一種酸性海洋氣溶膠對(duì)鋼大氣腐蝕影響的模擬加速試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及金屬材料的大氣腐蝕模擬加速測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種酸性 海洋氣溶膠對(duì)鋼大氣腐蝕影響的模擬加速試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼鐵具有成本低廉、機(jī)械強(qiáng)度良好等優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。多數(shù)情況 下，鋼鐵都是直接與大氣環(huán)境相接觸，因此，鋼鐵不可避免的會(huì)發(fā)生不同程度的大氣腐蝕， 造成了資源和能源的極大浪費(fèi)。影響鋼鐵大氣腐蝕的外界因素有濕度、溫度、潤(rùn)濕時(shí)間、液 膜厚度及大氣中的污染物等，其中大氣污染物對(duì)鋼鐵的腐蝕作用最為突出。
[0003] 氣溶膠是大氣中污染物的主要存在形式，而且氣溶膠中的污染物自身對(duì)金屬具有 很強(qiáng)的腐蝕性。當(dāng)污染物以氣溶膠的形式沉積到裸露的金屬表面時(shí)，隨著污染物在金屬表 面的不斷累積，金屬的初期腐蝕速率得以提高。因此，由大氣氣溶膠引發(fā)的金屬腐蝕不容忽 視。
[0004] -直以來(lái)，海洋大氣腐蝕中對(duì)金屬腐蝕行為影響最嚴(yán)重的當(dāng)屬海鹽粒子，而海洋 大氣環(huán)境下金屬的高腐蝕速率主要?dú)w因于海洋氣溶膠的沉積。海洋氣溶膠在傳輸?shù)倪^(guò)程中 可以被S0 2、HC1、H2S04等物質(zhì)酸化，從而使海洋氣溶膠的組分發(fā)生改變，pH值降低。不論是 海鹽粒子還是其他大氣污染物，主要是以氣溶膠形式存在，其粒徑范圍從KT 3 y m-100 y m， 通過(guò)重力沉降或其他方式以氣溶膠形式沉積到金屬表面進(jìn)而影響其腐蝕行為。海鹽氣溶膠 的粒徑一般在一微米到數(shù)十微米左右分布，吸濕后粒徑可達(dá)原來(lái)的1~2倍。因其粒徑及 成分特點(diǎn)，氣溶膠具有很多不同于大量溶液或大顆粒粒子的特性。如在氣溶膠粒徑范圍內(nèi)， 氣體（如氧氣）在液滴中的擴(kuò)散非常迅速，不會(huì)出現(xiàn)明顯的濃度梯度；另外，其吸濕或結(jié)晶 行為也明顯不同于大顆?；虼罅咳芤?，以海鹽氣溶膠為例，在其吸濕或結(jié)晶過(guò)程中，液滴內(nèi) 會(huì)形成極高的離子濃度，如cr，進(jìn)而會(huì)加速金屬的腐蝕。再者，因?yàn)闅馊苣z特殊的吸濕或結(jié) 晶行為，會(huì)明顯延長(zhǎng)氣溶膠液體狀態(tài)存在的時(shí)間，然后會(huì)增加金屬表面的潤(rùn)濕時(shí)間，使金屬 的有效腐蝕時(shí)間加長(zhǎng)。
[0005] 但到目前為止，氣溶膠的特殊理化性質(zhì)對(duì)腐蝕的影響還沒(méi)有引起腐蝕界學(xué)者的足 夠關(guān)注，只有少數(shù)學(xué)者從粒徑角度進(jìn)行了研宄。其主要原因是缺乏氣溶膠制備及檢測(cè)手段， 受到氣溶膠研宄方法的限制。因此，設(shè)計(jì)并建立一種研宄酸性海洋氣溶膠對(duì)鋼大氣腐蝕影 響的模擬加速試驗(yàn)裝置和方法，具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種酸性海洋氣溶膠對(duì)鋼大氣腐蝕影響的模擬加速 試驗(yàn)裝置和方法，通過(guò)采用特定裝置以模擬加速腐蝕手段研宄鋼大氣腐蝕，可方便快捷的 獲取腐蝕過(guò)程中的鋼腐蝕數(shù)據(jù)，了解酸性海洋氣溶膠對(duì)鋼大氣腐蝕的影響。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下：
[0008] -種酸性海洋氣溶膠對(duì)鋼大氣腐蝕影響的模擬加速試驗(yàn)裝置，該裝置即指氣溶膠 模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括氣溶膠模擬試驗(yàn)箱、噴淋控制系統(tǒng)和調(diào)速電機(jī)、可移動(dòng)噴頭、溶液流量 控制系統(tǒng)和氣體壓縮系統(tǒng)；其中：
[0009] 所述可移動(dòng)噴頭設(shè)于所述氣溶膠模擬試驗(yàn)箱之內(nèi)的頂部位置，通過(guò)噴淋控制系統(tǒng) 和調(diào)速電機(jī)控制可移動(dòng)噴頭的走行速度。
[0010] 所述氣體壓縮系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)和氣體凈化裝置，空氣壓縮機(jī)通過(guò)管道連接氣 體凈化裝置，氣體凈化裝置再通過(guò)管道連接可移動(dòng)噴頭，所述氣體凈化裝置的兩端用于連 接空氣壓縮機(jī)和可移動(dòng)噴頭的管道上，分別設(shè)置氣壓表；所述氣體凈化裝置為四個(gè)不銹鋼 濾筒串聯(lián)結(jié)構(gòu)。
[0011] 所述溶液流量控制系統(tǒng)包括溶液箱和離心泵，所述溶液箱用于儲(chǔ)備實(shí)驗(yàn)用原溶 液，溶液箱連接離心泵，離心泵再通過(guò)管道連接可移動(dòng)噴頭，離心泵與可移動(dòng)噴頭相連接的 管道上設(shè)有用于控制流量的轉(zhuǎn)子流量計(jì)。
[0012] 所述可移動(dòng)噴頭包括噴水管和噴氣管，噴水管和噴氣管上分別設(shè)置多個(gè)均朝下的 水孔和氣孔，其中：噴水管和噴氣管為上下設(shè)置，氣孔數(shù)量為水孔數(shù)量的1. 5~4倍，氣孔孔 徑為30-35 y m，水孔孔徑為75-80 y m。
[0013] 所述氣溶膠模擬試驗(yàn)箱內(nèi)還設(shè)有試樣架，用于放置實(shí)驗(yàn)試樣，設(shè)于所述可移動(dòng)噴 頭下方。
[0014] 利用上述裝置可進(jìn)行酸性海洋氣溶膠對(duì)鋼大氣腐蝕影響的模擬加速試驗(yàn)方法，該 方法是通過(guò)調(diào)節(jié)氣溶膠模擬試驗(yàn)裝置中的溶液流量控制系統(tǒng)及氣體壓縮系統(tǒng)的參數(shù)，將腐 蝕介質(zhì)霧化成氣溶膠液滴來(lái)模擬氣溶膠環(huán)境，以濕沉降的方式沉積到待腐蝕鋼樣品表面； 實(shí)驗(yàn)在室溫下進(jìn)行，以6h為一個(gè)周期，每周期中首先濕沉降lOmin，然后自然干燥350min， 連續(xù)進(jìn)行4-32個(gè)周期（24-192h)完成實(shí)驗(yàn)。
[0015] 所述腐蝕介質(zhì)是指發(fā)生酸性海洋氣溶膠的原溶液，具體是指pH值為3. 5濃度為 3. 5wt. %的NaCl溶液，通過(guò)38wt. %的濃鹽酸將3. 5wt. % NaCl溶液的pH值調(diào)節(jié)至3. 5。 通過(guò)調(diào)節(jié)所述溶液流量控制系統(tǒng)將進(jìn)入可移動(dòng)噴頭的溶液流量控制為3L/h，通過(guò)調(diào)節(jié)所述 氣體壓縮系統(tǒng)將進(jìn)入可移動(dòng)噴頭的氣壓控制為0.1 MPa。經(jīng)可移動(dòng)噴頭輸出并霧化成的氣溶 膠液滴的粒徑尺寸小于100微米。
[0016] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是：
[0017] (1)本實(shí)用新型提供了一種酸性海洋氣溶膠對(duì)鋼大氣腐蝕影響的模擬加速試驗(yàn)裝 置和方法。該方法利用氣溶膠模擬試驗(yàn)裝置進(jìn)行室內(nèi)加速腐蝕實(shí)驗(yàn)，通過(guò)調(diào)節(jié)氣溶膠模擬 腐蝕試驗(yàn)裝置中的溶液流量控制系統(tǒng)和氣體壓縮系統(tǒng)的參數(shù)將腐蝕溶液霧化成氣溶膠液 滴來(lái)模擬大氣氣溶膠環(huán)境。該方法比以往的加速腐蝕實(shí)驗(yàn)方法，更接近大氣污染物實(shí)際存 在狀態(tài)。同時(shí)解決傳統(tǒng)的大氣暴露試驗(yàn)存在的實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、費(fèi)用高、環(huán)境因素不易控制等問(wèn) 題。
[0018] (2)通過(guò)該方法形成的氣溶膠，可使氣溶膠粒徑尺寸分布在幾微米到幾十微米之 間，以濕沉降的方式沉積到樣品表面。與實(shí)際海洋粒子氣溶膠相一致，且呈均勻連續(xù)分布， 避免了以往的鹽沉積方式所造成的鹽粒子顆粒較大或成片分布的問(wèn)題（通過(guò)液體流量參 數(shù)、氣壓參數(shù)和噴淋頭特定結(jié)構(gòu)（孔徑等）共同控制實(shí)現(xiàn)）。
[0019] (3)考慮到海洋氣溶膠在傳輸?shù)倪^(guò)程中可能被S02、HC1、H2S0 4等物質(zhì)酸化，從而使 海洋氣溶膠的組分發(fā)生改變，pH值降低。所述氣溶膠環(huán)境采取由38%的濃鹽酸調(diào)節(jié)pH值 至3. 5的3. 5%NaCl溶液，通過(guò)調(diào)節(jié)氣溶膠模擬腐蝕試驗(yàn)裝置中附帶的溶液流量控制系統(tǒng) 及氣體壓縮系統(tǒng)的參數(shù)將其霧化成氣溶膠液滴來(lái)模擬酸性氣溶膠環(huán)境。
[0020] (4)實(shí)驗(yàn)在室溫下進(jìn)行，以6h為一周期，濕沉降lOmin，自然干燥350min，在24h至 192h完成實(shí)驗(yàn)?？煞奖憧旖莸墨@取鋼腐蝕數(shù)據(jù)，了解酸性海洋氣溶膠對(duì)鋼大氣腐蝕的影響。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為氣溶膠模擬試驗(yàn)裝置示意圖。
[0022]圖1中：1_氣溶膠模擬試驗(yàn)箱；2_噴淋控制系統(tǒng)和調(diào)速電機(jī)；3_氣體凈化裝置； 4-空氣壓縮機(jī)；5-溶液箱；6-離心泵；7-轉(zhuǎn)子流量計(jì)；8-氣壓表；9-廢液出口； 10-可移動(dòng) 噴'頭。
[0023] 圖2為形成氣溶膠環(huán)境的流程圖。
[0024] 圖3為模擬酸性海洋氣溶膠環(huán)境下Q345鋼腐蝕失重與試驗(yàn)時(shí)間的關(guān)系曲線。
[0025] 圖4為模擬酸性海洋氣溶膠環(huán)境下Q345鋼腐蝕不同時(shí)間后腐蝕產(chǎn)物的XRD譜。
[0026] 圖5為模擬酸性海洋氣溶膠環(huán)境下Q345鋼腐蝕不同時(shí)間后的表面形貌；圖中： (a