CO2捕集环境下金属材料的腐蚀测试和风险评价方法

技术领域

本发明涉及材料腐蚀测试技术领域，具体地，涉及一种CO

背景技术

随着全球经济的快速发展，化石燃料的需求急剧增加，全球CO

金属材料是CO

面对CO

综上，为了评价严苛条件的长周期服役CO

发明内容

针对现有技术中缺乏评估严苛条件的CO

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种CO

在本发明的一个示例性实施例中，在腐蚀溶液中，所述胺液的体积浓度可以为10％～60％，所述NaCl溶液的浓度可以为100g/L～300g/L。

在本发明的一个示例性实施例中，所述腐蚀溶液温度可以为20℃～140℃。

在本发明的一个示例性实施例中，所述对待测样品进行预处理，可以包括：采用除油剂对待测样品进行除油清洗；冷风吹干清洗后的待测样品，并用环氧树脂对待测样品进行封样；将封样后的待测样品进行打磨。

在本发明的一个示例性实施例中，所述除油剂可以为丙酮或酒精。

本发明第二方面提供了一种CO

在本发明的再一个示例性实施例中，所述基于循环动电位极化曲线，评价待测样品在CO

本发明还提供了一种CO

在本发明的再一个示例性实施例中，所述基于交流阻抗的Nyquist曲线，评价待测样品在CO

本发明还提供了一种CO

在本发明的再一个示例性实施例中，所述基于循环动电位极化曲线和交流阻抗的Nyquist曲线，评价待测样品在CO

通过本发明提供的技术方案，本发明至少具有如下技术效果：

(1)本发明的CO

(2)本发明的CO

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1为本发明第一实施例提供的CO

图2为本发明第二实施例提供的CO

图3为本发明第三实施例提供的CO

图4为本发明第四实施例提供的CO

图5为本发明第五实施例提供的CO

图6为本发明第六实施例提供的304L不锈钢在80℃胺液+饱和CO

图7为本发明第六实施例提供的304L不锈钢在80℃胺液+饱和CO

图8为本发明第七实施例提供的304L不锈钢在80℃胺液+饱和CO

图9为本发明第七实施例提供的304L不锈钢在80℃胺液+饱和CO

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例一

请参考图1，本发明的第一实施例提供了一种CO

步骤S101：对待测样品进行预处理。

这里，待测样品为CO

步骤S102：将预处理后的待测样品放入三电极体系中，采用腐蚀溶液完全浸没待测样品，并在室温下通入CO

这里，腐蚀溶液为胺液和NaCl溶液的混合物。

需要说明的是，由于在CO

步骤S103：加热腐蚀溶液，待腐蚀溶液温度达到待测腐蚀环境要求时，进行循环动电位测试。

这里，需要说明的是，循环动电位测试(Cyclic Voltammetry,CV)是指一种通过在工作电极上施加一个连续变化的电势信号，并测量对应的电流响应，以获取关于电化学反应的信息的电化学实验测试方法。在具体测试过程中，电势以连续的线性或非线性方式随时间变化，通常从一个初始电势值增加或减小到最大电势值，然后再回到初始电势值，形成一个循环。

循环动电位测试可以提供关于电化学反应速率、电荷传输机制、电极表面活性和电化学反应可逆性等方面的信息。通过分析测试结果中的峰电流值、峰电位值以及峰形等参数，可以推断电化学反应的动力学和热力学特征，如反应速率常数、转移系数、电化学反应的机理等。

进一步地，在一种可能的实施方式中，对待测样品进行预处理的过程可包括但不限于下述子步骤：

子步骤S1011：采用丙酮对待测样品进行除油清洗。

子步骤S1012：除油清洗后，冷风吹干待测样品，并用环氧树脂对待测样品进行封样。

子步骤S1013：将封样后的待测样品进行打磨。

进一步地，在一种可能的实施方式中，在腐蚀溶液中，胺液的体积浓度可以为10％～60％，NaCl溶液的浓度可以为100g/L～300g/L。例如，在腐蚀溶液中，可以将胺液的体积浓度设置为10％、20％、30％、40％、50％、60％等，或者设置为工程实际采用的胺液浓度；可以将NaCl溶液的浓度设置为100g/L、125g/L、150g/L、175g/L、200g/L、225g/L、250g/L、275g/L、300g/L等。

进一步地，在一种可能的实施方式中，腐蚀溶液温度可以为20℃～140℃。例如，可通过水浴加热的方式将腐蚀溶液温度维持在20℃、40℃、60℃、80℃、100℃等；或者通过反应釜将溶液加热到100℃～140℃，并维持在120℃或140℃。

根据上述技术手段，本发明选定胺液+NaCl溶液作为腐蚀评价体系，并利用该腐蚀评价体系进行金属材料的电化学实验，不仅可以形成较实际CO

实施例二

请参考图2，本发明的第二实施例提供了另一种CO

步骤S201：对待测样品进行预处理。

步骤S202：将预处理后的待测样品放入三电极体系中，采用腐蚀溶液完全浸没待测样品，并在室温下通入CO

步骤S203：加热腐蚀溶液，待腐蚀溶液温度达到待测腐蚀环境要求时，进行恒电位交流阻抗测试。

这里，需要说明的是，恒电位交流阻抗测试(EIS，Electrochemical ImpedanceSpectroscopy)是指一种通过在工作电极上施加一个小振幅、交变电位信号，并测量响应的交流电流，以获取关于电化学系统的信息的电化学实验测试方法。在具体测试过程中，电位信号在不同频率范围内变化，测量得到的电流响应数据作为复数形式的阻抗频谱。

恒电位交流阻抗测试可以提供关于电化学反应速率、电荷传输机制、电极表面活性和电化学反应可逆性等方面的信息。通过分析阻抗频谱数据，可以推断电化学反应的动力学和热力学特征，如电荷传递过程的电阻、电容以及双电层等参数。

进一步地，在一种可能的实施方式中，对待测样品进行预处理的过程可包括但不限于下述子步骤：

子步骤S2011：采用酒精对待测样品进行除油清洗。

子步骤S2012：除油清洗后，冷风吹干待测样品，并用环氧树脂对待测样品进行封样。

子步骤S2013：将封样后的待测样品进行打磨。

实施例三

请参考图3，本发明的第三实施例提供了一种CO

步骤S301：采用CO

步骤S302：基于循环动电流-电位数据，绘制循环动电位极化曲线。

步骤S303：基于循环动电位极化曲线，评价待测样品在CO

这里，需要说明的是，循环动电位极化曲线是指通过在工作电极上施加一系列连续变化的电位信号，并测量响应的电流，记录电位和电流之间的关系后形成的电位与电流信号的关系曲线。在循环动电位极化曲线中，x轴为电位，y轴为电流，电位信号按照特定的速率循环改变，通常为线性变化或伪指数变化。在循环动电位极化曲线中，通常包括一对峰，即氧化峰和还原峰。氧化峰对应电位的升高，还原峰对应电位的降低。通过分析峰电位和峰电流等参数，可以推断电化学反应的速率、反应机理，以及电极表面的电化学特性。

进一步地，在一种可能的实施方式中，步骤S303中，基于循环动电位极化曲线，评价待测样品在CO

子步骤S3031：判断循环动电位极化曲线中的滞后环面积是否小于临界面积。

子步骤S3032：在确定循环动电位极化曲线中未出现滞后环或者滞后环面积小于临界面积的情况下，判定待测样品在CO

子步骤S3033：在确定循环动电位极化曲线中的滞后环面积大于临界面积的情况下，判定待测样品在CO

滞后环的存在意味着氧化和还原峰的回归不能完全重合，反应机理可能有不可逆的成分，电化学催化剂的反应速率较慢，或者反应中存在表面物种的吸附和解吸等因素。因此，通过比较滞后环面积与临界面积的大小，即可初步预判待测样品在CO

另外，采用电化学方法进行测试时，应当进行重复实验，确保电化学数据的可重复性。

实施例四

请参考图4，本发明的第四实施例提供了另一种CO

步骤S401：采用CO

步骤S402：基于交流阻抗数据，绘制交流阻抗的Nyquist曲线。

步骤S403：基于交流阻抗的Nyquist曲线，评价待测样品在CO

这里，需要说明的是，交流阻抗的Nyquist曲线是用来表示电化学阻抗谱数据的一种图形表示方法。它将电压与电流的复数表示在坐标系中，横轴表示实部(正向电阻)，纵轴表示虚部(电容或电感)。

Nyquist曲线通常呈现为一个封闭的半圆形状，称为Nyquist半圆。其中的半径对应着电化学界面的电荷传递阻抗，而圆心则对应着欧姆电阻。

Nyquist曲线可以通过测量施加在电化学系统上的电位信号与相应的电流响应之间的关系得到。在实验中，通过在不同频率下测量电位响应和电流响应，可以得到一组复数阻抗值。将这些复数阻抗值绘制在Nyquist图上，形成一系列点，将这些点连接起来就形成了Nyquist曲线。

通过分析Nyquist曲线的形状和特征，可以获得有关电化学界面和电化学反应的信息。例如，通过测量曲线的半径可以推断电化学界面的电荷传递过程，而圆心的位置可以提供有关电极和电解质界面的电阻信息。此外，Nyquist曲线还可以用于评估材料的电化学性能、检测电化学界面的变化以及研究电化学反应的动力学特性。

进一步地，在一种可能的实施方式中，步骤S403中，基于交流阻抗的Nyquist曲线，评价待测样品在CO

子步骤S4031：判断交流阻抗的Nyquist曲线中的容抗弧直径是否大于临界电阻值。

子步骤S4032：在确定交流阻抗的Nyquist曲线中的容抗弧直径大于临界电阻值的情况下，判断待测样品在CO

子步骤S4033：在确定交流阻抗的Nyquist曲线中的容抗弧直径小于临界电阻值的情况下，判断待测样品在CO

这里，需要说明的是，容抗弧是指Nyquist曲线上连接起来的弧线，通常位于Nyquist半圆的上半部分。容抗弧的直径反映了电化学界面中的电荷传递阻抗，其直径越小，表示电荷传递越容易，也意味着电化学反应速率较快。一般来说，当直径接近于零时，表明没有电化学反应或电化学界面没有电荷传递阻抗。相反，直径较大表示电荷传递困难，电化学反应速率较慢。

容抗弧直径的大小取决于许多因素，包括电解质浓度、电极材料、界面结构等。通过测量和分析容抗弧直径，能够了解电解质中的离子迁移速率、电极表面的电化学反应速率以及电解质中的电导性。因此，通过比较容抗弧直径与临界电阻值的大小，即可初步预判待测样品在CO

另外，在进行交流阻抗测试时，可以在腐蚀电位以上0.8V开展恒电位交流阻抗测试。

采用电化学方法进行测试时，应当进行重复实验，确保电化学数据的可重复性。

实施例五

请参考图5，本发明的第五实施例提供了另一种CO

步骤S501：采用CO

步骤S502：基于循环动电流-电位数据，绘制循环动电位极化曲线，以及基于交流阻抗数据，绘制交流阻抗的Nyquist曲线。

步骤S503：基于循环动电位极化曲线和交流阻抗的Nyquist曲线，评价待测样品在CO

进一步地，在一种可能的实施方式中，步骤S503中，基于循环动电位极化曲线和交流阻抗的Nyquist曲线，评价待测样品在CO

子步骤S5031：判断循环动电位极化曲线中的滞后环面积是否小于临界面积，以及，判断交流阻抗的Nyquist曲线中的容抗弧直径是否大于临界电阻值。

子步骤S5032：在确定循环动电位极化曲线中的滞后环面积小于临界面积且Nyquist曲线中的容抗弧直径大于临界电阻值的情况下，判定待测样品在CO

子步骤S5033：在确定循环动电位极化曲线中的滞后环面积大于临界面积或者Nyquist曲线中的容抗弧直径小于临界电阻值的情况下，判定待测样品在CO

具体地，当循环动电位极化曲线中的滞后环面积大于临界面积，并且Nyquist曲线中的容抗弧直径大于临界电阻值时，可判定待测样品在CO

当循环动电位极化曲线中的滞后环面积小于临界面积，并且Nyquist曲线中的容抗弧直径小于临界电阻值时，可判定待测样品在CO

子步骤S5034：在确定循环动电位极化曲线中的滞后环面积大于临界面积且Nyquist曲线中的容抗弧直径小于临界电阻值的情况下，判定待测样品在CO

这里，需要说明的是，二级局部腐蚀风险的风险程度高于一级局部腐蚀风险的风险程度。

另外，采用电化学方法进行测试时，应当进行重复实验，确保电化学数据的可重复性。

实施例六

以不锈钢材料为例，本发明的第六实施例提供了一种CO

步骤S601：准备待测样品。

具体地，将304L不锈钢材料切割成10mm×10mm×3mm，将其浸泡在酒精溶液中超声振荡10分钟进行表面除油并封样。

将封好的样品用砂纸进行打磨，由150号砂纸逐步打磨到1000号，使表面干净无缺陷，以免影响评价结果。

步骤S602：设置实验组和对照组，并配置腐蚀溶液。

具体地，分别称取5g、10g和50g氯化钠药品倒入烧杯中，均加入250ml稀释胺液以溶解氯化钠，配制成均匀溶液后在常温下通入CO

步骤S603：将待测样品加入腐蚀溶液，进行循环动电位测试。

具体地，将步骤S601中准备好的304L不锈钢材料分别浸泡入步骤S602中的三组腐蚀溶液中，并进行80℃下的循环动电位测试。

步骤S604：对304L不锈钢在严苛的CO

对于循环动电位测试，若循环动电位极化曲线中未出现滞后环或者滞后环面积小于0.03w/cm

例如，图6为不同NaCl浓度下获得的不锈钢循环动电位极化曲线，图7为304L不锈钢在80℃胺液+饱和CO

实施例七

以不锈钢材料为例，本发明的第七实施例提供了一种CO

步骤S701：准备待测样品。

具体地，将304L不锈钢材料切割成10mm×10mm×3mm，将其浸泡在酒精溶液中超声振荡10分钟进行表面除油并封样。

将封好的样品用砂纸进行打磨，由150号砂纸逐步打磨到1000号，使表面干净无缺陷，以免影响评价结果。

步骤S702：设置实验组和对照组，并配置腐蚀溶液。

具体地，分别称取5g、10g和50g氯化钠药品倒入烧杯中，均加入250ml稀释胺液以溶解氯化钠，配制成均匀溶液后在常温下通入CO

步骤S703：将待测样品加入腐蚀溶液，进行恒电位交流阻抗测试。

具体地，将步骤S701中准备好的304L不锈钢材料分别浸泡入步骤S702中的三组腐蚀溶液中，并进行80℃下的恒电位交流阻抗测试。

步骤S704：对304L不锈钢在严苛的CO

对于恒电位交流阻抗测试，如果交流阻抗获得的Nyquist图容抗弧直径大于1000Ω·cm

例如，图8为304L不锈钢在80℃胺液+饱和CO

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。