一種酸性海洋氣溶膠對鋼大氣腐蝕影響的模擬加速試驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及金屬材料的大氣腐蝕模擬加速測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種酸性 海洋氣溶膠對鋼大氣腐蝕影響的模擬加速試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼鐵具有成本低廉、機械強度良好等優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于各個領(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。影響鋼鐵大氣腐蝕的外界因素有濕度、溫度、潤濕時間、液 膜厚度及大氣中的污染物等，其中大氣污染物對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金屬具有 很強的腐蝕性。當(dāng)污染物以氣溶膠的形式沉積到裸露的金屬表面時，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，海洋大氣腐蝕中對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歸因于海洋氣溶膠的沉積。海洋氣溶膠在傳輸?shù)倪^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)原來的1~2倍。因其粒徑及 成分特點，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）在液滴中的擴散非常迅速，不會出現(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粒或大量溶液，以海鹽氣溶膠為例，在其吸濕或結(jié)晶過程中，液滴內(nèi) 會形成極高的離子濃度，如cr，進(jìn)而會加速金屬的腐蝕。再者，因為氣溶膠特殊的吸濕或結(jié) 晶行為，會明顯延長氣溶膠液體狀態(tài)存在的時間，然后會增加金屬表面的潤濕時間，使金屬 的有效腐蝕時間加長。
[0005] 但到目前為止，氣溶膠的特殊理化性質(zhì)對腐蝕的影響還沒有引起腐蝕界學(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手段， 受到氣溶膠研宄方法的限制。因此，設(shè)計并建立一種研宄酸性海洋氣溶膠對鋼大氣腐蝕影 響的模擬加速試驗裝置和方法，具有重要的理論價值和實際意義。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 本實用新型的目的在于提供一種酸性海洋氣溶膠對鋼大氣腐蝕影響的模擬加速 試驗裝置和方法，通過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 獲取腐蝕過程中的鋼腐蝕數(shù)據(jù)，了解酸性海洋氣溶膠對鋼大氣腐蝕的影響。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案如下：
[0008] -種酸性海洋氣溶膠對鋼大氣腐蝕影響的模擬加速試驗裝置，該裝置即指氣溶膠 模擬實驗裝置，包括氣溶膠模擬試驗箱、噴淋控制系統(tǒng)和調(diào)速電機、可移動噴頭、溶液流量 控制系統(tǒng)和氣體壓縮系統(tǒng)；其中：
[0009] 所述可移動噴頭設(shè)于所述氣溶膠模擬試驗箱之內(nèi)的頂部位置，通過噴淋控制系統(tǒng) 和調(diào)速電機控制可移動噴頭的走行速度。
[0010] 所述氣體壓縮系統(tǒng)包括空氣壓縮機和氣體凈化裝置，空氣壓縮機通過管道連接氣 體凈化裝置，氣體凈化裝置再通過管道連接可移動噴頭，所述氣體凈化裝置的兩端用于連 接空氣壓縮機和可移動噴頭的管道上，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，所述溶液箱用于儲備實驗用原溶 液，溶液箱連接離心泵，離心泵再通過管道連接可移動噴頭，離心泵與可移動噴頭相連接的 管道上設(shè)有用于控制流量的轉(zhuǎn)子流量計。
[0012] 所述可移動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箱內(nèi)還設(shè)有試樣架，用于放置實驗試樣，設(shè)于所述可移動噴 頭下方。
[0014] 利用上述裝置可進(jìn)行酸性海洋氣溶膠對鋼大氣腐蝕影響的模擬加速試驗方法，該 方法是通過調(diào)節(jié)氣溶膠模擬試驗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； 實驗在室溫下進(jìn)行，以6h為一個周期，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個周期（24-192h)完成實驗。
[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38wt. %的濃鹽酸將3. 5wt. % NaCl溶液的pH值調(diào)節(jié)至3. 5。 通過調(diào)節(jié)所述溶液流量控制系統(tǒng)將進(jìn)入可移動噴頭的溶液流量控制為3L/h，通過調(diào)節(jié)所述 氣體壓縮系統(tǒng)將進(jìn)入可移動噴頭的氣壓控制為0.1 MPa。經(jīng)可移動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] 本實用新型的優(yōu)點及有益效果是：
[0017] (1)本實用新型提供了一種酸性海洋氣溶膠對鋼大氣腐蝕影響的模擬加速試驗裝 置和方法。該方法利用氣溶膠模擬試驗裝置進(jìn)行室內(nèi)加速腐蝕實驗，通過調(diào)節(jié)氣溶膠模擬 腐蝕試驗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 滴來模擬大氣氣溶膠環(huán)境。該方法比以往的加速腐蝕實驗方法，更接近大氣污染物實際存 在狀態(tài)。同時解決傳統(tǒng)的大氣暴露試驗存在的實驗周期長、費用高、環(huán)境因素不易控制等問 題。
[0018] (2)通過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題（通過液體流量參 數(shù)、氣壓參數(shù)和噴淋頭特定結(jié)構(gòu)（孔徑等）共同控制實現(xiàn)）。
[0019] (3)考慮到海洋氣溶膠在傳輸?shù)倪^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，通過調(diào)節(jié)氣溶膠模擬腐蝕試驗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模擬酸性氣溶膠環(huán)境。
[0020] (4)實驗在室溫下進(jìn)行，以6h為一周期，濕沉降lOmin，自然干燥350min，在24h至 192h完成實驗?？煞奖憧旖莸墨@取鋼腐蝕數(shù)據(jù)，了解酸性海洋氣溶膠對鋼大氣腐蝕的影響。
【附圖說明】
[0021] 圖1為氣溶膠模擬試驗裝置示意圖。
[0022]圖1中：1_氣溶膠模擬試驗箱；2_噴淋控制系統(tǒng)和調(diào)速電機；3_氣體凈化裝置； 4-空氣壓縮機；5-溶液箱；6-離心泵；7-轉(zhuǎn)子流量計；8-氣壓表；9-廢液出口； 10-可移動 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鋼腐蝕失重與試驗時間的關(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鋼腐蝕不同時間后的表面形貌；圖中： (a