CN101923042B - 一种海水冲刷环境中模拟电偶腐蚀测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于海洋腐蚀测试技术领域，涉及一种海水冲刷环境条件下的新型模拟电偶腐蚀测试方法，采用流动式水槽冲刷腐蚀试验装置，先对测试试样进行前处理后，将试样安装台架两两正对并用PVC支撑条支撑，试样安装台架紧贴着试验槽壁固定于试验槽两侧；启动海水泵并通过变频器调节流速以满足测试要求，待水流平稳后连接每组电偶对测试试样；将两根导线直接连接或加载电阻条件下模拟电绝缘状态的试验测试；测试材料电位、偶合电位和偶合电流的数值并进行记录，然后分别进行拍照、清洗腐蚀产物和称重，并计算材料的电偶腐蚀速率并绘制偶合电位-时间曲线；其测试原理简单可靠，使用设备安全，测试参数准确，计算和应用性好。

Description

一种海水冲刷环境中模拟电偶腐蚀测试方法

技术领域：

本发明属于海洋腐蚀测试技术领域，涉及一种海水冲刷环境条件下的新型模拟电偶腐蚀测试方法，该测试方法可以获取各种材料在海水冲刷环境中的腐蚀数据和电偶腐蚀性能参数。

背景技术：

海水是一种腐蚀性很强的介质，容易引发与之接触的金属结构、设施和设备的严重腐蚀，船舶海水冷凝管路系统和滨海电厂海水循环水系统是腐蚀多发区，调查显示，异种金属接触引发的电偶腐蚀是导致管系泄漏的重要原因之一。为了防止管路材料腐蚀对系统的危害，非常有必要对电偶腐蚀的行为和规律进行研究，并针对其腐蚀特点采取有效的控制措施。由于实海环境中海水流速、流态等参数无法人为控制，目前有关电偶腐蚀的模拟测试试验主要在实验室内进行。现有的实验室内的电偶腐蚀试验大多数采用静态海水作为腐蚀介质，该方法操作简单，易于实现，且测试数据稳定；缺点是不能模拟海水管路系统中各材料实际的冲刷状态；海水冲刷环境条件下材料的腐蚀程度要比静态海水中严重的多，而管路系统中的材料由于经常处于流动海水中，海水冲刷因素对电偶腐蚀性能数据的影响较大。因此，由静态海水实验获取的测试数据，难以真正反映材料之间真实的电偶腐蚀倾向及腐蚀程度。

目前，模拟海水冲刷的腐蚀试验测试方法有多种，常用的有旋转冲刷方法、管流模拟冲刷方法、喷射式冲刷试验测试方法等，其相应的装置分别是旋转圆盘冲刷腐蚀试验机、管流模拟试验装置和喷射式空蚀试验装置等。旋转圆盘冲刷腐蚀试验机装置由于各试样分布于圆盘周边的凹槽内，各试样的工作面朝向不一，不利于电偶电流的传输，无法进行电偶腐蚀测试试验；管流模拟试验装置因为是管路结构，要求试样必须是管状，一般做法是每组偶对试样中间用PTFE管接头连接，试样管段的外表面焊接导线，两试样的导线连接以实现电偶连接，由于试样内、外表面的环境条件存在差异，电位往往有失精准，试验建造成本高而且试样数量受到严格限制，一般10平方场地建造的装置只能开展大约10组偶对的试验，试样的安装、拆卸复杂，管路是封闭系统，不利于试验测试过程中的观察和数据测试；喷射式空蚀试验装置主要用于模拟空泡腐蚀，同样不适合进行电偶腐蚀试验；以上这些装置及其方法均不能很好地适用于在海水冲刷环境条件同时进行电偶腐蚀试验和测试。中国专利号200720014413.0和专利号200810249618.6中介绍了喷射式空蚀试验装置的构造及用途；中国专利号00253528.9介绍了管流式冲刷模拟腐蚀试验装置的结构和应用方法。目前，在海水冲刷环境腐蚀试验测试研究领域中尚未查阅到水槽式冲刷装置相同或相类似的技术记载，也未见有在海水冲刷环境条件下进行电偶腐蚀试验测试的方法和技术设备等文献报道。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，寻求设计提供一种在海水冲刷环境条件下进行电偶腐蚀测试的技术方法，采用自制的流动式水槽冲刷腐蚀试验装置，突破现有只能在静态海水中进行电偶腐蚀试验的局限，实现在海水冲刷的动态环境条件下进行不同材料间的电偶腐蚀测试。

为了实现上述发明目的，本发明涉及的测试方法的步骤是：采用自行组装制备的流动式水槽冲刷腐蚀试验装置，先对测试试样进行前处理、称重及安装后，将试样安装台架两两正对，每两个试样安装台架中间用PVC支撑条支撑，使试样安装台架紧贴着试验槽壁固定于试验槽两侧；启动海水泵进行试验测试，通过固装于海水泵上的变频器调节流速以满足试验测试要求，待水流平稳后，连接每组电偶对测试试样；再进行电偶腐蚀测试，将两根导线直接连接或加载一定电阻条件下模拟电绝缘状态的试验测试，两根导线分别连接于选取的电阻模块R的两端，调节其电阻值范围为0Ω～10⁵Ω；分别测试各材料的电位、偶合电位和偶合电流的数值并进行记录，测试参数的频率或周期根据不同试验要求确定，每24小时测试2～3次，测试周期为8-12小时；然后待试验测试完成后分别进行，拍照、清洗腐蚀产物和称重，并计算材料的电偶腐蚀速率，再根据记录的电位、电流数据分别绘制偶合电位-时间曲线或偶合电流-时间曲线。

本发明采用的流动式水槽冲刷腐蚀试验装置，试样安装台架放置于试验槽内，测试试样的试验面与试验槽内的流动海水相接触，模拟管路材料的冲刷状态；所用的测试试样为片状，流速为0m/s～3m/s；试验槽长度为5m，试验槽内安装有1-6套试样安装台架，同时开展5-30组测试试样电偶对的试验，试验周期为200-240小时，或根据不同的试验要求设定为360小时或720小时。

本发明采用专门的电偶腐蚀试验测试的试样安装台架，根据不同试验的面积比要求设定电偶对测试试样的尺寸，试样卡槽的长度和宽度均比测试试样尺寸多1mm，深度比测试试样厚度多0.5mm；测试试样连接导线后，嵌入试样卡槽内，导线由导线孔穿出，两个偶对材料的导线直接连接，测试试样与试样卡槽之间的缝隙和导线与导线孔之间的缝隙分别用双组分环氧腻子密封。

本发明与现有技术相比，采用流动式水槽冲刷腐蚀试验装置进行冲刷条件下电偶腐蚀测试，实现了动态海水中进行电偶腐蚀测试，改进了冲刷腐蚀的试验装置和工艺，其测试原理简单可靠，使用设备安全，测试参数准确，计算和应用性好。

附图说明：

图1为本发明加载电阻R后的电偶腐蚀测试原理示意图，其中A表示电偶对测试试样的阳极，C代表电偶对测试试样的阴极，R代表≥0阻值的电阻模块。

图2为本发明涉及使用介质为流动海水的循环过程及装置结构原理示意图。

图3为本发明的电偶对面积比为1∶1时试样安装台架的俯视图，试样尚未安装，测试试样卡槽12是凹形槽，安装测试试样后成为平面，如果测试试样的尺寸改变，试样卡槽12的尺寸相应调整；如面积比为5∶1，两种面积的试样卡槽12应交错排列实现均匀分布。

图4为本发明的电偶腐蚀测试过程中流动式试验水槽部位的示意图，试样安装台架接触海水的一面是平整的，两电偶测试对试样通过导线连接，进行试验测试。

图5为本发明涉及的测试试验获取的数据曲线图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图做进一步说明。

实施例：

本实施例所使用的测试装置系统各分体结构包括测试试样阳极A、测试试样阴极C、电阻模块R、海水入口1、海水泵2、挠性管3、球阀门4、流量计5、PVC管6、流动式水槽7、试验槽8、海水出口9、导线10、参比电极11、试样卡槽12、PVC支撑条13、导线14、参比电极SCE15、PVC支撑条16、流动式试验水槽17和海水18；分别在各测试阶段原理性组合连接构成流动式水槽冲刷腐蚀试验测试装置；本实施例的实现先由海水泵2从储水槽中经海水入口1引入海水18，海水18经过挠性管3、球阀门4、流量计5和PVC管6进入流动式水槽7再由海水出口9流入储水槽中，实现海水18在系统中的循环流动；海水泵2上连接制有变频器以调节海水泵2的功率；挠性管3连接海水泵2和球阀门4；由串接在海水循环回路中的流量计5测试海水流量并换算成流速；PVC管6将流经流量计5的海水18引入过渡流动式水槽7，流动式水槽7为“U”型结构以稳定海水流态，海水从封闭的PVC管6进入敝口式流动式水槽7会有喷射现象，过渡流动式水槽7末端连接试验槽8，试验槽8内贴壁放置常规的普通式试样安装台架用于安装和固定电偶腐蚀试验的测试试样；海水从流动式水槽7末端流回储水槽，完成1次循环；测试试样的安装是先将加工好的电偶腐蚀试验测试试样经过清洁、干燥和称重，连接导线后安装于试样安装台架的相应试样卡槽12内并进行密封和固定，然后将试样安装台架紧贴流动式试验水槽7的两壁垂直放好，用PVC支撑条16将两个试样安装台架固定，PVC支撑条16高于流动式水槽7和试验槽8内的液面以免影响流态；安装完毕后启动海水泵2进行海水冲刷，流态稳定后，测定第一组偶合电位、电流数据，根据设定8-12小时的的测试周期定期测量；试验测试结束后进行称重并计算电偶腐蚀速率和偶合因子，获取冲刷环境条件下的电偶腐蚀性能数据。

本实施例的测试方法和步骤是：采用自行组装制备的流动式水槽7冲刷腐蚀试验装置，先对测试试样进行前处理、称重及安装后，将试样安装台架两两正对，两个试样安装台架中间用PVC支撑条支撑16固定，使试样安装台架紧贴着试验槽8的壁固定于试验槽8两侧；启动海水泵2进行试验测试，通过变频器调节流速以满足试验测试要求，待水流平稳后，连接每组电偶对测试试样；再进行电偶腐蚀测试，将两导线10和14直接连接或进行加载电阻下模拟电绝缘状态的试验测试，两导线10和14分别连接于选取的电阻模块R的两端，调节电阻值范围为0Ω～10⁵Ω；测试各材料的电位、偶合电位和偶合电流的数值并进行记录，测试参数的周期8～12小时；然后待试验测试完成后，拍照，清洗腐蚀产物并称重，计算材料的电偶腐蚀速率，再根据记录的电位、电流数据分别绘制偶合电位-时间曲线或偶合电流-时间曲线。

本实施例采用流动式水槽7冲刷腐蚀试验装置进行电偶腐蚀试验测试，其测试试样的材料种类包括TUP紫铜、B10铜镍合金、B30铜镍合金和H62铝黄铜；测试试样的面积比分别为1∶1和5∶1，海水流速为1.5m/s，实验周期为240h；经过试验测试可以获取的材料电偶腐蚀速率、偶合因子以及偶合电位、偶合电流等测试数据，其偶合电位-时间曲线见附图5。

Claims (3)

1.一种海水冲刷环境中模拟电偶腐蚀测试方法，其特征在于采用自行组装制备的流动式水槽冲刷腐蚀试验装置，先对测试试样进行前处理、称重及安装后，将试样安装台架两两正对，每两个试样安装台架中间用PVC支撑条支撑，使试样安装台架紧贴着试验槽壁固定于试验槽两侧；启动海水泵进行试验测试，通过固装于海水泵上的变频器调节流速以满足试验测试要求，待水流平稳后，连接每组电偶对的测试试样；再进行电偶腐蚀测试，将两根导线直接连接或加载电阻条件下模拟电绝缘状态的试验测试，两根导线分别连接于选取的电阻模块的两端，调节其电阻值为0Ω～10⁵Ω；分别测试各测试试样材料的电位、偶合电位和偶合电流的数值并进行记录，测试参数的频率或周期根据不同试验要求确定，测试周期为8-12小时；待试验测试完成后分别进行拍照、清洗腐蚀产物和称重，并计算测试试样材料的电偶腐蚀速率，再根据记录的电位、电流数据绘制偶合电位-时间曲线或偶合电流-时间曲线，所述的自行组装制备的流动式水槽冲刷腐蚀试验装置包括测试试样阳极、测试试样阴极、电阻模块、海水入口、海水泵、挠性管、球阀门、流量计、PVC管、流动式水槽、试验槽、海水出口、导线、参比电极、试样卡槽、PVC支撑条和海水；分别在各测试阶段原理性组合连接构成流动式水槽冲刷腐蚀试验测试装置；先由海水泵从储水槽中经海水入口引入海水，海水经过挠性管、球阀门、流量计和PVC管进入流动式水槽和试验槽再由海水出口流入储水槽中，实现海水在系统中的循环流动；海水泵上连接制有变频器以调节海水泵的功率；挠性管连接海水泵和球阀门；由串接在海水循环回路中的流量计测试海水流量并换算成流速；PVC管将流经流量计的海水引入过渡的流动式水槽，流动式水槽为U型结构以稳定海水流态，海水从封闭的PVC管进入敞口式流动式水槽会有喷射现象，流动式水槽末端连接试验槽，试验槽内贴壁放置常规的普通式试样安装台架用于安装和固定电偶腐蚀试验的测试试样；测试试样的安装是先将加工好的电偶腐蚀试验测试试样经过清洁、干燥和称重，连接导线后安装于试样安装台架的相应试样卡槽内并进行密封和固定，然后将试样安装台架紧贴试验槽的两壁垂直放好，用PVC支撑条将两个试样安装台架固定，PVC支撑条高于流动式水槽和试验槽内的液面以免影响流态。

2.根据权利要求1所述的海水冲刷环境中模拟电偶腐蚀测试方法，其特征在于试样安装台架放置于试验槽内，测试试样的试验面与试验槽内的流动海水相接触，模拟管路材料的冲刷状态；所用的测试试样为片状，流速为0m/s～3m/s；试验槽长度为5m，试验槽内安装有1-6套试样安装台架，同时开展5-30组测试试样电偶对的试验，试验周期为200-240小时，或为360小时或720小时。

3.根据权利要求1所述的海水冲刷环境中模拟电偶腐蚀测试方法，其特征在于采用电偶腐蚀试验测试的试样安装台架，根据试验面积比设定电偶对测试试样的尺寸，试样卡槽的长度和宽度均比测试试样尺寸多1mm，深度比测试试样厚度多0.5mm；测试试样连接导线后嵌入试样卡槽内，导线由导线孔穿出，两个偶对测试试样的导线直接连接，测试试样与试样卡槽之间的缝隙和导线与导线孔之间的缝隙分别用双组分环氧腻子密封。

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