CN102564930B - 一种电工钢表面耐蚀性检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电工钢表面耐蚀性检测方法，通过在样品表面形成一个水和空气共同作用的环境，利用腐蚀剂中的鞣酸与铁氧化物反应生成黑色鞣酸铁，使腐蚀点可用肉眼准确观察；通过腐蚀过程中的观测和对腐蚀后样品的检测，得出反映电工钢表面耐腐蚀能力的特征参数，从而实现对样品表面耐腐蚀能力的评判。本发明检测方法简便易行，可同时对批量样品进行检测，腐蚀点易于观察，表征参数科学。通过在取向硅钢使用前，检测其表面耐蚀性，避免采用取向硅钢制作的产品因表面腐蚀而出现质量事故。

Description

一种电工钢表面耐蚀性检测方法

技术领域

本发明涉及一种冶金产品的检测方法，尤其是一种适合于电工钢的检测方法。

背景技术

取向硅钢绝缘性靠硅酸镁底层和绝缘涂层来保证，生产上采用层间电阻来反映电工钢表面的绝缘性能。当电工钢片表面被腐蚀后，其表面的绝缘膜和硅酸镁底层被破坏，从而导致被腐蚀处绝缘性能的大幅降低，使变压器空载损耗增大，涡流损耗增加，严重时可导致变压器烧毁。

电工钢腐蚀的环节主要有两种：1)电工钢卷在运输、存储和加工过程中，与水或潮湿大气接触，导致电工钢表面腐蚀；2)采用电工钢制作的电力设备在潮湿环境中使用，导致电工钢片表面腐蚀。上述两个环节的腐蚀方式为水和空气腐蚀，当取向硅钢表面的硅酸镁底层和绝缘涂层由于自身的缺陷，或在外界环境作用下产生缺陷时，电工钢基体同时与水和氧气接触，在金属表面形成电解液薄层，其阴极和阳极反应方程式如下：

O²+2H₂O+4e→4OH^-    (1)

Fe→Feⁿ⁺+ne         (2)

电工钢表面的腐蚀通常为点腐蚀，腐蚀之初的铁氧化物以Fe²⁺为主，由于腐蚀产物含量少，往往不易用肉眼发现。

正是由于电工钢表面的腐蚀特点，造成腐蚀点难以被发现，而如果采用这种表面发生腐蚀的电工钢制成电力设备，在其使用过程中，腐蚀点通常会逐渐扩大，直至局部绝缘失效，造成使用性能的下降乃至事故发生。

由于电工钢表面腐蚀对电力设备的质量和使用寿命造成影响，在采用电工钢制作电力设备前，如能检测电工钢表面的耐腐蚀性能，提前预估电工钢在使用中的腐蚀程度，即可在电力设备生产过程中，依据电力设备的需要选取不同耐蚀性的电工钢，采用不同的生产工艺来延缓电力设备在使用过程中电工钢的腐蚀，保证电力设备质量和使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简便易行的电工钢表面耐蚀性检测方法，通过在取向硅钢使用前，检测其表面耐蚀性，避免采用取向硅钢制作的产品因表面腐蚀而出现质量事故。

本发明主要对电工钢表面进行水腐蚀试验，通过在样品表面形成一个水和空气共同作用的环境，实现样品表面的水腐蚀；利用腐蚀剂中的鞣酸与铁氧化物反应生成黑色鞣酸铁，使腐蚀点可用肉眼准确观查；通过腐蚀过程中的观测和对腐蚀后样品的检测，得出反映电工钢表面耐腐蚀能力的特征参数，从而实现对样品表面耐腐蚀能力的评判。

检测流程如下：

取样→样品清洗→腐蚀剂配置→样品腐蚀→样品清洗→腐蚀面积测量→耐腐蚀特征参数计算。

(1)取样

取样部位应具有代表性。为减小误差，每个部位取样数量应不少于6个，即用于检测钢板上表面和下表面的样品各不少于3个，最终检测结果取其平均值。样品面积S应不小于100cm²，样品通常可选用规则对称几何形状，如正方形和圆形，所有样品尺寸应相同。

(2)样品清洗

在样品腐蚀前和腐蚀结束后，需用清水冲洗样品检测面。

(3)腐蚀剂配置

腐蚀剂为含鞣酸1％～20％的水溶液。

鞣酸与铁氧化物反应生成黑色鞣酸铁，可使腐蚀点的观测更为容易和准确。

(4)样品腐蚀

样品表面腐蚀通过在样品表面覆盖一层尺寸不小于样品的纤维织物来实现，纤维织物吸收腐蚀剂至饱和后，可保证样品同时与腐蚀剂和空气充分接触。

腐蚀环境温度为25±5℃，腐蚀时间视样品表面腐蚀情况而定，当所有样品表面腐蚀点密度达到300个/m²时，腐蚀结束。

腐蚀过程中，每过5min～60min，将样品表面的纤维织物取下，观察样品表面腐蚀情况，记录样品首个腐蚀点的发生时间h1、总腐蚀时间h和腐蚀结束时样品表面腐蚀点个数N。

(5)腐蚀面积测量

腐蚀后样品清洗完毕，利用网格法或PHOTOSHOP等软件测量样品表面腐蚀面积S′。

(6)耐腐蚀特征参数计算

本发明主要通过如下3个耐腐蚀特征参数表征被测样品的耐腐蚀性能：

1)A(min)，首个点腐蚀发生时间，即腐蚀过程中记录的h1；

2)B(m^-2min^-1)，单位面积样品在单位腐蚀时间内的腐蚀点个数，计算公式如下：

$B=\frac{N}{S\·h}$

上式中，N为腐蚀结束时样品表面腐蚀点个数、S为样品表面积、h为总腐蚀时间。

3)C(min^-1)，单位腐蚀时间内样品被腐蚀面积与表面积之比，计算公式如下：

$C=\frac{S^{\′}}{S\·h}$

上式中，S′为样品表面腐蚀面积、S为样品表面积、h为总腐蚀时间。

本发明采用上述方法具有以下有优点：

1)检测方法简便易行，可同时对批量样品进行检测；

2)腐蚀点易于观察；

3)表征参数科学。

附图说明

图1为腐蚀后样品表面形貌。

具体实施方式

在某卷取向硅钢上连续取得6块“100mm×100mm”的正方形样品，分别编号为1^#～6^#，其中1^#～3^#样品检测上表面，4^#～6^#样品检测下表面。所有样品用清水冲洗干净。

在500ml沸水中加入25g绿茶，搅拌，冷却至室温，作为腐蚀剂。

腐蚀环境温度为23℃。将样品放置在水平工作台上，其中1^#～3^#样品上表面向上放置，4^#～6^#样品下表面向上放置。在每块样品上铺一层纱布，纱布尺寸为110mm×110mm。将腐蚀剂倒入纱布中至饱和，开始腐蚀计时。

从腐蚀计时开始，每过10min，将纱布取下，观察样品表面腐蚀情况，记录每个样品首个腐蚀点的发生时间h1。当所有样品表面腐蚀点个数都至少达到3个后，腐蚀结束，总腐蚀时间为8小时20分钟。记录数据及相关计算结果见表1。

表1样品总腐蚀点数、A和B

样品号	1#	2#	3#	4#	5#	6#
							总腐蚀点数	4	4	3	10	9	7
首个腐蚀点产生时间A(min)	300	350	320	160	120	130
							B(m-2min-1)	0.8	0.8	0.6	2	1.8	1.4

将腐蚀后的样品取出，用清水冲洗干净。将腐蚀后样品扫描成照片(见图1)，用PHOTOSHOP测量每个样品表面腐蚀面积S′并计算耐腐蚀特征参数C(见表2)。

表2样品腐蚀面积及C

分别对1^#～3^#样品和4^#～6^#样品的耐腐蚀特征参数求平均值，得到该组取向硅钢样品上表面和下表面的耐腐蚀特征参数。(见表3)

表3样品上表面和下表面的耐腐蚀特征参数

样品位置	A(min)	B(m-2min-1)	C(min-1)
				上表面	323	0.73	50.1×10-6
下表面	137	1.73	179.7×10-6

从表3结果可看出，该取向硅钢板下表面耐腐蚀能力远差于上表面，在使用前可考虑加强钢板下表面的绝缘性能。

Claims (1)

1.一种电工钢表面耐蚀性检测方法，其特征在于通过在样品表面形成一个水和空气共同作用的环境，利用腐蚀剂中的鞣酸与铁氧化物反应生成黑色鞣酸铁，使腐蚀点可用肉眼准确观察；通过腐蚀过程中的观测和对腐蚀后样品的检测，得出反映电工钢表面耐腐蚀能力的特征参数，从而实现对样品表面耐腐蚀能力的评判；检测流程如下：

取样→样品清洗→腐蚀剂配置→样品腐蚀→样品清洗→腐蚀面积测量→耐腐蚀特征参数计算；

（1）取样

用于检测钢板上表面和下表面的样品各不少于3个，最终检测结果取其平均值，样品面积S不小于100cm²，所有样品尺寸应相同；

（2）样品清洗

在样品腐蚀前和腐蚀结束后，需用清水冲洗样品检测面；

（3）腐蚀剂配置

腐蚀剂为含鞣酸1%～20%的水溶液；

（4）样品腐蚀

在样品表面覆盖一层尺寸不小于样品的纤维织物，纤维织物吸收腐蚀剂至饱和，腐蚀环境温度为25±5℃，每过5min～60min，将样品表面的纤维织物取下，观察样品表面腐蚀情况，记录样品首个腐蚀点的发生时间h1、总腐蚀时间h和腐蚀结束时样品表面腐蚀点个数N，当所有样品表面腐蚀点密度达到300个/m²时，腐蚀结束；

（5）腐蚀面积测量

腐蚀后样品清洗完毕，利用网格法或PHOTOSHOP等软件测量样品表面腐蚀面积S＇；

（6）耐腐蚀特征参数计算

1）A（min），首个点腐蚀发生时间，即腐蚀过程中记录的h1；

2）B（m^-2min^-1），单位面积样品在单位腐蚀时间内的腐蚀点个数，计算公式如下：

$B=\frac{N}{S\·h}$

上式中，N为腐蚀结束时样品表面腐蚀点个数、S为样品表面积、h为总腐蚀时间；

3）C（min^-1），单位腐蚀时间内样品被腐蚀面积与表面积之比，计算公式如下：

$C=\frac{S\′}{S\·h}$

上式中，S＇为样品表面腐蚀面积、S为样品表面积、h为总腐蚀时间。

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