專利名稱：一種模擬工業(yè)污染大氣腐蝕的加速試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料及防腐涂料的大氣腐蝕模擬技術(shù)，特別提供了一種模擬工業(yè)污染大氣腐蝕的加速試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
大氣腐蝕是指一種材料包括金屬和非金屬與其周圍的大氣環(huán)境相互作用的結(jié)果。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，大氣腐蝕所造成的損失占全部腐蝕的一半。研究表明，在所有的大氣環(huán)境中，潮濕的、強(qiáng)烈污染的工業(yè)大氣的腐蝕活性最大。目前，工業(yè)污染性氣體腐蝕試驗(yàn)箱由試驗(yàn)箱箱體、加熱控制系統(tǒng)、外接氣瓶及溫濕度控制裝置等幾部分組成。在一定的溫、濕度環(huán)境下對材料進(jìn)行加速腐蝕，重現(xiàn)材料在一定時(shí)間范圍內(nèi)所遭受的破壞程度，觀察零部件和金屬材料等產(chǎn)品抗二氧化硫等工業(yè)污染性氣體腐蝕的能力。通常工業(yè)污染性氣體腐蝕試驗(yàn)箱體積較大，而且腐蝕性氣氛完全通過外接氣瓶引入，因此具有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的工業(yè)污染性氣體腐蝕試驗(yàn)箱的幾點(diǎn)不足，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種模擬大氣腐蝕的加速試驗(yàn)裝置，該裝置不僅能體積小、便于移動，而且產(chǎn)生腐蝕性氣氛的方式有兩種，化學(xué)法和外接氣源法，解決了依賴單一外接氣源的產(chǎn)生腐蝕性氣氛的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種模擬工業(yè)污染大氣腐蝕的加速試驗(yàn)裝置，該裝置設(shè)有反應(yīng)箱、箱蓋、進(jìn)排氣管、溫濕度監(jiān)測探頭，反應(yīng)箱內(nèi)腔分成上下兩層腔室，上層腔室為腐蝕室，下層腔室為氣氛發(fā)生室；反應(yīng)箱頂部活動安裝有箱蓋，箱蓋上插裝有進(jìn)排氣管和溫濕度監(jiān)測探頭；在氣氛發(fā)生室所在的反應(yīng)箱側(cè)壁上插裝有進(jìn)排氣管。所述的模擬工業(yè)污染大氣腐蝕的加速試驗(yàn)裝置，反應(yīng)箱加熱為外部加熱方式，在反應(yīng)箱的底部設(shè)置有溫控裝置，反應(yīng)箱內(nèi)的溫度范圍為室溫到50°C，并保持恒定。所述的模擬工業(yè)污染大氣腐蝕的加速試驗(yàn)裝置，腐蝕室內(nèi)設(shè)有水平設(shè)置的試樣托盤，樣品按國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)呈30度傾斜放置在試樣托盤上。所述的模擬工業(yè)污染大氣腐蝕的加速試驗(yàn)裝置，腐蝕室內(nèi)設(shè)有試樣架，試樣架設(shè)置于腐蝕室的反應(yīng)箱內(nèi)壁上，樣品采用掛鉤懸掛于試樣架。所述的模擬工業(yè)污染大氣腐蝕的加速試驗(yàn)裝置，反應(yīng)箱為耐蝕性不銹鋼圓筒，箱蓋的材料選用透明的PVC塑料板材，箱蓋與反應(yīng)箱采用緊固密封。所述的模擬工業(yè)污染大氣腐蝕的加速試驗(yàn)裝置，溫濕度監(jiān)測探頭的一端伸至反應(yīng)箱內(nèi)，溫濕度監(jiān)測探頭的另一端通過導(dǎo)線連至溫濕度數(shù)顯監(jiān)測儀。所述的模擬工業(yè)污染大氣腐蝕的加速試驗(yàn)裝置，溫濕度監(jiān)測探頭置于反應(yīng)箱內(nèi)上方，溫濕度數(shù)顯監(jiān)控儀置于反應(yīng)箱外側(cè)。本發(fā)明在反應(yīng)箱上設(shè)置可完全密封的進(jìn)、排氣孔，打開進(jìn)、排氣孔時(shí)，可以與外接氣源連接來滿足試驗(yàn)要求。當(dāng)沒有外接氣源時(shí)，可以關(guān)閉進(jìn)、排氣孔，采用化學(xué)法在反應(yīng)箱內(nèi)的氣氛發(fā)生室產(chǎn)生腐蝕性氣體來滿足試驗(yàn)要求，從而大大增加該加速腐蝕裝置的使用范圍。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有 益效果是(1)采用本發(fā)明，腐蝕性氣氛產(chǎn)生方式有兩種，解決了單一依賴外接氣源的問題。(2)采用本發(fā)明的加速試驗(yàn)裝置獲得的腐蝕結(jié)果具有顯著的加速性幾十倍至幾百倍。(3)采用本發(fā)明加速試驗(yàn)裝置獲得的腐蝕產(chǎn)物與戶外暴露的十分相近，都主要由 α-FeOOH、Y-FeOOH、無定性的δ-FeOOH、硫酸鹽和亞硫酸鹽組成，腐蝕產(chǎn)物中都含有大量的S元素，說明在工業(yè)污染大氣環(huán)境中酸性污染物SO2加速了 Q235的腐蝕。(4)采用本發(fā)明，重復(fù)試驗(yàn)證明具有很好的再現(xiàn)性。(5)本發(fā)明獲得的試驗(yàn)結(jié)果具有模擬性、加速性和重現(xiàn)性，可用來研究各種低合金鋼在工業(yè)污染大氣腐蝕過程，快速評價(jià)和預(yù)測工業(yè)污染大氣腐蝕性，為合理選材和選用合適的防護(hù)方法提供依據(jù)。


圖1是本發(fā)明的裝置示意圖。圖中，1.反應(yīng)箱；2.箱蓋；3.進(jìn)排氣管；4.試樣架；5.試樣托盤；6.溫濕度監(jiān)測探頭；7.溫濕度數(shù)顯監(jiān)測儀；8.溫控裝置；9.氣氛發(fā)生室；10.腐蝕室。圖2為實(shí)施例1碳鋼在反應(yīng)箱內(nèi)不同SO2體積濃度條件下的腐蝕率曲線。圖3為實(shí)施例1碳鋼在反應(yīng)箱內(nèi)不同SO2體積濃度下暴露48h后的SEM像；其中， (a)圖SO2體積濃度為0 ； (b)圖SO2體積濃度為0.01%； (c)圖SO2體積濃度為0. 05%； (d) 圖SO2體積濃度為0. 1% ； (e) SO2體積濃度為0.5%o圖4為實(shí)施例1碳鋼在0. 05% (體積濃度)SO2中暴露12、24和48小時(shí)后的XRD結(jié)果。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。如圖1所示，本發(fā)明模擬工業(yè)污染大氣腐蝕的加速試驗(yàn)裝置主要包括反應(yīng)箱1、 箱蓋2、進(jìn)排氣管3、試樣架4、試樣托盤5、溫濕度監(jiān)測探頭6、溫濕度數(shù)顯監(jiān)測儀7、溫控裝置8、氣氛發(fā)生室9、腐蝕室10等，具體結(jié)構(gòu)如下反應(yīng)箱1內(nèi)腔分成上下兩層腔室，上層腔室為加速腐蝕室10，下層腔室為氣氛發(fā)生室9。反應(yīng)箱1頂部活動安裝有箱蓋2，箱蓋2上插裝有進(jìn)排氣管3和溫濕度監(jiān)測探頭6。 進(jìn)排氣管3為氣體進(jìn)出的通道，通過進(jìn)排氣管3使腐蝕室10與外界相通，進(jìn)排氣管3即可以作為進(jìn)氣管、又可以作為排氣管。在氣氛發(fā)生室9所在的反應(yīng)箱1側(cè)壁上插裝有具有相同作用的進(jìn)排氣管3。溫濕度監(jiān)測探頭6的一端(探測端)伸至反應(yīng)箱1內(nèi)，溫濕度監(jiān)測探頭6的另一端通過導(dǎo)線連至溫濕度數(shù)顯監(jiān)測儀7。本發(fā)明中，反應(yīng)箱1為耐蝕性不銹鋼圓筒，箱蓋2的材料選用透明的PVC塑料板材，同時(shí)在試驗(yàn)過程中可以從外部清楚地觀察到箱內(nèi)的試驗(yàn)狀況，箱蓋2與反應(yīng)箱1采用緊固密封，防止反應(yīng)氣體外溢。
本發(fā)明中，反應(yīng)箱1的底部設(shè)置有溫控裝置8，反應(yīng)箱1加熱為外部加熱方式，升溫快，溫、濕度分布均勻。溫控裝置能夠使反應(yīng)箱1內(nèi)達(dá)到從室溫到50°C之間的任何一個(gè)溫度點(diǎn)，并保持恒定。本發(fā)明中，試樣架4及試樣托盤5均采用耐腐蝕、吸濕率低的絕緣材料，最高耐溫 80 "C。本發(fā)明中，腐蝕性氣氛的產(chǎn)生即可以通過化學(xué)法在反應(yīng)箱1的氣氛發(fā)生室9內(nèi)產(chǎn)生二氧化硫等腐蝕性氣體，又可以通過外界氣源將腐蝕性氣體引入反應(yīng)箱1的腐蝕室10 內(nèi)。腐蝕室10內(nèi)有兩種試驗(yàn)樣品架試樣架4和試樣托盤5，樣品可以按國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)呈 30度傾斜放置在水平設(shè)置的試樣托盤5上，試樣架4設(shè)置于腐蝕室10的反應(yīng)箱1內(nèi)壁上， 樣品也可以采用掛鉤懸掛于試樣架4。本發(fā)明中，溫濕度監(jiān)測探頭6置于反應(yīng)箱1內(nèi)上方，溫濕度數(shù)顯監(jiān)控儀7置于反應(yīng)箱1外側(cè)，能夠?qū)崟r(shí)測量反應(yīng)箱內(nèi)溫濕度的變化。如圖2所示，試驗(yàn)材料為上述的Q235碳鋼，分別以0. 05%、0. 1 %、0. 5%和1 %體積濃度的SO2氣氛為腐蝕介質(zhì)，試驗(yàn)溫度25°C，相對濕度為飽和濕度，試驗(yàn)時(shí)間為6-24小時(shí)。從圖2可以看出，碳鋼的腐蝕速率隨時(shí)間的延長而降低，這符合碳鋼在重污染大氣中的腐蝕速率變化規(guī)律。如圖3所示，從實(shí)施例1碳鋼在反應(yīng)箱1內(nèi)不同SO2體積濃度下暴露48h后的SEM 像可以看出，碳鋼的表面銹層形貌也與碳鋼在工業(yè)污染程度不同的大氣中銹層形貌十分相近。如圖4所示，從實(shí)施例1碳鋼在0. 05% (體積濃度)SO2中暴露12小時(shí)、24小時(shí)和48小時(shí)后的XRD結(jié)果可以看出，樣品在0. 05% SO2氣氛中不同周期的腐蝕產(chǎn)物，銹層中產(chǎn)物主要由硫酸鹽、Y-FeOOH、α -FeOOH和氧化物Fe3O4組成；試驗(yàn)周期越長，鐵的羥基氧化物和硫酸鹽的相對含量越高，氧化物相對含量越低。這也符合碳鋼在污染大氣中的腐蝕產(chǎn)物隨時(shí)間的變化規(guī)律。
權(quán)利要求
1.一種模擬工業(yè)污染大氣腐蝕的加速試驗(yàn)裝置，其特征在于該裝置設(shè)有反應(yīng)箱、箱蓋、進(jìn)排氣管、溫濕度監(jiān)測探頭，反應(yīng)箱內(nèi)腔分成上下兩層腔室，上層腔室為腐蝕室，下層腔室為氣氛發(fā)生室；反應(yīng)箱頂部活動安裝有箱蓋，箱蓋上插裝有進(jìn)排氣管和溫濕度監(jiān)測探頭； 在氣氛發(fā)生室所在的反應(yīng)箱側(cè)壁上插裝有進(jìn)排氣管。
2.按照權(quán)利要求1所述的模擬工業(yè)污染大氣腐蝕的加速試驗(yàn)裝置，其特征在于反應(yīng)箱加熱為外部加熱方式，在反應(yīng)箱的底部設(shè)置有溫控裝置，反應(yīng)箱內(nèi)的溫度范圍為室溫到 50°C，并保持恒定。
3.按照權(quán)利要求1所述的模擬工業(yè)污染大氣腐蝕的加速試驗(yàn)裝置，其特征在于腐蝕室內(nèi)設(shè)有水平設(shè)置的試樣托盤，樣品按國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)呈30度傾斜放置在試樣托盤上。
4.按照權(quán)利要求1所述的模擬工業(yè)污染大氣腐蝕的加速試驗(yàn)裝置，其特征在于腐蝕室內(nèi)設(shè)有試樣架，試樣架設(shè)置于腐蝕室的反應(yīng)箱內(nèi)壁上，樣品采用掛鉤懸掛于試樣架。
5.按照權(quán)利要求1所述的模擬工業(yè)污染大氣腐蝕的加速試驗(yàn)裝置，其特征在于反應(yīng)箱為耐蝕性不銹鋼圓筒，箱蓋的材料選用透明的PVC塑料板材，箱蓋與反應(yīng)箱采用緊固密封。
6.按照權(quán)利要求1所述的模擬工業(yè)污染大氣腐蝕的加速試驗(yàn)裝置，其特征在于溫濕度監(jiān)測探頭的一端伸至反應(yīng)箱內(nèi)，溫濕度監(jiān)測探頭的另一端通過導(dǎo)線連至溫濕度數(shù)顯監(jiān)測儀。
7.按照權(quán)利要求6所述的模擬工業(yè)污染大氣腐蝕的加速試驗(yàn)裝置，其特征在于溫濕度監(jiān)測探頭置于反應(yīng)箱內(nèi)上方，溫濕度數(shù)顯監(jiān)控儀置于反應(yīng)箱外側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及材料及防腐涂料的大氣腐蝕模擬技術(shù)，特別提供了一種模擬工業(yè)污染大氣腐蝕的加速試驗(yàn)裝置。該裝置設(shè)有反應(yīng)箱、箱蓋、進(jìn)排氣管、溫濕度監(jiān)測探頭，反應(yīng)箱內(nèi)腔分成上下兩層腔室，上層腔室為腐蝕室，下層腔室為氣氛發(fā)生室；反應(yīng)箱頂部活動安裝有箱蓋，箱蓋上插裝有進(jìn)排氣管和溫濕度監(jiān)測探頭；在氣氛發(fā)生室所在的反應(yīng)箱側(cè)壁上插裝有進(jìn)排氣管。該裝置產(chǎn)生腐蝕性氣氛的方式有兩種，化學(xué)法和外接氣源法，解決了依賴單一外接氣源的產(chǎn)生腐蝕性氣氛的問題。采用本發(fā)明來模擬污染大氣腐蝕尤其是重工業(yè)污染大氣腐蝕，可用于研究金屬材料及防腐涂料在重工業(yè)污染大氣環(huán)境下的腐蝕行為，并對其進(jìn)行評價(jià)，為合理選材和選擇合適的防護(hù)方法提供依據(jù)。
文檔編號G01N17/00GK102169083SQ20101011470
公開日2011年8月31日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者汪川, 王振堯, 謝陳平, 郝顯赫, 韓薇, 魏偉 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所, 中廣核工程有限公司