模擬耐候鋼在高濕熱海洋大氣中腐蝕的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及模擬耐候鋼在大氣中腐蝕過(guò)程的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種模擬耐候鋼 在高濕熱海洋大氣中腐蝕的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 耐候鋼由于其在使用過(guò)程中表面會(huì)形成一層致密的、連續(xù)的黏附于基體的腐蝕產(chǎn) 物層，可以阻止外界氧、水及其他腐蝕性介質(zhì)對(duì)基體的進(jìn)一步腐蝕而具有較好的耐大氣腐 蝕性能，同時(shí)兼?zhèn)涓吣透g性能和優(yōu)良的力學(xué)、焊接等使用性能。
[0003] 將材料進(jìn)行實(shí)地暴曬試驗(yàn)是研究大氣腐蝕常用的試驗(yàn)方法，該方法能真實(shí)反映所 在地的腐蝕情況，為工程建設(shè)上合理選材提供可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)依據(jù)。為此，我國(guó)也根據(jù)不同 的地域、氣候差異，設(shè)立了若干個(gè)大氣腐蝕試驗(yàn)站，積累了一定的數(shù)據(jù)。但是，大氣暴曬試驗(yàn) 的長(zhǎng)周期性、環(huán)境的復(fù)雜性以及外界干擾的不確定性，甚至出現(xiàn)暴曬試樣遺失等特點(diǎn)，促使 人們尋求開展實(shí)驗(yàn)室模擬加速腐蝕試驗(yàn)研究，以期獲得試驗(yàn)周期短、穩(wěn)定可控、可參考的試 驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而對(duì)選用材料的耐大氣腐蝕壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。室內(nèi)加速腐蝕試驗(yàn)在滿足模擬性、加 速性和重現(xiàn)性的基礎(chǔ)上，可以很好地與實(shí)地暴曬試驗(yàn)結(jié)果相一致，并可方便對(duì)腐蝕過(guò)程進(jìn) 行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。
[0004] 高濕熱海洋大氣環(huán)境是我國(guó)南海典型的氣候環(huán)境，相比于其他海洋大氣環(huán)境地 區(qū)，例如青島、舟山、萬(wàn)寧等，由于南海是典型的高溫、高濕、高鹽霧、長(zhǎng)日照地區(qū)，因而該地 區(qū)在中國(guó)的沿海地區(qū)中腐蝕條件最為惡劣。近年來(lái)，隨著南海局勢(shì)的升溫，國(guó)家對(duì)南海的開 發(fā)、利用及防御提升到前所未有的高度，最直觀的就是表現(xiàn)在對(duì)海洋工程裝備材料的研究、 開發(fā)和使用上提出更嚴(yán)格的要求。已有研究數(shù)據(jù)表明，金屬材料在南海地區(qū)暴曬1年的腐蝕 情況，相當(dāng)于在海南暴曬4年，廣州暴曬5年，根據(jù)IS09223標(biāo)準(zhǔn)，南海地區(qū)的腐蝕性超過(guò)了最 高級(jí)C5級(jí)。
[0005] 目前，對(duì)于模擬大氣腐蝕的試驗(yàn)方法較多，但多局限于各自的環(huán)境特點(diǎn)和使用地 域限制，如針對(duì)重污染工業(yè)大氣環(huán)境的、海洋工業(yè)環(huán)境的。而關(guān)于模擬耐候鋼在高濕熱海洋 大氣環(huán)境腐蝕過(guò)程的試驗(yàn)方法未見報(bào)道。本發(fā)明試圖根據(jù)這一特定具體的大氣環(huán)境一一高 濕熱海洋大氣環(huán)境，通過(guò)設(shè)定試驗(yàn)參數(shù)，進(jìn)行一系列試驗(yàn)篩選出模擬性、加速性和重現(xiàn)性 好的試驗(yàn)條件，以提供一種模擬耐候鋼在高濕熱海洋大氣環(huán)境腐蝕過(guò)程的試驗(yàn)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種模擬耐候鋼在高濕熱海洋大氣中腐蝕的方 法，該方法具有較好的模擬性、加速性和重現(xiàn)性，為研究耐候鋼在高濕熱海洋環(huán)境下的腐蝕 規(guī)律及耐腐蝕性提供依據(jù)。
[0007] 本發(fā)明的目的主要是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0008] 本發(fā)明一種模擬耐候鋼在高濕熱海洋大氣中腐蝕的方法，通過(guò)調(diào)控周浸腐蝕試驗(yàn) 機(jī)內(nèi)的試驗(yàn)參數(shù)，用耐候鋼試樣在周浸腐蝕試驗(yàn)機(jī)內(nèi)的腐蝕行為來(lái)模擬耐候鋼在高濕熱海 洋環(huán)境大氣中的腐蝕行為，所述周浸腐蝕試驗(yàn)機(jī)內(nèi)的試驗(yàn)參數(shù)包括:所述耐候鋼試樣在所 述周浸腐蝕試驗(yàn)機(jī)內(nèi)經(jīng)歷浸漬、濕潤(rùn)和干燥的循環(huán)過(guò)程，所述循環(huán)周期為60min±5min，其 中浸漬時(shí)間為2min ± lmin，濕潤(rùn)時(shí)間為lOmin ± 2min;浸漬溶液為NaCl溶液，其中NaCl溶液 濃度為2.00 % ± 0.05 % ;所述浸漬溶液溫度為35 °C ± 2 °C ;所述周浸腐蝕試驗(yàn)機(jī)內(nèi)濕度為 80%RH±5%RH;所述耐候鋼試樣在所述周浸腐蝕試驗(yàn)機(jī)內(nèi)總腐蝕時(shí)間大于等于72h;所述 周浸腐蝕試驗(yàn)機(jī)內(nèi)烘烤燈保持打開。
[0009] 進(jìn)一步地，每24h向所述浸漬溶液補(bǔ)入去離子水或蒸餾水，以保證所述浸漬溶液液 面穩(wěn)定。
[0010] 進(jìn)一步地，所述耐候鋼試樣在所述周浸腐蝕試驗(yàn)機(jī)內(nèi)總腐蝕時(shí)間為96h。
[0011] 進(jìn)一步地，所述耐候鋼試樣尺寸為60mmX40mmX (3mm~5mm)。
[0012] 進(jìn)一步地，所述耐候鋼試樣在放入周浸腐蝕試驗(yàn)機(jī)內(nèi)腐蝕之前進(jìn)行表面去毛刺、 清洗和吹干處理，其中所述清洗過(guò)程為先用汽油或石油醚清洗，再用無(wú)水乙醇清洗，最后用 丙酮清洗。
[0013] 進(jìn)一步地，所述周浸腐蝕試驗(yàn)機(jī)為滾筒式周浸腐蝕試驗(yàn)機(jī)。
[0014] 進(jìn)一步地，所述烘烤燈溫度為70°C~80°C，來(lái)烘干試樣的表面。
[0015]進(jìn)一步地，所述烘烤燈溫度為75 °C
[0016] 本發(fā)明所模擬的高濕熱海洋大氣的氣象參數(shù)為:年平均溫度27.0°C，年平均相對(duì) 濕度82%，年干濕時(shí)間比約為1:5，C1-沉積率1.123mg · 100cm-2 · d-SS02沉積率小于 O.OOlmg · 100cm-2 · d-、
[0017] 本發(fā)明有益效果如下：
[0018] (1)采用本發(fā)明的試驗(yàn)方法主要腐蝕產(chǎn)物與實(shí)地暴曬的腐蝕產(chǎn)物一致，都是α-FeOOH、γ-FeOOH和Fe 3〇4。
[0019] (2)采用本發(fā)明的試驗(yàn)方法在室內(nèi)外的試驗(yàn)結(jié)果均有相似的規(guī)律，即耐候鋼試樣 的耐蝕性順序一致。
[0020] (3)重復(fù)試驗(yàn)證明具有很好的再現(xiàn)性。
[0021] (4)本發(fā)明具有模擬性、加速性和重現(xiàn)性，可以適用于各種低合金耐候鋼在高濕熱 海洋大氣環(huán)境下的腐蝕過(guò)程研究及耐蝕性的快速評(píng)價(jià)，為合理選材提供依據(jù)。
[0022] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且，部分的從說(shuō)明書中變 得顯而易見，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫的說(shuō)明 書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 附圖僅用于示出具體實(shí)施例的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制，在整個(gè)附圖 中，相同的參考符號(hào)表不相同的部件。
[0024] 圖1為周浸腐蝕試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0025] 圖2為實(shí)施例1四種試樣在周浸腐蝕試驗(yàn)機(jī)內(nèi)模擬高濕熱海洋大氣環(huán)境下的平均 腐蝕速率曲線圖；
[0026] 圖3為0#試樣在周浸腐蝕試驗(yàn)機(jī)內(nèi)模擬高濕熱海洋大氣環(huán)境下的腐蝕銹層物相的 XRD圖譜；
[0027] 圖4為1#試樣在周浸腐蝕試驗(yàn)機(jī)內(nèi)模擬高濕熱海洋大氣環(huán)境下的腐蝕銹層物相的 XRD圖譜；
[0028] 圖5為2#試樣在周浸腐蝕試驗(yàn)機(jī)內(nèi)模擬高濕熱海洋大氣環(huán)境下的腐蝕銹層物相的 XRD圖譜；
[0029] 圖6為3#試樣在周浸腐蝕試驗(yàn)機(jī)內(nèi)模擬高濕熱海洋大氣環(huán)境下的腐蝕銹層物相的 XRD圖譜；
[0030] 圖7為實(shí)施例2四種試樣在實(shí)地暴曬平均腐蝕速率柱狀圖；
[0031] 圖8為0#試樣在實(shí)地暴曬腐蝕銹層物相的XRD圖譜；
[0032] 圖9為1#試樣在實(shí)地暴曬腐蝕銹層物相的XRD圖譜；
[0033]圖10為2#試樣在實(shí)地暴曬腐蝕銹層物相的XRD圖譜；
[0034]圖11為3#試樣在實(shí)地暴曬腐蝕銹層物相的XRD圖譜；
[0035]其中，1-箱體，2-轉(zhuǎn)盤及試樣架，3-槽液，4-冷卻管，5-加熱器，6-壓縮機(jī)，7-濕度 計(jì)，8-空氣循環(huán)裝置，9-烘烤燈，10-電機(jī)及加速器，11 -加濕器。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖來(lái)具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中，附圖構(gòu)成本申請(qǐng)一部分，并 與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。
[0037] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種模擬耐候鋼在高濕熱海洋大氣中腐蝕的方法，本發(fā)明中 所模擬的高濕熱海洋大氣環(huán)境的氣象參數(shù)如下:年平均溫度27.0°C，年平均相對(duì)濕度82%， 年干濕時(shí)間比約為1:5，C1-沉積率1.123mg · 100cm-2 · d-SS02沉積率小于O.OOlmg · 100cm 4 · cf1，基本是無(wú)污染的海洋大氣環(huán)境。因此，本試驗(yàn)方法將根據(jù)以上氣象參數(shù)，在模擬試 驗(yàn)中進(jìn)行一系列參數(shù)的篩選后，提供一種具備模擬性、加速性和重現(xiàn)性的試驗(yàn)方法。
[0038] 為了驗(yàn)證本發(fā)明模擬方法具有較好的模擬性、加速性和重現(xiàn)性，需要與在所述高 濕熱海洋環(huán)境中實(shí)地暴露腐蝕試樣進(jìn)行對(duì)比，然后從腐蝕失重和腐蝕銹層的物相分析來(lái)進(jìn) 行比較。
[0039]本發(fā)明實(shí)施例所用滾筒式周浸腐蝕試驗(yàn)機(jī)如圖1所示。
[0040] 所述試驗(yàn)方法包括下述步驟:在周浸腐蝕試驗(yàn)機(jī)的箱體內(nèi)加入浸漬溶液，其中所 述浸漬溶液優(yōu)選為在室溫下配制的NaCl溶液，如圖1所示的槽液3,然后并采用絕緣材料將 預(yù)先加工好預(yù)定尺寸的耐候鋼試樣懸掛于周浸腐蝕試驗(yàn)機(jī)的試樣架上，如圖1所示的轉(zhuǎn)盤 及試樣架2;通過(guò)控制周浸腐蝕試驗(yàn)機(jī)的箱體試驗(yàn)參數(shù)對(duì)試樣按浸漬、濕潤(rùn)、干燥的順序進(jìn) 行多次循環(huán)腐蝕實(shí)驗(yàn)，以使試樣經(jīng)受腐蝕;將腐蝕后的試樣進(jìn)行除銹處理，然后進(jìn)行腐蝕失 重分析和銹層物相分析，從而得到試樣在該模擬高濕熱海洋大氣環(huán)境下的腐蝕性能。
[0041] 本發(fā)明實(shí)施例試樣放進(jìn)周浸腐蝕試驗(yàn)機(jī)內(nèi)進(jìn)行腐蝕之前和實(shí)地暴露實(shí)驗(yàn)在進(jìn)行 暴露實(shí)驗(yàn)之前，必須進(jìn)行試樣的表面處理，包括去毛刺、清洗和熱風(fēng)吹干，其中清洗時(shí)先使 用汽油或石油醚清洗，再用無(wú)水乙醇清洗，最后用丙酮清洗，然后測(cè)量并記錄試樣的原始尺 寸（精確到〇. 1mm)和質(zhì)量(精確到lmg)，本發(fā)明模擬方法采用的試樣尺寸為60mm(長(zhǎng)）X 40mm(寬）X (3mm~5mm)(厚），實(shí)地暴曬的試樣的尺寸為150mm(長(zhǎng)）X75mm(寬）X (3mm~ 5mm)(厚），并且設(shè)置有3個(gè)平行試樣，以確實(shí)驗(yàn)的精準(zhǔn)減少誤差。
[0042]本發(fā)明的實(shí)施例通過(guò)下述步驟得到在室溫下配制的NaCl溶液:在室溫下將分析純 NaCl溶