CN106442306B - 一种能实现不同溶解氧含量条件下的电化学腐蚀测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种能实现不同溶解氧含量条件下的电化学腐蚀测试装置及方法。装置包括电化学工作站、烧杯、氮气瓶、氧气瓶、氧气玻璃转子流量计、氮气玻璃转子流量计、气体出口盘、溶解氧测量仪和数字信号控制器。氧气瓶和氮气瓶通过为试验溶液提供氧气和氮气，从而达到增加或减少溶解氧含量的目的。溶解氧测量仪实时测量烧杯内试验溶液的溶解氧含量，并将监测信号传递到数字信号控制器，信号控制器通过阀门控制器的转动来调节玻璃转子流量计，进而控制氧气与氮气进入试验溶液的流量。气体出口盘用于均匀流出氧气与氮气。本方法及装置保证试验溶液中溶解氧含量得到精确、稳定地自动控制，为使用电化学方法测量溶解氧对金属腐蚀的影响提供前提条件。

Description

一种能实现不同溶解氧含量条件下的电化学腐蚀测试装置及 方法

技术领域

本发明涉及一种腐蚀测试装置，尤其涉及一种能实现不同溶解氧含量条件下的电化学腐蚀测试装置及方法。

背景技术

目前，公知的涉及溶解氧含量的腐蚀测试装置由氮气瓶和烧杯组成。通过氮气瓶仅能去除试验溶液中固有的溶解氧，因此溶液中的溶解氧含量受溶液初始溶解氧含量限制，测量范围有限。而且仅通过氮气瓶上的出口阀门调节气体流量，出口压力难以控制，导致试验溶液中可能出现较大气泡，严重时导致溶液飞溅到烧杯外。氮气从单一管路流出，气泡从烧杯底上升到烧杯表面过程中，被溶液吸收的氮气量有限，造成浪费。试验过程中无法实时地控制试验溶液中的溶解氧含量在稳定数值上，影响试验结果的准确性。

发明内容

为了克服现有的不同溶解氧含量条件下的电化学腐蚀测试方法及装置存在的溶解氧含量范围小、气体流量难以控制和气泡不稳定等方面的不足，本发明提供一种能实现不同溶解氧含量条件的电化学腐蚀测试装置，该装置不仅能扩宽可控溶解氧含量范围，而且能够自动调节气体流量，并使气泡在出口细致均匀流出，提供稳定可靠的电化学试验环境。

本发明的另一目的在于提供一种能实现不同溶解氧含量条件的电化学腐蚀测试方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

包括电化学工作站、烧杯、氮气瓶、氧气瓶、氧气玻璃转子流量计、氮气玻璃转子流量计、气体出口盘、溶解氧测量仪和数字信号控制器，氧气瓶、氧气玻璃转子流量计、气体出口盘依次连通；氮气瓶、氮气玻璃转子流量计、气体出口盘依次连通；烧杯中盛装试验溶液，气体出口盘置于烧杯底部，烧杯口通过烧杯盖密封；电化学工作站与工作电极、参比电极和辅助电极相连接，工作电极、参比电极和辅助电极伸入烧杯内试验溶液中；溶解氧测量仪的一端连接探头，探头伸入到试验溶液内部，溶解氧测量仪的另一端连接数字信号控制器，数字信号控制器与阀门控制器相连，阀门控制器控制氧气玻璃转子流量计和氮气玻璃转子流量计的流量。

所述的气体出口盘外形为圆盘状，气体出口盘直径小于烧杯内径，气体出口盘分上下相互隔离的两层空间，上层与氧气入口连接，并有多个尺寸小于入口的出口；下层与氮气入口连接，由若干细小竖管将氮气在出口盘上表面排除。

所述的气体出口盘底面设有吸盘，吸盘吸附在烧杯底部。

所述的烧杯盖钻有多个孔洞，烧杯盖通过硅胶密封孔洞边缘。

所述的数字信号控制器为具有可编程功能的微型计算机。

本发明的测试方法包括下述步骤：

在数字信号控制器中设置试验所需溶解氧含量数值，开启氧气瓶与氮气瓶上的阀门；试验过程中溶解氧测量仪读取当前试验溶液中的溶解氧含量，以电信号形式传输到数字信号控制器，若测量的溶解氧含量低于预先设定值，则通过控制阀门控制器增大氧气玻璃转子流量计中的氧气流量，同时关闭氮气阀门，使试验溶液中溶解氧上升到试验所需浓度；若测量的溶解氧含量高于预先设定值，则通过控制阀门控制器增大氮气玻璃转子流量计中的氮气流量，同时关闭氧气阀门，使试验溶液中溶解氧下降到试验所需浓度。

本发明的优点效果如下：

1、烧杯内引入氧气流通管路和氮气流通管路，通过控制氧气与氮气的相对流量，能实现溶解氧含量在较大浓度范围内的变化，为进行溶解氧含量变化对材料腐蚀影响的研究提供条件。

2、烧杯内引入溶解氧测量仪探头，能实时监测试验溶液中的溶解氧含量，并根据测量仪的读数，由数字信号控制器与阀门控制器反馈调节氮气和氧气流量。

3、烧杯盖钻有多个孔洞，用于连接三电极、气体入口管路和溶解氧测量仪导线，并能通过硅胶密封使内部溶液隔绝空气。

4、氮气瓶、氧气瓶分别通过玻璃转子流量计后与气体出口盘连接，通过阀门控制器控制玻璃转子流量计阀门，能实现气体流出压力、流量的稳定控制。

5、气体出口盘有两个入口，多个出口，能够将入口管路流量均匀平分，使气体在烧杯底部不同部位均匀细致地流出，迅速溶解于试验溶液，减小对试验体系的干扰。

附图说明

图1是本发明总示意图。

图2是本发明中烧杯盖的俯视图。

图3是本发明中气体出口盘的工作原理示意图。

其中向下箭头表示气体入口，向上箭头表示气体出口，实心箭头表示氧气，空心箭头表示氮气。

图中装置构成为：1、电化学工作站；2、辅助电极接口；3、工作电极接口；4、参比电极接口；5、溶解氧测量仪；6、探头；7、辅助电极；8、参比电极；9、工作电极；10、气体出口盘；11、烧杯；12、烧杯盖；13、氮气玻璃转子流量计；14、氧气玻璃转子流量计；15、流量计支架；16、氮气入口管；17、氧气入口管；18、氮气出口管；19、氧气出口管；20、氮气瓶；21、氧气瓶；22、数字信号控制器；23、阀门控制器；24、工作电极插孔；25、辅助电极插孔；26、参比电极插孔；27、溶解氧测量仪探头插孔；28、氧气入口管插孔；29、氮气入口管插孔；30、吸盘。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明专利作进一步详细的说明。

实施例

如图1所示，包括电化学工作站1、烧杯11、氮气瓶20、氧气瓶21、氧气玻璃转子流量计14、氮气玻璃转子流量计13、气体出口盘10、溶解氧测量仪5和数字信号控制器22，氧气瓶21、氧气出口管19、氧气玻璃转子流量计14、氧气入口管17、气体出口盘10依次连通；氮气瓶20、氮气出口管18、氮气玻璃转子流量计13、氮气入口管16、气体出口盘10依次连通，氧气玻璃转子流量计14、氮气玻璃转子流量计13固定在流量计支架上；烧杯11中盛装试验溶液，气体出口盘10置于烧杯11底部，烧杯口通过烧杯盖12密封；电化学工作站1分别通过工作电极接口3、参比电极接口4、辅助电极接口2与工作电极9、参比电极8和铂片辅助电极7相连接，工作电极、参比电极和辅助电极伸入烧杯内试验溶液中；溶解氧测量仪5的一端连接探头6，探头6伸入到试验溶液内部，溶解氧测量仪5的另一端连接数字信号控制器22，数字信号控制器22与阀门控制器23相连，阀门控制器控制氧气玻璃转子流量计和氮气玻璃转子流量计的流量。

其中电化学工作站1与工作电极9、参比电极8和铂片辅助电极7相连接，用于测量在给定电压或电流信号下，工作电极的电化学响应参数，从而判断试样的腐蚀行为规律。氮气瓶20和氧气瓶21为试验溶液提供稳定的气体来源，通过气瓶上的阀门控制气体供应压力在一个相对较小的稳定水平上。氧气玻璃转子流量计14、氮气玻璃转子流量计13一方面用来测量氧气和氮气流量，另一方面通过其上的调节阀受阀门控制器传动控制，实时调节气体流量。溶解氧测量仪5将探头伸入到试验溶液内部，通过探头上的传感器实时测量溶解氧含量。溶解氧测量仪将测量信号分析、转换后将溶解氧含量显示在面板上，同时将计算结果以电信号形式传输到数字信号控制器22。数字信号控制器为具有可编程功能的微型计算机，允许用户预先输入设定值，并将设定值与溶解氧控制器传入的数值比较，然后向阀门控制器发出指令，调节阀门启闭及开度。为避免试验过程中阀门被频繁开启或关闭，在数字信号控制器中还设置了溶解氧的允许浓度偏差值，以保证溶液中的溶解氧含量维持在相对稳定的数值上。气体出口盘11是塑料制品，工作原理如图3所示。外形为圆盘状，直径略小于烧杯内径，分上下相互隔离的两层空间，上层与氧气入口连接，并有多个尺寸较小的出口；下层与氮气入口连接，由若干细小竖管将氮气在出口盘上表面排除。试验时，圆盘通过下面的吸盘吸附在烧杯底部，氮气或氧气均匀细致地从上表面流出，加速了气体在试验溶液中的溶解过程。

本发明的试验过程如下：

如图1所示，分别连通氧气瓶21 →氧气玻璃转子流量计14 →气体出口盘10和氮气瓶20 →氮气玻璃转子流量计13 →气体出口盘10两条管路，连接过程中使氮气入口管16、氧气入口管17通过烧杯盖12中的氮气入口管插孔29、氧气入口管插孔28，检查通路气密性是否良好。将电化学测量工作电极9、参比电极8和铂片辅助电极7穿过烧杯盖上工作电极插孔24、、参比电极插孔26、辅助电极插孔25，并调整好三电极相对位置，再将溶解氧测量仪探头6穿过烧杯盖12溶解氧测量仪探头插孔27，用硅胶密封烧杯盖孔洞的边缘。烧杯11中倒入试验溶液，将穿过烧杯盖12的所有部件一同放入溶液中，使气体出口盘10落在烧杯底部，溶解氧测量仪探头6、工作电极9、参比电极8和铂片辅助电极7在烧杯中部，盖好烧杯盖。在数字信号控制器中设置试验所需溶解氧含量数值，开启氧气瓶与氮气瓶上的阀门。试验过程中溶解氧测量仪读取当前试验溶液中的溶解氧含量，以电信号形式传输到数字信号控制器，若测量的溶解氧含量低于预先设定值，则通过控制阀门控制器增大玻璃转子流量计中的氧气流量，同时关闭氮气阀门，使试验溶液中溶解氧上升到试验所需浓度；若测量的溶解氧含量高于预先设定值，则通过控制阀门控制器增大玻璃转子流量计中的氮气流量，同时关闭氧气阀门，使试验溶液中溶解氧下降到试验所需浓度。

本发明通过氮气与氧气进入试验溶液的流量控制试验溶液中的溶解氧含量。可根据腐蚀试验要求，预先在数字信号控制器中设定溶解氧含量。由溶解氧测量仪、数字信号控制器和阀门控制器联合反馈控制烧杯内溶解氧含量等于预先设定数值。气体出口盘能够使氮气与氧气均匀细致地流出。

以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果。只要满足使用需要，都在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种能实现不同溶解氧含量条件下的电化学腐蚀测试装置，其特征在于包括电化学工作站、烧杯、氮气瓶、氧气瓶、氧气玻璃转子流量计、氮气玻璃转子流量计、气体出口盘、溶解氧测量仪和数字信号控制器，氧气瓶、氧气玻璃转子流量计、气体出口盘依次连通；氮气瓶、氮气玻璃转子流量计、气体出口盘依次连通；烧杯中盛装试验溶液，气体出口盘置于烧杯底部，烧杯口通过烧杯盖密封；电化学工作站与工作电极、参比电极和辅助电极相连接，工作电极、参比电极和辅助电极伸入烧杯内试验溶液中；溶解氧测量仪的一端连接探头，探头伸入到试验溶液内部，溶解氧测量仪的另一端连接数字信号控制器，数字信号控制器与阀门控制器相连，阀门控制器控制氧气玻璃转子流量计和氮气玻璃转子流量计的流量；

所述的气体出口盘外形为圆盘状，气体出口盘直径小于烧杯内径，气体出口盘分上下相互隔离的两层空间，上层与氧气入口连接，并有多个尺寸小于入口的出口；下层与氮气入口连接，由若干细小竖管将氮气在出口盘上表面排除；

所述能实现不同溶解氧含量条件下的电化学腐蚀测试装置的测试方法，包括下述步骤：

在数字信号控制器中设置试验所需溶解氧含量数值，开启氧气瓶与氮气瓶上的阀门；试验过程中溶解氧测量仪读取当前试验溶液中的溶解氧含量，以电信号形式传输到数字信号控制器，若测量的溶解氧含量低于预先设定值，则通过控制阀门控制器增大氧气玻璃转子流量计中的氧气流量，同时关闭氮气阀门，使试验溶液中溶解氧上升到试验所需浓度；若测量的溶解氧含量高于预先设定值，则通过控制阀门控制器增大氮气玻璃转子流量计中的氮气流量，同时关闭氧气阀门，使试验溶液中溶解氧下降到试验所需浓度。

2.根据权利要求1所述的一种能实现不同溶解氧含量条件下的电化学腐蚀测试装置，其特征在于所述的气体出口盘底面设有吸盘，吸盘吸附在烧杯底部。

3.根据权利要求1所述的一种能实现不同溶解氧含量条件下的电化学腐蚀测试装置，其特征在于所述的烧杯盖钻有多个孔洞，烧杯盖通过硅胶密封孔洞边缘。

4.根据权利要求1所述的一种能实现不同溶解氧含量条件下的电化学腐蚀测试装置，其特征在于所述的数字信号控制器为具有可编程功能的微型计算机。