[发明专利]一种室内综合模拟/快速评价大气环境腐蚀的装置

说明书

 

技术领域

一种室内综合模拟/快速评价大气环境腐蚀的装置，属于材料腐蚀室内模拟/快速评价装置技术领域，具体的说是涉及一种用于各类金属材料和金属基复合材料大气腐蚀性能评价的室内模拟/快速评价装置。

背景技术

材料或零件在大气环境下发生的腐蚀称为大气腐蚀。金属材料构件置于大气环境中时，由于水分（雨、雪）的直接沉淀，或者是大气的湿度或温度变化以及其他种种原因引起的凝聚作用，在其表面会形成一层极薄的不易看见的水膜，当这层水膜达到20-30个分子厚度时，它就可以成为电化学腐蚀所需要的电解质液膜。如果金属材料表面只是处于纯净的水膜中，一般不会造成强烈的电化学腐蚀，但是大气环境下形成的水膜往往含有水溶性的盐类及溶入的腐蚀性气体，因此这层水膜会强烈的腐蚀金属构件的表面及其外表面防护层。

从材料的使用环境来看，有超过80%的材料都是在大气环境中使用的。虽然大气环境本身并不是一个很严重的腐蚀环境，但是由于在大气环境下使用的材料的量非常大，每年由于大气腐蚀导致的构件失效占所有腐蚀失效的一半以上。材料在服役过程中经受气候、化学、热环境的侵蚀，这些环境因素的作用强度随时间的变化曲线即为环境谱，由于中国地域辽阔，地理环境异常复杂，南北横跨三大气候区，东西海拔相差4000多米，由此带来的降水量由东南沿海向西北内陆逐渐减少，气温南方全年温暖湿润，北方寒冷干旱以及青藏地区的高寒气候，因此大气的环境谱非常复杂。加上中国开放逐步从沿海向内陆扩展，现代工业排放的废气（NO_x、SO_x等）进入空气，这些具有腐蚀性的气体与大气混合后，随大气中的水分凝聚以及雨雪等自然现象形成电解质溶液附着在暴露的材料构件表面，使得大气环境的影响因素更多样化，这些因素及其环境谱对材料的腐蚀影响巨大，因此研究不同环境条件下的大气腐蚀非常重要。

目前材料大气腐蚀试验主要分为两种，一种是在各种典型大气环境下建立大气腐蚀试验站进行挂片试验，挂片试验是材料在具体使用环境下最真实的腐蚀数据，但是挂片试验存在挂片量大、试验周期长、数据离散性大、不便于随时观察和测试以及无法获取同一试样在两地甚至多地往返的腐蚀数据等缺点，同时还需要大量的人力、物力和财力的支撑，因此获得一组腐蚀数据需要的资金投入大、时间长，对设计开发的时效性和经济性都很差；另一种是通过开发室内模拟大气腐蚀和加速装置，来模拟材料在实际大气环境下的腐蚀行为和过程，室内模拟加速试验能够在较短的时间内对材料在某一具体环境下的耐腐蚀性能进行模拟和评价，具有操作简单、试验条件控制准确、结果重现性好以及可以同时模拟不同环境条件下的材料腐蚀行为等优点，对研究材料在大气环境下的腐蚀行为、机理以及材料开发等方面均具有重要的意义。

上以述及，大气腐蚀的环境谱非常复杂，大气腐蚀是多种因素共同作用下的结果，研究大气腐蚀行为和过程不能简单的考察单一因素对材料腐蚀的影响。大气腐蚀不仅受材料构件表面水膜的电化学腐蚀的控制，还与温度、大气湿度、平均润湿时间、风速、日照时间、空气中的固体颗粒物以及空气中有害气体（NO_x、SO_x等）的含量等因素有关系，并且不同的因素之间的协同作用会进一步加快材料构件的腐蚀，比如，表面涂有高分子涂层的构件在大气环境中使用时，受到紫外线的照射，表面的高分子涂层发生老化并开裂，腐蚀介质沿着裂纹渗入，对涂层内部的高分子甚至是基体产生腐蚀，腐蚀产物一方面破坏涂层基体的界面结合，另一方面由于体积膨胀对涂层产生挤压，产生鼓泡和气孔，加快了涂层破坏过程的进行，导致了构件失效的提前发生。

综上所述，大气腐蚀是一个多因素联合作用的结果，并且每个单一因素的环境谱在不同的地域也存在很大的不同，为更加客观的去评价材料构件的腐蚀性能，室内模拟加速腐蚀设备应尽可能多的综合考虑各种腐蚀因素和环境谱的影响，因此，寻求一种能反映材料构件在服役过程中腐蚀行为的室内综合模拟快速评价方法非常重要。

发明内容