CN103558142A - 可调节温湿度、紫外光线和污染气体的大气腐蚀模拟装置 - Google Patents

可调节温湿度、紫外光线和污染气体的大气腐蚀模拟装置 Download PDF

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万晔
万龙
王敬军
田野
王现乐
张允典
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Abstract

本发明涉及可调节温湿度、紫外光线和污染气体的大气腐蚀模拟装置。由空气压缩机、净化干燥系统、加湿系统、污染气体发生和控制系统、混合箱、相对湿度检测器、恒温水浴、大气腐蚀模拟试验箱等组成。净化干燥系统由针阀、转子流量计、以及四个装有净化组分的有机玻璃管组成。加湿系统由干空气通过装有中温鼓泡蒸馏水槽形成湿空气。尾气吸收装置由装有稀盐酸和稀氢氧化钠溶液的不同洗瓶组成。紫外光线系统调节和控制大气腐蚀模拟试验箱中的紫外光线种类和强度。净化干燥系统、加湿系统和所有的管线均固定在支架上，本发明不仅能够大幅度提高材料在海洋污染大气中的耐久性研究的效率，而且可以精确控制污染条件，比传统方法更接近实际工程应用条件。

Description

可调节温湿度、紫外光线和污染气体的大气腐蚀模拟装置
技术领域
本发明属于材料工程技术领域，具体地说涉及一种可调节温湿度、紫外光线和污染气体的大气腐蚀加速模拟装置。 
背景技术
大气中的环境参数，如温度、湿度、润湿时间、污染气体、悬浮固体颗粒等对材料的大气腐蚀产生严重影响。随着社会的发展，自然环境日益恶化，材料在自然环境中的可靠性受到更大的挑战。 
  近年来随着全球海洋战略的发展迅速，在海洋环境中使用的材料受到更为严重的挑战。尤其是海洋大气环境中的紫外光线对材料对涂层等产生重要的作用，并对其使用寿命造成严重的影响。 
材料的耐蚀性是决定系统可靠性和使用寿命的重要指标。为缩短试验周期，提高试验的重现性和可推广性，在工程技术领域一般通过实验室短期加速腐蚀试验结果来推测户外长期暴露试验结果，进而预测材料、制品及防护层的大气腐蚀寿命，以部分取代大气腐蚀暴露试验。 
尽管材料的大气腐蚀模拟实验方法较多，有酸试验法、湿热试验法、盐雾试验等实验方法。这些方法为室内研究大气腐蚀机理提供了很大便利条件，但都没有考虑到海洋大气环境中的紫外光线和温湿度及污染物的联合作用，不能很好地模拟真实大气环境，因此对海洋大气环境中使用的材料的可靠性研究意义不大。 
本发明的目的是针对温度、相对湿度、紫外光线和污染气体等因素对材料的影响，提供一种更能真实地模拟海洋大气的腐蚀模拟系统。该系统能够调控湿热大气暴露箱中温度、相对湿度、紫外光线的种类和强度、污染气体种类和浓度。 
为了实现上述的发明功能，本发明是通过采取如下的的技术手段来实现的：经过无油空气压缩机过来的空气经过净化干燥系统净化干燥后分成三路：一路干气用于携带污染气体，一路去加湿器产生湿气，另外一路为干气。通过转子流量计和分别调节干气和湿气的相对流量控制湿热大气暴露箱中的相对湿度。进入污染气体控制器中的干气控制和携带污染源产生的气体进入混合箱。污染气体、干气和湿气在混合箱中混合均匀，进入相对湿度检测器后达到所需的相对湿度后，放入大气腐蚀模拟试验箱。调节大气腐蚀模拟试验箱中紫外光线的种类和强度。由湿热大气暴露箱中出来的尾气进入尾气吸收装置净化处理。 
本发明具有如下优点是：能够将自然环境中的温度、相对湿度、紫外光线和污染气体等因素对材料的腐蚀作用结合起来；充分利用仪器及设备的准确性，可严格控制各个影响因素的变化；实验室条件比较容易控制、观测和保持，试验结果重现性好，试验周期较短。 
发明内容
本发明还在于污染气源种类决定大气腐蚀模拟试验箱中的气体种类。 
 本发明还在于污染气体控制器调控污染气源的气体释放速度。 
本发明还在于通过调节干湿气体流量和污染气源的气体释放速度来调节大气腐蚀模拟试验箱中的污染气体浓度。 
本发明还在于通过紫外灯的波长调节紫外光线的种类，通过调节紫外灯的功率控制紫外光线的强度。 
  本发明还在于尾气吸收装置中依据化学中和反应而设置，其中装有酸碱性不同的溶液。溶液的选用根据污染气体种类而变化。如果污染气体为酸性那么选择尾气装置中的碱性溶液，如果污染气体为碱性那么选择尾气装置中的酸性溶液。 
本发明还在于本系统中除了针阀和转子流量计外，其它所有与试验气体接触的构件全部采用聚四氟乙烯或玻璃材料组成。 
本发明还在于大气腐蚀模拟试验箱中温度通过恒温水浴和室内空调系统进行控制。 
附图说明
  图1为可调节温湿度、紫外光线和污染气体的大气腐蚀模拟系统示意图。 
图中，1－无油空气压缩机，2－针阀，3－转子流量计，4－净化干燥系统，5－针阀，6－转子流量计，7－加湿器，8－针阀，9－转子流量计，10－污染气体控制器，11－污染气源，12－针阀，13－转子流量计，14－混合箱，15－相对湿度检测器，16－大气腐蚀模拟试验箱，17－恒温水浴，18－尾气吸收装置，19－紫外光线系统。 
具体实施方式
本发明涉及一种可调节温湿度、紫外光线和污染气体的大气腐蚀模拟装置示意图，主要由空气净化干燥系统、污染气体控制系统、相对湿度控制系统、温度控制系统、紫外光线系统以及大气腐蚀模拟试验箱组成。经过无油空气压缩机1过来的空气经过净化干燥系统4净化干燥后分成三路：一路干气用于携带污染气体，一路去加湿器产生湿气，另外一路为干气。通过转子流量计13和6分别调节干气和湿气的相对流量控制大气腐蚀模拟试验箱16中的相对湿度。进入污染气体控制器10中的干气控制和携带污染源11产生的气体进入混合箱14。污染气体、干气和湿气在混合箱14中混合均匀，进入相对湿度检测器15后达到所需的相对湿度后，放入大气腐蚀模拟试验箱16。通过紫外光线系统调节控制大气腐蚀模拟试验箱中的紫外光线种类和强度。由大气腐蚀模拟试验箱16中出来的尾气进入尾气吸收装置18进行净化处理。 
  本发明提供了一种一直可调节温度、湿度和污染气体的大气腐蚀模拟系统，为了使其目的、技术方案、及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。 
本发明如要产生含微量SO2气体的气氛：在微量腐蚀气体发生装置中装入SO2渗透管，调整携带SO2的干燥气体与被60℃水饱和的潮湿气体流速，控制相对湿度为所需的值，稀释气体流速控制为180 mL/min，可以使大气腐蚀模拟试验箱气氛中SO2的体积含量控制在大约10-6。 
本发明如要产生含微量O3气体的气氛：在微量腐蚀气体发生装置中装入UVC紫外光灯，调整干燥气体流量控制O3浓度，调节被60℃水饱和的潮湿气体流速，控制相对湿度为所需的值。当干气流速为155 mL/min，可以使大气腐蚀模拟试验箱气氛中O3的体积含量控制在大约10-6。 
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对于大气材料的大气腐蚀来说，其还有更加广泛的作用，并且可以对其进行改进还变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。 

Claims (7)

1.可调节温湿度、紫外光线和污染气体的大气腐蚀模拟装置，其特征在于：该模拟装置由无油空气压缩机（1）、净化干燥系统（4）、加湿系统（7）、污染气体发生和控制系统、混合箱（14）、相对湿度检测器（15）、恒温水浴（17）、紫外光线系统（19）、大气腐蚀模拟试验箱（16）、尾气吸收装置（18）组成，其特征在于：经过无油空气压缩机（1）过来的空气经过净化干燥系统净化干燥后分成三路：一路干气用于携带污染气体，一路去加湿器产生湿气，另外一路为干气，通过转子流量计（13）和（6）分别调节干气和湿气的相对流量控制大气腐蚀模拟试验箱（16）中的相对湿度，进入污染气体控制器（10）中的干气控制和携带污染源（11）产生的气体进入混合箱（14），污染气体、干气和湿气在混合箱（14）中混合均匀，进入相对湿度检测器（15）后达到所需的相对湿度后，放入大气腐蚀模拟试验箱（16），紫外光线系统（19）调节大气腐蚀模拟试验箱中紫外光线的种类和强度，由大气腐蚀模拟试验箱（16）中出来的尾气进入尾气吸收装置（18）净化处理。
2.如权利要求1所述可调节温湿度、紫外光线和污染气体的大气腐蚀模拟装置，其特征在于：净化干燥系统由针阀（2）、转子流量计（3）、以及装有净化组分的有机玻璃管（4）组成，污染气体发生和控制系统由污染气体控制器（10）和污染气源（11）组成，尾气吸收装置（18）由装有稀盐酸溶液或稀氢氧化钠溶液的洗瓶组成。
3.如权利要求1所述可调节温湿度、紫外光线和污染气体的大气腐蚀模拟装置，其特征在于：净化干燥系统、加湿系统（7）和所有的管线均固定在支架上。
4.如权利要求1所述可调节温湿度紫外光线和污染气体的大气腐蚀模拟装置，其特征在于：尾气吸收装置（18）洗瓶中溶液的选用根据污染气体种类而变化，
 如果污染气体为酸性那么选择尾气吸收装置（18）中的碱性溶液，如果污染气体为碱性那么选择尾气吸收装置（18）中的酸性溶液。
5.如权利要求1所述可调节温湿度、紫外光线和污染气体的大气腐蚀模拟装置，其特征在于，通过改变紫外光线系统（19）中的灯的种类，可以调节和控制大气腐蚀模拟试验箱中的光线的种类，包括A型紫外光线，B型紫外光线和C型紫外光线。
6.如权利要求1所述可调节温湿度、紫外光线和污染气体的大气腐蚀模拟装置，其特征在于，通过改变紫外光线系统（19）中的灯的强度，可以调节和控制大气腐蚀模拟试验箱中的光线的强度。
7.如权利要求1所述可调节温湿度、紫外光线和污染气体的大气腐蚀模拟装置，其特征在于，用空气调节器和恒温水浴控制系统的温度在所需的温度范围内。
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