本發(fā)明涉及氧腐蝕試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種全自動(dòng)富氧腐蝕試驗(yàn)裝置及方法。

背景技術(shù)：

在腐蝕與防腐研究工作中，氧氣作為一個(gè)關(guān)鍵影響因素，需要對不同溶氧濃度(無氧、貧氧、富氧)下的腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行試驗(yàn)研究。若直接向試驗(yàn)溶液通入氣體來改變?nèi)芤褐械娜苎鹾浚囼?yàn)溶液中溶質(zhì)氣液分配系數(shù)較大時(shí)，通氣過程中溶質(zhì)會(huì)被大量吹脫，使得溶液濃度降低，試驗(yàn)條件發(fā)生改變。若提前制備好溶氧合格的試驗(yàn)用水，再用此試驗(yàn)用水配制試驗(yàn)溶液，操作過程中空氣的漏入或富氧水中溶氧的釋放會(huì)使溶液的溶氧含量發(fā)生變化，反應(yīng)條件也發(fā)生了改變。目前的技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)溶液中藥劑濃度和溶氧濃度同步精確控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種全自動(dòng)富氧腐蝕試驗(yàn)裝置及方法，富氧水制備、溶液配制和腐蝕試驗(yàn)分步進(jìn)行，避免了直接向溶液通氣導(dǎo)致溶質(zhì)被吹脫，也避免在敞開環(huán)境中用溶氧合格的水配置溶液導(dǎo)致溶液發(fā)生變化；所有過程在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)完成，系統(tǒng)始終處于密封和自由呼吸狀態(tài)，確保系統(tǒng)不漏入空氣，維持系統(tǒng)溶氧穩(wěn)定可控；對溶氧進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)了對試驗(yàn)溶液溶氧和藥劑濃度的精確控制；所有試驗(yàn)過程均由PLC自動(dòng)控制，全自動(dòng)進(jìn)行。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種全自動(dòng)富氧腐蝕試驗(yàn)裝置，包括惰性氣體儲(chǔ)瓶1、氧氣瓶2、制備器6、反應(yīng)器7和密封呼吸器8，所述制備器6內(nèi)盛有除鹽水，密封呼吸器8中保持一定水位，反應(yīng)器7標(biāo)有刻度；氧氣瓶2中氧氣通過第二管路L2接入制備器6的除鹽水中，惰性氣體儲(chǔ)瓶1上連接第一管路L1，第一管路L1分兩路，一路通過第三管路L3接入制備器6的除鹽水液面上方，另一路通過第四管路L4連接通入密封呼吸器8水中的第七管路L7，制備器6中的除鹽水通過第五管路L5接入反應(yīng)器7中，反應(yīng)器7通過第六管路L6連接通入密封呼吸器8水中的第七管路L7，位于密封呼吸器8水位上的第八管路L8連接至外部，使試驗(yàn)裝置處于密封和不憋壓狀態(tài)；所述第一管路L1、第二管路L2、第四管路L4和第六管路L6上分別設(shè)置有第一電動(dòng)閥K1、第二電動(dòng)閥K2、第三電動(dòng)閥K3和第四電動(dòng)閥K4，所述第五管路L5上設(shè)置加藥器4，所述制備器6的除鹽水中插入氧電極3和第一熱電偶R1，所述反應(yīng)器7中插入第二熱電偶R2和液位傳感器Y且頂部懸掛有試樣掛置器5；還包括由PLC9、人機(jī)操作界面10和顯示界面11構(gòu)成的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)連接第一電動(dòng)閥K1、第二電動(dòng)閥K2、第三電動(dòng)閥K3、第四電動(dòng)閥K4、第一熱電偶R1、第二熱電偶R2、氧電極3和液位傳感器Y；所述PLC9接收第一熱電偶R1、第二熱電偶R2、液位傳感器Y和氧電極3傳送的信號(hào)，根據(jù)設(shè)定的上下限值和延遲時(shí)間打開或關(guān)閉第一電動(dòng)閥K1、第二電動(dòng)閥K2、第三電動(dòng)閥K3和第四電動(dòng)閥K4，以到達(dá)控制富氧水制備、溶液配制、試驗(yàn)進(jìn)行和結(jié)束的目的。

述第一熱電偶R1和第二熱電偶R2分別用于監(jiān)測制備器6和反應(yīng)器7中的溫度，數(shù)值和信號(hào)分別傳送至顯示界面11和PLC9。

所述液位傳感器Y位于反應(yīng)器7中，用于監(jiān)測溶液液位，數(shù)值和信號(hào)分別傳送至顯示界面11和PLC9。

所述氧電極3位于制備器6中，用于檢測制備器6中的溶氧含量，數(shù)值和信號(hào)分別傳送至顯示界面11和PLC9。

所述人機(jī)操作界面10用于設(shè)定試驗(yàn)參數(shù)，試驗(yàn)參數(shù)包括溶氧含量、溶液液位、試驗(yàn)時(shí)間和試驗(yàn)溫度。

所述第一電動(dòng)閥K1、第二電動(dòng)閥K2、第三電動(dòng)閥K3和第四電動(dòng)閥K4的閥體的材料采用不銹鋼或塑料類耐蝕材料，其開關(guān)由PLC9自動(dòng)控制。

所述的惰性氣體儲(chǔ)瓶1中的氣體為氮?dú)饣驓鍤?，用于將富氧水由制備?加入反應(yīng)器7，避免用氧氣輸送富氧水造成溶氧濃度變化。

所述加藥器4和樣品掛置器5的材料為耐腐蝕材料。

所述制備器6、反應(yīng)器7和密封呼吸器8為柱狀、球形、三角形或方形，采用不銹鋼、有機(jī)玻璃、玻璃或塑料類耐蝕材料制成；所述的所述第一管路L1、第二管路L2、第三管路L3、第四管路L4、第五管路L5、第六管路L6、第七管路L7和第八管路L8的材料采用不銹鋼、玻璃或塑料類耐蝕材料。

所述的全自動(dòng)富氧腐蝕試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，包括如下步驟

第一步為富氧水制備：向制備器6中加入規(guī)定量的除鹽水，由人機(jī)操作界面10設(shè)定試驗(yàn)時(shí)間、試驗(yàn)溫度、藥液體積和溶氧含量；PLC9自動(dòng)控制打開第二電動(dòng)閥K2和第三電動(dòng)閥K3，氧氣經(jīng)第二管路L2通入制備器6中的除鹽水中，氧氣再經(jīng)第三管路L3、第四管路L4和第七管路L7進(jìn)入密封呼吸器8，最后由第八管路L8將氣體排至室外；

第二步為試驗(yàn)溶液配制：氧電極3測得制備器6中富氧水溶氧達(dá)到試驗(yàn)要求后，PLC9自動(dòng)控制關(guān)閉第二電動(dòng)閥K2和第三電動(dòng)閥K3，待檢測到制備器6中溶氧含量和溫度達(dá)到設(shè)定值3min后，自動(dòng)打開第一電動(dòng)閥K1和第四電動(dòng)閥K4，惰性氣體經(jīng)由第一管路L1和第三管路L3進(jìn)入制備器6，經(jīng)第五管路L5和加藥器4將制備器6中的富氧水和加藥器4中的試驗(yàn)藥劑加入反應(yīng)器7中，反應(yīng)器7中液位達(dá)到設(shè)定值后自動(dòng)關(guān)閉第一電動(dòng)閥K1和第四電動(dòng)閥K4，完成試驗(yàn)溶液配制，試驗(yàn)開始進(jìn)行；當(dāng)試驗(yàn)時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉加熱系統(tǒng)，并發(fā)出試驗(yàn)結(jié)束提示音。

和現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)任意溶氧濃度(8000ppb‐40000ppb)富氧試驗(yàn)溶液的配置，富氧水制備和溶液配制分步進(jìn)行，避免了直接向溶液通入氣體導(dǎo)致溶質(zhì)被吹脫，也避免在敞開環(huán)境中用溶氧合格的水配置溶液導(dǎo)致溶氧發(fā)生變化。所有過程在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)完成，系統(tǒng)始終處于密封和自由呼吸狀態(tài)，確保系統(tǒng)不漏入空氣，維持系統(tǒng)溶氧和藥劑濃度穩(wěn)定。對溶氧進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)了對試驗(yàn)溶液溶氧和藥劑濃度的精確控制。所有試驗(yàn)過程均由PLC自動(dòng)控制，全自動(dòng)進(jìn)行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明全自動(dòng)富氧腐蝕試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例1：

如圖1所述，本實(shí)施例一種全自動(dòng)富氧腐蝕試驗(yàn)裝置，主要由惰性氣體儲(chǔ)瓶1(為氮?dú)馄?、氧氣瓶2、氧電極3、加藥器4、試樣掛置器5、制備器6、反應(yīng)器7、密封呼吸器8、管路(L1‐L8)、電動(dòng)閥(K1‐K4)、熱電偶(R1，R2)、液位傳感器Y及PLC9控制系統(tǒng)等組成。

所有容器為方形，容器、管路及電動(dòng)閥均由PVC材料制成，惰性氣體為氮?dú)狻?/p>

本實(shí)施例腐蝕試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，由人機(jī)操作界面10設(shè)定溶氧濃度12000ppb，試驗(yàn)溫度40℃，實(shí)驗(yàn)時(shí)間4h，溶液體積600mL，將試驗(yàn)裝置置于40℃恒溫水浴中，試樣掛置器5掛碳鋼腐蝕試片，向制備器6中加入1000mL除鹽水。第一步為富氧水制備：PLC9自動(dòng)控制打開第二電動(dòng)閥K2和第三電動(dòng)閥K3，氧氣經(jīng)第二管路L2通入制備器6中的除鹽水中，氣體再經(jīng)第三管路L3、第四管路L4和第七管路L7進(jìn)入密封呼吸器8，最后由第八管路L8將氣體排至室外，8min后溶氧含量穩(wěn)定在12000ppb‐12050ppb之間，自動(dòng)關(guān)閉第二電動(dòng)閥K2和第三電動(dòng)閥K3，溶氧和溫度均達(dá)到設(shè)定值并保持穩(wěn)定3min后，第一電動(dòng)閥K1和第四電動(dòng)閥K4自動(dòng)打開，氮?dú)饨?jīng)由第一管路L1和第三管路L3進(jìn)入制備器6，經(jīng)第五管路L5和加藥器4將制備器6中的富氧水和加藥器4中的試驗(yàn)藥劑加入反應(yīng)器7中，反應(yīng)器7中液位升至600mL時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉第一電動(dòng)閥K1和第四電動(dòng)閥K4，完成試驗(yàn)溶液配制，試驗(yàn)開始進(jìn)行。當(dāng)試驗(yàn)時(shí)間達(dá)到4h時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉加熱系統(tǒng)，并發(fā)出試驗(yàn)結(jié)束提示音。

實(shí)施例2：

如圖1所述，本發(fā)明一種全自動(dòng)富氧腐蝕試驗(yàn)裝置及方法，主要由氬氣瓶1、氧氣瓶2、氧電極3、加藥器4、試樣掛置器5、制備器6、反應(yīng)器7、密封呼吸器8、管路(L1‐L8)、電動(dòng)閥(K1‐K4)、熱電偶(R1，R2)、液位傳感器Y及PLC9控制系統(tǒng)等組成。

所有容器為柱狀，材質(zhì)為有機(jī)玻璃，管路和電動(dòng)閥由PVC材料制成，惰性氣體為氬氣。

本實(shí)施例腐蝕試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，由人機(jī)操作界面10設(shè)定溶氧濃度25000ppb，試驗(yàn)溫度45℃，實(shí)驗(yàn)時(shí)間4h，溶液體積800mL，將試驗(yàn)裝置置于45℃恒溫水浴中，試樣掛置器5掛304不銹鋼腐蝕試片，向制備器6中加入1000mL除鹽水。第一步為富氧水制備：PLC9自動(dòng)控制打開第二電動(dòng)閥K2和第三電動(dòng)閥K3，氧氣經(jīng)第二管路L2通入制備器6中的除鹽水中，氣體再經(jīng)第三管路L3、第四管路L4和第七管路L7進(jìn)入密封呼吸器8，最后由第八管路L8將氣體排至室外，20min后溶氧含量穩(wěn)定在25000ppb‐25050ppb之間，自動(dòng)關(guān)閉第二電動(dòng)閥K2和第三電動(dòng)閥K3，溶氧和溫度均達(dá)到設(shè)定值并保持穩(wěn)定3min后，第一電動(dòng)閥K1和第四電動(dòng)閥K4自動(dòng)打開，氮?dú)饨?jīng)由第一管路L1和第三管路L3進(jìn)入制備器6，經(jīng)第五管路L5和加藥器4將制備器6中的富氧水和加藥器4中的試驗(yàn)藥劑加入反應(yīng)器7中，反應(yīng)器7中液位升至800mL時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉第一電動(dòng)閥K1和第四電動(dòng)閥K4，完成試驗(yàn)溶液配制，試驗(yàn)開始進(jìn)行。當(dāng)試驗(yàn)時(shí)間達(dá)到4h時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉加熱系統(tǒng)，并發(fā)出試驗(yàn)結(jié)束提示音。

實(shí)施例3：

如圖1所述，本發(fā)明一種全自動(dòng)富氧腐蝕試驗(yàn)裝置及方法，主要由氮?dú)馄?、氧氣瓶2、氧電極3、加藥器4、試樣掛置器5、制備器6、反應(yīng)器7、密封呼吸器8、管路(L1‐L8)、電動(dòng)閥(K1‐K4)、熱電偶(R1，R2)、液位傳感器Y及PLC9控制系統(tǒng)等組成。

所有容器為球形，材質(zhì)為玻璃，管路材質(zhì)為聚四氟乙烯，電動(dòng)閥材質(zhì)為304不銹鋼，惰性氣體為氮?dú)狻?/p>

本實(shí)施例腐蝕試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，由人機(jī)操作界面10設(shè)定溶氧濃度40000ppb，試驗(yàn)溫度50℃，實(shí)驗(yàn)時(shí)間5h，溶液體積500mL，將試驗(yàn)裝置置于50℃恒溫水浴中，試樣掛置器5掛316L不銹鋼腐蝕試片，向制備器6中加入1000mL除鹽水。第一步為富氧水制備：PLC9自動(dòng)控制打開第二電動(dòng)閥K2和第三電動(dòng)閥K3，氧氣經(jīng)第二管路L2通入制備器6中的除鹽水中，氣體再經(jīng)第三管路L3、第四管路L4和第七管路L7進(jìn)入密封呼吸器8，最后由第八管路L8將氣體排至室外，30min后溶氧含量穩(wěn)定在39950ppb‐40000ppb之間，自動(dòng)關(guān)閉第二電動(dòng)閥K2和第三電動(dòng)閥K3，溶氧和溫度均達(dá)到設(shè)定值并保持穩(wěn)定3min后，第一電動(dòng)閥K1和第四電動(dòng)閥K4自動(dòng)打開，氮?dú)饨?jīng)由第一管路L1和第三管路L3進(jìn)入制備器6，經(jīng)第五管路L5和加藥器4將制備器6中的富氧水和加藥器4中的試驗(yàn)藥劑加入反應(yīng)器7中，反應(yīng)器7中液位升至500mL時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉第一電動(dòng)閥K1和第四電動(dòng)閥K4，完成試驗(yàn)溶液配制，試驗(yàn)開始進(jìn)行。當(dāng)試驗(yàn)時(shí)間達(dá)到5h時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉加熱系統(tǒng)，并發(fā)出試驗(yàn)結(jié)束提示音。