CN103616327B - 恒拉力条件下的间浸腐蚀试验方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明所设计的一种恒拉力条件下的间浸腐蚀试验设备，它包括实验槽、溢水管、贮液槽、输液泵、第一输液管、第二输液管、设置在实验槽内的试验台及控温系统，它还包括拉力系统、固定在试验台上的多个第一试样夹头、与拉力系统的拉杆固定连接的多个第二试样夹头、输出端与贮液槽顶部连通的送风系统、与送风系统输入端连通的风箱，其中，所述每个第一试样夹头与对应的第二试样夹头分别用来固定作为平行样的试样的两端。本发明使得金属板材在恒拉力条件下的间浸腐蚀试验过程中更接近金属板材的实际服役状态，增加了金属板材恒拉力条件下的间浸腐蚀试验的准确性。

Description

恒拉力条件下的间浸腐蚀试验方法及其设备

技术领域

本发明涉及金属腐蚀试验技术领域，具体地指一种恒拉力条件下的间浸腐蚀试验方法及其设备。

技术背景

间浸腐蚀试验方法是一种模拟海洋潮差区腐蚀过程的试验方法，用来研究金属材料在海洋潮差区的腐蚀规律和机理，评估材料的耐蚀性，评价防护材料保护效果。现有的间浸腐蚀试验中被测试样全部处于非受力状态之下。在恒拉力下进行腐蚀试验的方法和装置国内外报导的很多，但全部是在特定溶液中进行的应力腐蚀破裂试验，用来评定金属材料的抗应力腐蚀性能。而用来评定钢材耐间浸腐蚀性能的方法，如CN01216738.X公开的一种轮式间浸腐蚀试验装置；CN200710304821.4公开的一种天然海水模拟加速材料腐蚀的间浸腐蚀试验方法；CN201120564959.X公开的一种用于模拟潮差环境的加速腐蚀试验装置。试样无一例外地全部处于非受力状态。这与被测试样的实际服役状态相差甚远，不能准确的评价被测金属材料的耐腐蚀性能。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种恒拉力条件下的间浸腐蚀试验方法及其设备，该方法和设备使被测金属试样在间浸腐蚀试验时更接近于材料实际服役的状态，从而使被测金属材料的间浸腐蚀试验结果更加准确。

为实现此目的，本发明所设计的恒拉力条件下的间浸腐蚀试验方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：对待测金属板进行取样从而得到试样，该试样片数≥四片，将其中的一片试样作为空白样，将其余试样作为腐蚀试验的平行样，取样过程中对于板厚小于4mm的金属板，取全厚度试样；对于板厚大于4mm的钢板，取样厚度为4mm；

步骤2：首先用清洗剂或脱脂剂对所有试样进行清洗，接着用自来水冲洗，再用去离子水漂洗，然后置于无水酒精中，取出后进行干燥处理，并放置到室温再对各个试样分别进行称重，同时测量作为平行样的各个试样腐蚀曝露部分的面积；

步骤3：在试验槽内设置试验台，将多个第一试样夹头定位在试验台上，将作为平行样的各个试样的一端固定在对应的第一试样夹头上，将作为平行样的各个试样的另一端通过对应的第二试样夹头连接拉力系统，拉力系统对作为平行样的各个试样分别施加相同的恒定拉力；

步骤4：开启输液泵，将贮液槽内的试验溶液输入到试验槽，当试验槽的试验溶液的液面达到溢水管的管口时试验溶液从溢水管流回到贮液槽，在输液泵的作用下，试验溶液在指定时间内，在贮液槽与试验槽之间循环流动；试验溶液在贮液槽和试验槽之间循环流动的指定时间结束后，关闭输液泵，试验槽中的试验溶液在重力作用下，经输液泵流回贮液槽，待试验槽中的所有作为平行样的试样完全暴露在空气中后，送风系统开启，将风箱中的空气送入试验槽，对所有作为平行样的试样进行干燥处理，设定所有作为平行样的试样完全暴露在空气中的持续时间，该持续时间结束后送风系统停止工作；将所有作为平行样的试样从试验槽内取出；

步骤5：在步骤4进行的同时，将作为空白样的试样放置在试验槽外，所述作为空白样的试样放置在试验槽外的时间与步骤4中开启输液泵至从试验槽内取出所有作为平行样的试样的时间相等；

步骤6：对从试验槽内取出的所有作为平行样的试样进行除锈处理，并对除锈后的各个平行样的试样进行称重，同时将放置在试验槽外的作为空白样的试样进行除锈处理，并对除锈处理后的作为空白样的试样进行称重；

步骤7：通过如下公式计算得到作为平行样的每个试样的腐蚀速率R，

$R=\frac{8.76\×{10}^7\×(M-M_1-M_k)}{\mathrm{STD}}$

其中，M为步骤2中称重得到的作为平行样的对应试样的重量，M₁为步骤6中称重得到的作为平行样的对应试样的重量，M_k为作为空白样的试样的失重即步骤2中称重得到的作为空白样的试样的重量减去步骤6中称重得到的作为空白样的试样的重量，S为步骤2中测量的作为平行样的对应试样的腐蚀曝露部分的面积，T为步骤4中开启输液泵后试验溶液开始浸泡作为平行样的对应试样至从试验槽内取出作为平行样的对应试样的时间，D为待测金属板的密度；

将所有作为平行样的试样的腐蚀速率R相加再除以作为平行样的试样的个数，求得作为平行样的试样的平均腐蚀速率。

上述技术方案中，观察步骤4中作为平行样的试样的状态，当观察到作为平行样的试样受腐蚀而发生断裂时，记录下从开启输液泵后试验溶液开始浸泡作为平行样的试样到作为平行样的试样发生断裂的时间。

所述试验溶液为人造海水或工业废水或质量百分比浓度为3％的NaCl溶液。

所述试验溶液的溶液温度范围为25℃～35℃。

所述试验槽和贮液槽采用对腐蚀介质呈隋性的材料制作。

所述试验槽和贮液槽为玻璃槽或塑料槽或陶瓷槽。

所述作为平行样的试样的腐蚀曝露部分面积为作为平行样的试样的平行部表面积，作为平行样的试样的非腐蚀曝露部分用耐蚀的绝缘材料进行密封。

上述技术方案中，所述步骤4中开启输液泵至送风系统停止工作的操纵为循环操纵，循环操纵的次数为预先设定的次数。

一种恒拉力条件下的间浸腐蚀试验设备，它包括试验槽、溢水管、贮液槽、输液泵、第一输液管、第二输液管、设置在试验槽内的试验台及控温系统，其中，所述试验槽设有溢水管安装口，所述贮液槽与第一输液管连通，试验槽的底部与第二输液管连通，第一输液管与第二输液管通过输液泵连接，溢水管的一端与贮液槽连通，溢水管的另一端与溢水管安装口连通，所述溢水管安装口位于试验槽装入试验溶液后能将作为平行样的试样完全浸泡的液位的上方，其特征在于：它还包括拉力系统、固定在试验台上的多个第一试样夹头、与拉力系统的拉杆固定连接的多个第二试样夹头、输出端与试验槽顶部连通的送风系统、与送风系统输入端连通的风箱，其中，所述每个第一试样夹头与对应的第二试样夹头分别用来固定作为平行样的试样的两端。

上述技术方案中，它还包括时间控制系统，所述时间控制系统的信号输出端分别连接输液泵的控制信号输入端和送风系统的控制信号输入端。

本发明通过在恒拉力条件下的间浸腐蚀试验中对作为平行样的金属板材试样施加恒定的拉力，使得作为平行样的金属板材试样在恒拉力条件下的间浸腐蚀试验过程中更接近金属板材的实际服役状态，增加了金属板材恒拉力条件下的间浸腐蚀试验的准确性。同时，通过空白样失重来修正金属板材恒拉力条件下的间浸腐蚀试验的试验结果，进一步增加了金属板材恒拉力条件下的间浸腐蚀试验的准确性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中，1—试验台、2—试验槽、3—拉力系统、4—第一试样夹头、5—第二试样夹头、6—输液泵、7—贮液槽、8—溢水管、9—时间控制系统、10—送风系统、11—风箱、12—第一输液管、13—第二输液管、14—溢水管安装口、15—作为平行样的试样、16—拉杆、17—控温系统、18—平行部。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

图中1所示的恒拉力条件下的间浸腐蚀试验设备，它包括试验槽2、溢水管8、贮液槽7、输液泵6、第一输液管12、第二输液管13、设置在试验槽2内的试验台1及控温系统17，其中，所述试验槽2设有溢水管安装口14，所述贮液槽7与第一输液管12连通，试验槽2的底部与第二输液管13连通，第一输液管12与第二输液管13通过输液泵6连接，溢水管8的一端与贮液槽7连通，溢水管8的另一端与溢水管安装口14连通，所述溢水管安装口14位于试验槽2装入试验溶液后能将作为平行样的试样15完全浸泡的液位的上方，它还包括拉力系统3、固定在试验台1上的多个第一试样夹头4、与拉力系统3的拉杆16固定连接的多个第二试样夹头5、输出端与试验槽2顶部连通的送风系统10、与送风系统10输入端连通的风箱11，其中，所述每个第一试样夹头4与对应的第二试样夹头5分别用来固定作为平行样的试样15的两端。控温系统17用于保证试验溶液的溶液温度范围为25℃～35℃。

上述技术方案中，它还包括时间控制系统9，所述时间控制系统9的信号输出端分别连接输液泵6的控制信号输入端和送风系统10的控制信号输入端。

一种恒拉力条件下的间浸腐蚀试验方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：对待测金属板(钢板)进行取样从而得到试样，该试样片数≥四片，将其中的一片试样作为空白样，将其余试样作为腐蚀试验的平行样，取样过程中对于板厚小于4mm的金属板，取全厚度试样；对于板厚大于4mm的钢板，取样厚度为4mm；试样加工成拉力样，平行部18(即图1中试样两端之间的部分)宽度为20mm，平行部18长度不小于：平行部截面积的算术平方根×5.65+40mm。其它要求执行国家标准GB/T228；

步骤2：首先用清洗剂(如去污粉)或脱脂剂(如氧化镁粉)对所有试样进行清洗，接着用自来水冲洗，再用去离子水漂洗，然后置于无水酒精中，取出后进行干燥处理，并放置到室温再对各个试样分别进行称重，同时测量作为平行样的各个试样腐蚀曝露部分的面积(进行尺寸测量和称重操作时，必须使用干净无油污的测量工具，避免二次污染试样，使用游标卡尺测量尺寸，以保证测量精度，使用数字分析天平称重，称量精度不小于±0.5mg)；

步骤3：在试验槽2内设置试验台1，将多个第一试样夹头4定位在试验台1上，将作为平行样的各个试样的一端固定在对应的第一试样夹头4上，将作为平行样的各个试样的另一端通过对应的第二试样夹头5连接拉力系统3，拉力系统3对作为平行样的各个试样分别施加相同的恒定拉力；该恒定拉力沿作为平行样的各个试样的轴向施加，对于用腐蚀率作评定标准的钢材，使作为平行样的试样承受90％Rel(达到屈服强度的90％)的拉应力，对于用断裂时间作评定标准的钢材，使作为平行样的试样承受98％Rel(达到屈服强度的98％)的拉应力；

步骤4：开启输液泵6，将贮液槽7内的试验溶液输入到试验槽2，当试验槽2的试验溶液的液面达到溢水管8的管口时试验溶液从溢水管8流回到贮液槽7，在输液泵6的作用下，试验溶液在指定时间(时间控制系统9向输液泵6输出指定时间的控制信号)内，在贮液槽7与试验槽2之间循环流动；试验溶液在贮液槽7和试验槽2之间循环流动的指定时间结束后，关闭输液泵6，试验槽2中的试验溶液在重力作用下，经输液泵6流回贮液槽7，待试验槽2中的所有作为平行样的试样完全暴露在空气中后，送风系统10开启，将风箱11中的空气送入试验槽2，对所有作为平行样的试样进行干燥处理，设定所有作为平行样的试样完全暴露在空气中的持续时间(控制系统9向送风系统10输出持续时间的控制信号)，该持续时间结束后送风系统10停止工作；输液泵重新开启，进行下一轮循环。试验循环次数根据试验目的确定；将所有作为平行样的试样从试验槽2内取出；

步骤5：在步骤4进行的同时，将作为空白样的试样放置在试验槽2外，所述作为空白样的试样放置在试验槽2外的时间与步骤4中开启输液泵6至从试验槽2内取出所有作为平行样的试样的时间相等；

步骤6：对从试验槽2内取出的所有作为平行样的试样进行除锈处理，并对除锈后的各个平行样的试样进行称重，同时将放置在试验槽2外的作为空白样的试样进行除锈处理，并对除锈处理后的作为空白样的试样进行称重；

步骤7：通过如下公式计算得到作为平行样的每个试样的腐蚀速率R，

$R=\frac{8.76\×{10}^7\×(M-M_1-M_k)}{\mathrm{STD}}$

其中，M为步骤2中称重得到的作为平行样的对应试样的重量，M₁为步骤6中称重得到的作为平行样的对应试样的重量，M_k为作为空白样的试样的失重即步骤2中称重得到的作为空白样的试样的重量减去步骤6中称重得到的作为空白样的试样的重量，S为步骤2中测量的作为平行样的对应试样的腐蚀曝露部分的面积，T为步骤4中开启输液泵6后试验溶液开始浸泡作为平行样的对应试样至从试验槽2内取出作为平行样的对应试样的时间，D为待测金属板的密度；

将所有作为平行样的试样的腐蚀速率R相加再除以作为平行样的试样的个数，求得作为平行样的试样的平均腐蚀速率。

上述技术方案中，观察步骤4中作为平行样的试样的状态，当观察到作为平行样的试样受腐蚀而发生断裂时，记录下从开启输液泵6后试验溶液开始浸泡作为平行样的试样到作为平行样的试样发生断裂的时间。

上述技术方案中，所述试验溶液根据试验目的而定，可以采用自然介质，也可采用人工配制。配制试验溶液时，使用蒸馏水或去离子水以及符合国家标准或专业标准中的试剂，溶液pH值根据试验目的确定，试验溶液优选为人造海水或工业废水或质量百分比浓度为3％的NaCl溶液。试验槽中的溶液用量为每1cm²试样表面积不少于20ml。

上述技术方案中，所述试验溶液为人造海水或工业废水或质量百分比浓度为3％的NaCl溶液。

上述技术方案中，所述试验溶液的温度由试验要求确定，一般范围为25℃～35℃。

上述技术方案中，所述试验槽2和贮液槽7采用对腐蚀介质呈隋性的材料制作。

上述技术方案中，所述试验槽2和贮液槽7为玻璃槽或塑料槽或陶瓷槽。

上述技术方案中，所述作为平行样的试样的腐蚀曝露部分面积为作为平行样的试样的平行部18表面积，作为平行样的试样的非腐蚀曝露部分用耐蚀的绝缘材料进行密封。

上述技术方案中，所述步骤4中开启输液泵6至送风系统10停止工作的操纵为循环操纵，循环操纵的次数为预先设定的次数。

上述技术方案的步骤4中，作为平行样的试样的浸泡时间和作为平行样的试样在空气中的曝露时间根据试验目的确定。

实施例1：试样的平行部18的长宽高分别为150mm×20mm×4mm，在浸入试验溶液前先在作为平行样的试样上加载荷，使作为平行样的试样承受90％Rel的拉应力。试验溶液为质量百分比浓度为3％的NaCl溶液，溶液温度为30℃，作为平行样的试样每小时完全浸泡在溶液中的时间为15分钟，输入溶液和放出溶液的时间均不大于3分钟，其余为作为平行样的试样在空气中的曝露时间。以腐蚀率评定钢材耐腐蚀的能力，腐蚀率越小钢材的耐蚀性越好。

实施例2：试样的平行部18的长宽高分别为150mm×20mm×4mm，在浸入试验溶液前先在作为平行样的试样上加载荷，使作为平行样的试样承受90％Rel的拉应力。试验溶液为人造海水，溶液温度为30℃，每个试验溶液循环流动周期平行样完全浸泡在试验溶液中的时间为2小时，作为平行样的试样在空气中的曝露时间为2小时。以腐蚀率评定钢材耐海水潮浸蚀的能力，腐蚀率越小钢材的耐蚀性越好。

实施例3：试样的平行部18的长宽高分别为150mm×20mm×1mm，在浸入试验溶液前先在作为平行样的试样上加载荷，使作为平行样的试样承受98％Rel的拉应力。试验溶液为工业废水，溶液温度30℃，平行样每小时完全浸泡在溶液中的时间为40min，输入溶液和放出溶液的时间均不大于3分钟，其余为作为平行样的试样在空气中的曝露时间。以断裂时间评定钢材耐工业废水腐蚀的能力，断裂时间越长钢材的耐蚀性越好。

上述技术方案中，对钢材以腐蚀速率R进行评定时，钢材的腐蚀速率越小说明耐蚀性越好。对钢材以断裂时间进行评定时，钢材的断裂时间越长说明耐蚀性越好。

说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种恒拉力条件下的间浸腐蚀试验方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：对待测金属板进行取样从而得到试样，该试样片数≥四片，将其中的一片试样作为空白样，将其余试样作为腐蚀试验的平行样，取样过程中对于板厚小于4mm的金属板，取全厚度试样；对于板厚大于4mm的钢板，取样厚度为4mm；

步骤2：首先用清洗剂或脱脂剂对所有试样进行清洗，接着用自来水冲洗，再用去离子水漂洗，然后置于无水酒精中，取出后进行干燥处理，并放置到室温再对各个试样分别进行称重，同时测量作为平行样的各个试样腐蚀曝露部分的面积；

步骤3：在试验槽(2)内设置试验台(1)，将多个第一试样夹头(4)定位在试验台(1)上，将作为平行样的各个试样的一端固定在对应的第一试样夹头(4)上，将作为平行样的各个试样的另一端通过对应的第二试样夹头(5)连接拉力系统(3)，拉力系统(3)对作为平行样的各个试样分别施加相同的恒定拉力；

步骤4：开启输液泵(6)，将贮液槽(7)内的试验溶液输入到试验槽(2)，当试验槽(2)的试验溶液的液面达到溢水管(8)的管口时试验溶液从溢水管(8)流回到贮液槽(7)，在输液泵(6)的作用下，试验溶液在指定时间内，在贮液槽(7)与试验槽(2)之间循环流动；试验溶液在贮液槽(7)和试验槽(2)之间循环流动的指定时间结束后，关闭输液泵(6)，试验槽(2)中的试验溶液在重力作用下，经输液泵(6)流回贮液槽(7)，待试验槽(2)中的所有作为平行样的试样完全暴露在空气中后，送风系统(10)开启，将风箱(11)中的空气送入试验槽(2)，对所有作为平行样的试样进行干燥处理，设定所有作为平行样的试样完全暴露在空气中的持续时间，该持续时间结束后送风系统(10)停止工作；将所有作为平行样的试样从试验槽(2)内取出；

步骤5：在步骤4进行的同时，将作为空白样的试样放置在试验槽(2)外，所述作为空白样的试样放置在试验槽(2)外的时间与步骤4中开启输液泵(6)至从试验槽(2)内取出所有作为平行样的试样的时间相等；

步骤6：对从试验槽(2)内取出的所有作为平行样的试样进行除锈处理，并对除锈后的各个平行样的试样进行称重，同时将放置在试验槽(2)外的作为空白样的试样进行除锈处理，并对除锈处理后的作为空白样的试样进行称重；

步骤7：通过如下公式计算得到作为平行样的每个试样的腐蚀速率R，

$R=\frac{8.76\×{10}^7\×(M-M_1-M_k)}{\mathrm{STD}}$

其中，M为步骤2中称重得到的作为平行样的对应试样的重量，M₁为步骤6中称重得到的作为平行样的对应试样的重量，M_k为作为空白样的试样的失重即步骤2中称重得到的作为空白样的试样的重量减去步骤6中称重得到的作为空白样的试样的重量，S为步骤2中测量的作为平行样的对应试样的腐蚀曝露部分的面积，T为步骤4中开启输液泵(6)后试验溶液开始浸泡作为平行样的对应试样至从试验槽(2)内取出作为平行样的对应试样的时间，D为待测金属板的密度；

将所有作为平行样的试样的腐蚀速率R相加再除以作为平行样的试样的个数，求得作为平行样的试样的平均腐蚀速率。

2.根据权利要求1所述的恒拉力条件下的间浸腐蚀试验方法，其特征在于：观察步骤4中作为平行样的试样的状态，当观察到作为平行样的试样受腐蚀而发生断裂时，记录下从开启输液泵(6)后试验溶液开始浸泡作为平行样的试样到作为平行样的试样发生断裂的时间。

3.根据权利要求1所述的恒拉力条件下的间浸腐蚀试验方法，其特征在于：所述试验溶液为人造海水或工业废水或质量百分比浓度为3％的NaCl溶液。

4.根据权利要求3所述的恒拉力条件下的间浸腐蚀试验方法，其特征在于：所述试验溶液的溶液温度范围为25℃～35℃。

5.根据权利要求1所述的恒拉力条件下的间浸腐蚀试验方法，其特征在于：所述试验槽(2)和贮液槽(7)采用对腐蚀介质呈隋性的材料制作。

6.根据权利要求5所述的恒拉力条件下的间浸腐蚀试验方法，其特征在于：所述试验槽(2)和贮液槽(7)为玻璃槽或塑料槽或陶瓷槽。

7.根据权利要求1所述的恒拉力条件下的间浸腐蚀试验方法，其特征在于：所述作为平行样的试样的腐蚀曝露部分面积为作为平行样的试样的平行部表面积，作为平行样的试样的非腐蚀曝露部分用耐蚀的绝缘材料进行密封。

8.根据权利要求1所述的恒拉力条件下的间浸腐蚀试验方法，其特征在于：所述步骤4中开启输液泵(6)至送风系统(10)停止工作的操纵为循环操纵，循环操纵的次数为预先设定的次数。