CN114870714A - 鼓泡搅拌***、阴极剥离试验设备与试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于阴极剥离试验设备技术领域,为解决如何为阴极剥离试验提供稳定的温度条件的技术问题,本发明提供了一种鼓泡搅拌***、阴极剥离试验设备与试验方法,包括鼓泡塔,鼓泡塔内设有水加热器;鼓泡塔的进气管用于通入压缩空气,进气管延伸至鼓泡塔内;位于鼓泡塔上部的出气管与鼓泡管连通,鼓泡管设置在用于盛装溶液的加热容器的底部区域;加热容器作为盛装电解液的试验箱。压缩空气在鼓泡塔内发生鼓泡效应得到洁净的预热压缩空气,通过鼓泡管在电解液中产生自下而上的鼓泡搅拌,鼓泡搅拌过程伴随着试验箱中整个阴极剥离试验的进行。本发明通过鼓泡搅拌促进温度均匀,同时几乎不会造成溶液的整体温度发生较大波动,形成较为稳定的温度场。
Description
技术领域
本发明属于阴极剥离试验设备技术领域,用于涂层耐阴极剥离性能的研究。
背景技术
对于在潮湿环境中的金属材料,一般采用耐腐蚀涂层与阴极保护相结合的措施,但是水等介质一旦侵入,在阴极保护的条件下,破坏的防腐蚀涂层与金属界面将会发生电化学腐蚀(电化学腐蚀是金属材料与电解质溶液接触,通过电极反应产生的腐蚀),最终导致防腐涂层发生阴极剥离。因此,需要通过试验预先检测涂层的耐阴极剥离性能。
阴极剥离试验一般采用腐蚀性液体作用于试样,为了使腐蚀性液体更加均匀,需要对腐蚀性液体进行搅拌,而空气鼓泡搅拌就是一种十分适用于腐蚀性液体的搅拌方式。
中国专利公开文献CN207923681U公开了一种海水中涂层耐阴极剥离性能试验装置,采用鼓泡器将压缩空气在腐蚀性液体中鼓泡以对腐蚀性液体进行搅拌。但是,忽视了空气鼓泡搅拌对试验过程的干扰:1)含有杂质的空气对试样会造成污染;2)空气与腐蚀性液体的温差会导致腐蚀性液体温度波动。
研究表明阴极保护后的电极上会出现钙质沉积层,沉积层保护性能随温度升高而指数增长,扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)结果表明,15-20℃之间,钙质沉积层中碳酸钙的晶型会发生转变,20℃以上时,碳酸钙为文石结构,而低于15℃时,方解石为其主要结构。因此维持试验过程中腐蚀性液体的温度稳定,降低温度干扰,对准确研究耐腐蚀涂层的阴极剥离性能具有重要意义。
综上所述,空气鼓泡搅拌对试验过程的干扰会造成试验结果的误差较大,然而鲜少有洞察到此干扰因素的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题,提供一种鼓泡搅拌***,降低空气鼓泡搅拌对试验过程的干扰,能够为阴极剥离试验提供稳定的温度条件。
本发明是通过以下技术方案实现的:一种鼓泡搅拌***,包括鼓泡塔,鼓泡塔内设有水加热器;鼓泡塔的进气管用于通入压缩空气,所述进气管延伸至鼓泡塔内靠近鼓泡塔底部的位置;位于鼓泡塔上部的出气管与鼓泡管连通,鼓泡管设置在用于盛装溶液的加热容器的底部区域。
进一步的,还包括强制对流***,所述强制对流***包括循环水泵、抽水管与回水管,循环水泵通过抽水管从加热容器中抽取箱体底部的底层溶液再通过回水管送回加热容器中另一层溶液中。
进一步的,所述加热容器中的加热元件设置在加热容器的底部区域,并位于所述鼓泡管下方。
本发明还提供一种阴极剥离试验设备,包括上述的鼓泡搅拌***;所述加热容器作为盛装电解液的试验箱。
进一步的,所述试验箱内设有绝缘支架;试样、阳极与参比电极分别通过各自的导线挂载在所述绝缘支架上,并通过相应的导线与电化学工作站电连接;试样作为阴极与电化学工作站的负极连接;阳极与电化学工作站的正极连接;参比电极与电化学工作站的恒电位输出端连接。
更进一步的,所述试样与参比电极之间接入电压表。
本发明还提供一种阴极剥离试验方法,采用本发明所提供的阴极剥离试验设备,并包括如下步骤:
鼓泡塔中的水加热器对鼓泡塔中的水加热至温度不低于试验箱中电解液设定温度时,通入压缩空气至鼓泡塔中;
压缩空气进入鼓泡塔中发生鼓泡效应的同时被预热,鼓泡效应能够净化压缩空气,包括去除压缩空气中的油份与杂质,从而形成洁净的预热压缩空气;
洁净的预热压缩空气通过鼓泡管在电解液中产生至下而上的鼓泡,从而对电解液进行搅拌;
鼓泡搅拌过程伴随着试验箱中整个阴极剥离试验的进行。
进一步的,通过强制对流***均匀电解液温度的温度场;
所述强制对流***包括循环水泵、抽水管与回水管,循环水泵通过抽水管从容器中抽取任意一层溶液再通过回水管送回容器中另一层溶液中,随着强制对流得到不断进行,最终使得电解液温度的温度场均匀。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、采用鼓泡塔对压缩空气预处理,去除了压缩空气中的油份与杂质,再送入鼓泡管中,避免了压缩空气中的杂质进入溶液中造成的试样污染,同时预热后的压缩空气对溶液造成的温度扰动大大降低。而且预热与除杂同时进行,与先后进行预热与除杂相比,提高了预处理效率。另外,鼓泡处理后的压缩空气为潮湿空气,能够对溶液的蒸发量进行一定的补充。
2、溶液在加热容器中加热,靠近热源的液体层的温度较高,其他区域温度较低,呈现明显的温度分层,而试样一般需要跨越不同的液体层。本发明通过鼓泡搅拌的方式能够使溶液流动而促进温度均匀,同时由于预热后的压缩空气与溶液的温差较小,因此几乎不会造成溶液的整体温度发生较大波动,形成较为稳定的温度场。
3、强制对流***使各层溶液循环对流发生热交换,随着强制对流得到不断进行,最终使得溶液的温度场均匀。同时,本发明的鼓泡搅拌方式有利于维持温度场的均匀性和稳定性。
4、电位仪属于高精度仪器,在持续工作时会发生电位漂移,需要人工修正,本发明试样与参比电极之间接入电压表,可直接读取实时电压,工作人员可根据电压表修正电位仪的输出,不会导致试验半途而废。
5、加热容器中的加热元件设置在加热容器的底部区域,并位于所述鼓泡管下方,加热元件加热后的液体密度会减小而上浮,上浮过程中对鼓泡管进行预热,从而鼓泡管对压缩空气二次预热,进一步减小压缩空气与溶液的温差。
附图说明
图1为阴极剥离试验设备的结构示意图;
图2为鼓泡塔的结构示意图;
图3为电化学工作站的线路连接示意图;
图4为控制原理图。
具体实施方式
由于阴极剥离试验设备中包含了鼓泡搅拌***,本具体实施方式中仅以阴极剥离试验设备为例进行说明。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述:
如图1与图2所示,一种阴极剥离试验设备,包括鼓泡搅拌***;所述鼓泡搅拌***包括鼓泡塔8,鼓泡塔8内设有水加热器805;鼓泡塔8的进气管801用于通入压缩空气9,所述进气管801延伸至鼓泡塔8内,优选的,伸入靠近鼓泡塔8底部的位置(鼓泡效应更充分);位于鼓泡塔8上部的出气管802与鼓泡管5连通,鼓泡管5设置在用于盛装溶液的加热容器的底部区域;所述加热容器作为盛装电解液的试验箱。
鼓泡塔8中是设有温度传感器804,便于监测水温是否达到预热标准。另外,还设有液位传感器803,实时监测泡塔水位,以便及时补充水分,避免缺水。
加热容器中的加热元件4设置在加热容器的底部区域,并位于所述鼓泡管5下方。加热容器中的加热元件4设置在加热容器的底部区域,并位于所述鼓泡管5下方,加热元件4加热后的液体密度会减小而上浮,上浮过程中对鼓泡管5进行预热,从而鼓泡管5对压缩空气二次预热,进一步减小压缩空气与溶液的温差。
参考图3所示,试验箱内设有绝缘支架13;试样1、阳极3与参比电极2分别通过各自的导线挂载在所述绝缘支架13上(绝缘支架13内部中空,导线布设在内并从出线孔中伸出),并通过相应的导线与电化学工作站10电连接,按照标准接法:试样1作为阴极与电化学工作站10的工作电极连接,增加另一试样,可以同时测试两块样板;阳极3与电化学工作站10的阳极连接;参比电极2的其中一个与工作电极连接,另一个与电化学工作站10的参比电极端连接。
本发明通过鼓泡搅拌的方式能够使溶液流动而促进温度均匀,同时由于预热后的压缩空气与溶液的温差较小,因此几乎不会造成溶液的整体温度发生较大波动,形成较为稳定的温度场。
为了提高温度场的均匀性,还包括强制对流***,所述强制对流***包括循环水泵7、抽水管与回水管,循环水泵7通过抽水管从加热容器中抽取箱体底部的底层溶液再通过回水管送回加热容器中另一层溶液中。箱体底部的底层溶液温度低于其他层溶液,因此抽取底层溶液进行循环,促进温度场均匀。
强制对流***使各层溶液循环对流发生热交换,随着强制对流得到不断进行,最终使得溶液的温度场均匀。同时,本发明的鼓泡搅拌方式有利于维持温度场的均匀性和稳定性。
电位仪属于高精度仪器,在持续工作时会发生电位漂移,需要人工修正,在试样1与参比电极2之间接入电压表11,可直接读取实时电压,工作人员可根据电压表11修正电位仪的输出,不会导致试验半途而废。本试验要求电位在-1050mV±5mV之间;长时间工作,电位输出会有误差;在电极之间增加电压检测,实时检测电压输出,如超过范围值,即做出提示,人为修正电位仪输出。
值得说明的是:图1中电压表11的主体设置在操作面板上,控制仪表12也安装在操作面板上。图2中表示电压表11的正负极端子分别与试样和参比电极连接。
为减少电解液中的水分蒸发流失,试验箱上设置标准箱盖。
为了避免电解液反向流入鼓泡塔8中,所述出气管802上设有单向阀6,单向阀6打开方向为压缩空气向鼓泡管5的流动方向。
本具体实施方式中的阴极试验设备采用控制仪表12控制,参考图4所示,通过控制相应元件实现加热、启动鼓泡(打开单向阀6)、输出恒电位等功能。更具体的,电源打开,电化学工作站、触摸屏上电,点击触摸屏运行加热管启动SSR可控硅加热,鼓泡塔加热管启动SSR可控硅加热,点击水泵,循环水运行;点击电位运行,电压表、电化学工作站上电,设置电压参数运行即可电压输出。
为实现鼓泡塔不停机补水:鼓泡塔进水口处安装一个单向阀,当缺水时,外部水源压力会顶开单向阀进水。
采用本发明的阴极剥离试验设备进行阴极剥离试验,能够为阴极剥离试验提供稳定且均匀的温度场。
一种阴极剥离试验方法,包括如下步骤:
鼓泡塔8中的水加热器805对鼓泡塔8中的水加热至温度不低于试验箱中电解液设定温度时,通入压缩空气至鼓泡塔8中;
压缩空气进入鼓泡塔8中发生鼓泡效应的同时被预热,鼓泡效应能够净化压缩空气,包括去除压缩空气中的油份与杂质,从而形成洁净的预热压缩空气;
洁净的预热压缩空气通过鼓泡管5在电解液中产生至下而上的鼓泡,从而对电解液进行搅拌;
鼓泡搅拌过程伴随着试验箱中整个阴极剥离试验的进行;
在阴极剥离试验进行的同时,通过强制对流***均匀电解液温度的温度场;
所述强制对流***包括循环水泵7、抽水管与回水管,循环水泵7通过抽水管从加热容器中抽取箱体底部的底层溶液再通过回水管送回加热容器中另一层溶液中,随着强制对流得到不断进行,最终使得电解液的温度场均匀。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式,对于本领域内的技术人员而言,在本发明公开了原理的基础上,很容易做出各种类型的改进或变形,而不仅限于本发明上述具体实施例所描述的技术方案,因此前面描述的只是优选的,而并不具有限制性的意义。
Claims (10)
1.一种鼓泡搅拌***,其特征在于:包括鼓泡塔,鼓泡塔内设有水加热器;鼓泡塔的进气管用于通入压缩空气,所述进气管延伸至鼓泡塔内;位于鼓泡塔上部的出气管与鼓泡管连通,鼓泡管设置在用于盛装溶液的加热容器的底部区域。
2.根据权利要求1所述的鼓泡搅拌***,其特征在于:还包括强制对流***,所述强制对流***包括循环水泵、抽水管与回水管,循环水泵通过抽水管从加热容器中抽取箱体底部的底层溶液再通过回水管送回加热容器中另一层溶液中。
3.根据权利要求1所述的鼓泡搅拌***,其特征在于:所述加热容器中的加热元件设置在加热容器的底部区域,并位于所述鼓泡管下方。
4.根据权利要求1所述的鼓泡搅拌***,其特征在于:所述进气管延伸至鼓泡塔内靠近鼓泡塔底部的位置。
5.一种阴极剥离试验设备,其特征在于:包括如权利要求1-4任一项所述的鼓泡搅拌***;所述加热容器作为盛装电解液的试验箱。
6.根据权利要求5所述的阴极剥离试验设备,其特征在于:所述试验箱内设有绝缘支架;试样、阳极与参比电极分别通过各自的导线挂载在所述绝缘支架上,并通过相应的导线与电化学工作站电连接。
7.根据权利要求6所述的阴极剥离试验设备,其特征在于:所述试样与参比电极之间接入电压表。
8.根据权利要求5所述的阴极剥离试验设备,其特征在于:所述出气管上设有单向阀。
9.一种阴极剥离试验方法,其特征在于:采用如权利要求5-8任一项所述的阴极剥离试验设备,并包括如下步骤:
鼓泡塔中的水加热器对鼓泡塔中的水加热至温度不低于试验箱中电解液设定温度时,通入压缩空气至鼓泡塔中;
压缩空气进入鼓泡塔中发生鼓泡效应的同时被预热,鼓泡效应能够净化压缩空气,包括去除压缩空气中的油份与杂质,从而形成洁净的预热压缩空气;
洁净的预热压缩空气通过鼓泡管在电解液中产生至下而上的鼓泡,从而对电解液进行搅拌;
鼓泡搅拌过程伴随着试验箱中整个阴极剥离试验的进行。
10.根据权利要求9所述的阴极剥离试验方法,其特征在于:通过强制对流***均匀电解液温度的温度场;
所述强制对流***包括循环水泵、抽水管与回水管,循环水泵通过抽水管从加热容器中抽取任意一层溶液再通过回水管送回加热容器中另一层溶液中,随着强制对流得到不断进行,最终使得电解液的温度场均匀。
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