冲刷腐蚀在线电化学测试装置及方法制造方法及图纸

技术编号:19337234 阅读:30 留言:0更新日期:2018-11-07 12:16
本发明专利技术提出了一种冲刷腐蚀在线电化学测试装置及方法,可以实现模拟不同冲刷速度、不同冲刷角度、不同温度及不同气体条件下的冲刷腐蚀环境,同时可以利用电化学工作站实现材料在冲刷腐蚀过程中的电化学性质在线监测;测试装置利用磁力台及转子提供冲刷腐蚀环境,与传统冲刷腐蚀相比不含转动轴部件,因而在测试过程中不会受到转动轴的影响。此测试装置是一种低成本、简易的冲刷腐蚀在线电化学测试装置,利用此装置及方法能够直接监测并研究材料在冲刷腐蚀过程中的在线电化学性质等。

On line electrochemical testing device and method for erosion corrosion

The invention provides an on-line electrochemical testing device and method for erosion corrosion, which can simulate the erosion corrosion environment under different scouring speed, different scouring angle, different temperature and different gas conditions. At the same time, the electrochemical workstation can be used to realize on-line monitoring of the electrochemical properties of materials in the process of erosion corrosion. The test device uses magnetic table and rotor to provide erosion corrosion environment. Compared with traditional erosion corrosion, it does not contain rotating shaft components, so it will not be affected by rotating shaft in the test process. The device is a low-cost and simple on-line electrochemical testing device for erosion corrosion. The device and method can directly monitor and study the on-line electrochemical properties of materials in the process of erosion corrosion.

【技术实现步骤摘要】
冲刷腐蚀在线电化学测试装置及方法
:本专利技术涉及冲刷腐蚀体系中腐蚀电化学监测领域,是一种用于在线测量实验材料在冲刷腐蚀条件下电化学性质的测试装置及方法。
技术介绍
:腐蚀作为材料最常见的失效形式之一,一直以来是材料不得不考虑的一个问题。金属材料的腐蚀尤其突出,每年由于金属材料腐蚀使大约10~20%的金属损失掉,世界各国每年因腐蚀造成的直接经济损失约占其国民生产总值的1~5%。腐蚀的危害除了体现在经济损失上,它还会带来一系列其他严重的危害,如人员伤亡、环境污染、资源浪费等等。当腐蚀介质流动或金属材料在腐蚀介质中运动时,其腐蚀过程即为典型的冲刷腐蚀,且其危害往往也更加严重。因而,研究材料的冲刷腐蚀对于评估材料的服役寿命及服役安全性具有重要的意义。冲刷腐蚀在实际生产生活中非常普遍,如:管道内腐蚀介质对管道内壁的冲刷腐蚀、流动海水对海工金属构件的冲刷腐蚀、船舶螺旋桨等与海水的冲刷腐蚀等。目前研究材料冲刷腐蚀的测试设备主要是通过电机带动转动轴,并使样品通过固定在转动轴上的样品台与腐蚀溶液相对运动以达到模拟冲刷腐蚀的环境。这种模拟冲刷腐蚀的设备不能实现材料冲刷腐蚀过程的在线电化学性质测试。
技术实现思路
:为此,本专利技术提供一种冲刷腐蚀在线电化学测试装置及方法,可以实现模拟不同冲刷速度、不同冲刷角度、不同温度及不同气体条件下的冲刷腐蚀环境,同时可以利用电化学工作站实现材料在冲刷腐蚀过程中的电化学性质在线监测。此测试装置是一种低成本、简易的冲刷腐蚀在线电化学测试装置,利用此装置及方法能够直接监测并研究材料在冲刷腐蚀过程中的在线电化学性质等。本专利技术以实现冲刷腐蚀在线电化学测试为目标,技术方案如下:一种冲刷腐蚀在线电化学测试装置,包括:进气管、热电偶、样品电极、辅助电极、参比电极、排气管、槽盖、溶液槽、实验样品、转子、加热台、磁力台部分。其中槽盖与其他相关部件的配合应为紧密配合,以保证槽盖足以紧固住进/排气管、热电偶、电极并保证槽盖与溶液槽接触面的密封性;磁力台通过调整磁力的大小控制转子的转速;加热台通过热电偶反馈的温度与加热台设定温度的差,控制其加热功率以保证测试环境温度为实验设定温度值;进气管底端端口深度应在不影响转子转动的情况下,尽量靠近溶液槽底并尽量靠近实验样品;热电偶高度应与实验样品的高度一致并尽量靠近实验样品;辅助电极设置在槽盖中心位置,建议选用碳棒、铂丝等作为辅助电极;参比电极应根据实验环境要求选择合适的参比电极,如Ag/AgCl参比电极等;排气管底端位置需高于溶液槽中腐蚀溶液液面高度。溶液槽及槽盖材质为绝缘体,溶液槽可采用石英玻璃等材质,槽盖可采用橡胶等材质;进/排气管材质应采用耐冲刷腐蚀的材料;样品电极需要有良好的导电性和抗变形能力,且与腐蚀溶液不接触。本专利技术进一步提供一种冲刷腐蚀在线电化学测试方法,包括以下步骤:步骤一:实验样品的制备及安装步骤11:切取实验样品,利用砂纸对其各个表面进行打磨至实验要求表面粗糙度,利用丙酮、酒精、去离子水等对实验样品进行清洗并吹干;步骤12:将实验样品与样品电极底端导通并固定;步骤13:利用704硅胶将实验样品不参与测试的部分及与样品电极连接处进行密封,使密封部分与腐蚀溶液隔离。步骤二:冲刷腐蚀在线电化学测试步骤21:在溶液槽中加入足量的腐蚀溶液及实验要求比例的冲刷颗粒物等;步骤22:利用进气口向腐蚀溶液中持续通入实验所需比例的气体并待系统稳定;步骤23:调节样品电极,使实验样品的高度与辅助电极、参比电极及热电偶高度匹配,实验样品表面切线方向与其所处同心圆处切线的夹角与实验所需的冲刷角度一致;步骤24:测量实验样品与辅助电极之间的距离,并计算出实验样品处腐蚀介质线速度与转子角速度之间的关系,并按照实验设计要求设定对应的转子角速度;步骤25:设定实验所需的测试温度并打开加热台,同时打开磁力台;磁力搅拌的方向须与实验样品表面相冲;步骤26:待测试条件达到实验设定要求后,利用电化学工作站的工作电极引线、辅助电极引线、参比电极引线分别与测试装置的样品电极上端、辅助电极、参比电极导通,并对其电化学性质进行在线测试。附图说明:图1是本专利技术冲刷腐蚀在线电化学测试装置示意图。附图标记如下:1-进气管;2-热电偶;3-样品电极;4-辅助电极;5-参比电极;6-排气管;7-槽盖;8-溶液槽;9-实验样品;10-转子;11-加热台;12-磁力台。具体实施方式:如图1所示,本专利技术冲刷腐蚀在线电化学测试装置包括:进气管1、热电偶2、样品电极3、辅助电极4、参比电极5、排气管6、槽盖7、溶液槽8、实验样品9、转子10、加热台11、磁力台12。其中槽盖7与其他相关部件的配合应为紧密配合,以保证槽盖7足以紧固住进气管1、排气管6、热电偶2、样品电极3、参比电极5、辅助电极4、并保证槽盖7与溶液槽8接触面的密封性;磁力台12通过调整磁力的大小控制转子10的转速;加热台11通过热电偶反馈的温度与加热台11设定温度的差,控制其加热功率以保证测试环境温度为实验设定温度值;进气管1底端端口深度应在不影响转子10转动的情况下,尽量靠近溶液槽8的底部并尽量靠近实验样品9;热电偶2高度应与实验样品9的高度一致并尽量靠近实验样品9;辅助电极4设置在槽盖7的中心位置,建议选用碳棒、铂丝等作为辅助电极;参比电极5应根据实验环境要求选择合适的参比电极,如Ag/AgCl参比电极等;排气管6底端位置需高于溶液槽8中腐蚀溶液液面高度。溶液槽8及槽盖7材质为绝缘体,溶液槽8可采用石英玻璃等材质,槽盖7可采用橡胶等材质;进气管1、排气管6材质应采用耐冲刷腐蚀的材料;样品电极3需要有良好的导电性和抗变形能力,且与腐蚀溶液不接触。现以2205钢在65℃的除氧3.5%NaCl溶液中的冲刷腐蚀为例,进一步说明本专利技术的冲刷腐蚀在线电化学测试方法,(冲刷角度45°;冲刷速度0.5m/s)。步骤一:冲刷腐蚀在线电化学测试装置制备利用石英玻璃制备如图1所示溶液槽,利用橡胶制备如图1所示槽盖,选用Ag/AgCl参比电极、铂丝作为辅助电极、带绝缘橡胶的粗铜丝作为样品电极,时辅助电极在槽盖中心位置固定,样品电极与中心距离为10mm。步骤二:实验样品制备及安装步骤21:利用线切割切取10mm×10mm×3mm的2205钢实验样品,利用砂纸对其各个面进行逐级打磨至800#砂纸,利用丙酮、酒精及去离子水对打磨后的实验样品进行清洗并吹干;步骤22:利用铜导电胶将实验样品与样品电极底端的铜丝导通并固定;步骤23:利用704硅胶将实验样品的四个侧面及与铜丝导通的面密封,并将实验样品与样品电极连接处进行密封,仅露出2205钢一个10mm×10mm的测试表面可与腐蚀溶液接触;步骤三:冲刷腐蚀在线电化学测试步骤31:在溶液槽中加入足量的3.5%NaCl溶液,保证在测试过程中样品全部浸没在测试溶液中,热电偶、辅助电极、参比电极及进气管底端均在液面以下;步骤32:利用进气口向溶液中持续通入高纯N2以排除溶液中的溶解氧,待体系中溶解氧排除并稳定;步骤33:调节样品电极,使其高度与辅助电极、参比电极及热电偶的高度匹配,并旋转样品电极使实验样品表面切线与其所处同心圆处切线的夹角为45°;步骤34:测量实验样品与辅助电极的距离约10mm,故设定转子转速为480r/min(等效于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冲刷腐蚀在线电化学测试装置,其特征在于包括:进气管、热电偶、样品电极、辅助电极、参比电极、排气管、槽盖、溶液槽、实验样品、转子、加热台、磁力台部分;其中槽盖与进气管、排气管、热电偶、电极槽盖、溶液槽的配合为紧密配合,以保证槽盖足以紧固住进/排气管、热电偶、电极并保证槽盖与溶液槽接触面的密封性;磁力台通过调整磁力的大小控制转子的转速;加热台通过热电偶反馈的温度与加热台设定温度的差,控制其加热功率以保证测试环境温度为实验设定温度值;辅助电极设置在槽盖中心位置;排气管底端位置需高于溶液槽中腐蚀溶液液面高度;溶液槽及槽盖材质为绝缘体,溶液槽采用石英玻璃,槽盖采用橡胶;进气管、排气管采用耐冲刷腐蚀的材料;样品电极需要有良好的导电性和抗变形能力,且与腐蚀溶液不接触。

【技术特征摘要】
1.一种冲刷腐蚀在线电化学测试装置,其特征在于包括:进气管、热电偶、样品电极、辅助电极、参比电极、排气管、槽盖、溶液槽、实验样品、转子、加热台、磁力台部分;其中槽盖与进气管、排气管、热电偶、电极槽盖、溶液槽的配合为紧密配合,以保证槽盖足以紧固住进/排气管、热电偶、电极并保证槽盖与溶液槽接触面的密封性;磁力台通过调整磁力的大小控制转子的转速;加热台通过热电偶反馈的温度与加热台设定温度的差,控制其加热功率以保证测试环境温度为实验设定温度值;辅助电极设置在槽盖中心位置;排气管底端位置需高于溶液槽中腐蚀溶液液面高度;溶液槽及槽盖材质为绝缘体,溶液槽采用石英玻璃,槽盖采用橡胶;进气管、排气管采用耐冲刷腐蚀的材料;样品电极需要有良好的导电性和抗变形能力,且与腐蚀溶液不接触。2.一种冲刷腐蚀在线电化学测试方法,使用如权利要求1所述的冲刷腐蚀在线电化学测试装置,其特征在于包括以下步骤:步骤一:实验样品的制备及安装步骤11:切取实验样品,利用砂纸对其各个表面进行打磨至实验要求表面粗糙度,利用丙酮、酒精、去离子水对实...

【专利技术属性】
技术研发人员:屈少鹏舒雅新凌丛颖张梦李超董丽华尹衍升
申请(专利权)人:上海海事大学
类型:发明
国别省市:上海,31

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