿气进入实验容器6中。实验容器6中的腐蚀气体和湿气进入尾气缓冲瓶二8中，最后经过尾气处理瓶9对尾气进行处理。利用温度探头4和湿度探头5进行实验容器6内温度和湿度测量，pH探头24对实验环境进行测量。利用循环水机一10向实验容器6外壁和底部空间通入循环水，实现对实验容器6内温度的控制。利用循环水机二15对试样夹具下部空间26通入循环水，从而实现对电化学试样19和腐蚀失重试样22进行温度控制。通过透明观察盖7对实验容器6内部进行观察。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种可控气氛及液膜成分的湿气腐蚀电化学测试装置，其特征在于：包括混合气瓶、流量计(2)、缓冲瓶、循环水机、湿气发生器(16)、试样台(14)、温度探头(4)、湿度探头(5)、实验容器(6)、pH探头(24)、电化学测试***(12)、试样台(14)和尾气处理瓶(9)，混合气瓶包括O2-N2混合气气瓶(1)和CO2/SO2/H2S-N2混合气气瓶(17)，O2-N2混合气气瓶(1)和CO2/SO2/H2S-N2混合气气瓶(17)各自连接一个流量计(2)，O2-N2混合气气瓶(1)和CO2/SO2/H2S-N2混合气气瓶(17)中的气体通过管道进入缓冲瓶一(3)，在缓冲瓶一(3)中缓冲后的气体通过管道进入实验容器(6)中，实验容器(6)中的尾气经过缓冲瓶二(8)缓冲后，进入尾气处理瓶(9)；湿气发生器(16)与实验容器(6)相连，循环水机一(10)连通在实验容器(6)侧面和底部，循环水机二(15)连通在实验容器(6)内部，实验容器(6)上部盖有透明观察盖(7)，实验容器(6)中设置试样台(14)，试样台(14)上方设置温度探头(4)和湿度探头(5)，实验容器(6)内部在试样台(14)下方装有去离子水(11)，实验容器(6)与电化学测试***(12)相连；
所述试样台(14)四角通过螺丝(21)固定，试样台(14)中部开有引流槽(20)，引流槽(20)两侧分别放置电化学试样(19)和腐蚀失重试样(22)，电化学试样(19)和腐蚀失重试样(22)通过试样夹具(18)固定在试样台(14)上，电化学试样(19)一侧安放Ag/AgCl固态参比电极(23)和pH探头(24)，电化学试样(19)、Ag/AgCl固态参比电极(23)和pH探头(24)外部设置环形铂电极(25)；
所述试样夹具(18)下部设置试样夹具下部空间(26)，试样夹具(18)高度高于去离子水(11)；
所述循环水机二(15)对试样夹具下部空间(26)通入循环水；
所述电化学试样(19)、环形铂电极(25)和Ag/AgCl固态参比电极(23)组成三电极体系。
2.根据权利要求1所述的可控气氛及液膜成分的湿气腐蚀电化学测试装置，其特征在于：所述pH探头(24)引出pH探头导线(13)，电化学试样(19)引出电化学试样导线(27)，Ag/AgCl固态参比电极(23)引出Ag/AgCl固态参比电极导线(28)，环形铂电极(25)引出环形铂电极导线(29)。
3.根据权利要求1所述的可控气氛及液膜成分的湿气腐蚀电化学测试装置，其特征在于：所述pH探头导线(13)、电化学试样导线(27)、Ag/AgCl固态参比电极导线(28)、环形铂电极导线(29)通过线槽孔(30)引出。
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