CN109187322B - 一种极地海洋环境用低合金钢的耐蚀性评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种极地海洋环境用低合金钢的耐蚀性评价方法，包括：将低合金钢试样置于腐蚀液中进行处理，处理结束，在显微镜中观察试样的夹杂物点蚀源的数量，以夹杂物点蚀源数量的多少判定极地海洋环境用低合金钢的耐蚀性能的强弱；其中，腐蚀液含有CuCl、SnCl2和FeCl3。本发明公开了一种极地海洋环境用钢的耐蚀性评价方法，步骤简单，操作方便，实验周期短，便于为极地海洋环境中运输装备制造和钢结构构筑物制造等行业制定金属材料选择方案。

Description

一种极地海洋环境用低合金钢的耐蚀性评价方法
技术领域
本发明涉及一种极地海洋环境用低合金钢的耐蚀性评价方法，涉及金属材料的测试评价领域，特别是金属材料的耐点蚀性能评价领域。
背景技术
随着人们对海洋资源开发的重视，越来越多的海洋平台和新型的海洋运输装备应运而生，但是很多钢结构设施和装备因腐蚀问题未能达到设计使用年限而报废，所以经济实用的耐海洋环境腐蚀材料受到关注。不锈钢材料、镍合金、钛合金等耐蚀金属材料因价格过于昂贵在海洋环境中不能得到广泛应用，所以如何提高低合金钢的耐蚀性成为问题难点，研究发现：夹杂物的类型、形态、尺寸等对低合金钢的耐点蚀性能影响较大。而海洋环境中，极地寒冷地带，因气候原因，人类活动较少，多是科考活动，用于科考及物资输送的运输船对制作材料的要求较为苛刻，需要有较好的耐腐蚀性能。
目前文献中报道了用于评价金属材料耐点蚀性能的办法，如溶液浸泡挂片法、电化学动电位扫描法等、盐雾试验法、周期浸润腐蚀试验法、腐蚀液侵蚀金相显微分析法等，其腐蚀液侵蚀金相显微分析法能够检测夹杂物对金属材料耐点蚀性能的影响，如《典型耐海水腐蚀钢中Ni和Cr耐点蚀作用的比较(作者是曹国良，李国明，陈珊，常万顺，陈学群，出处为金属学报》一文中，使用3％NaCl溶液作为腐蚀溶液，研究材料的耐点蚀性能。类似的这些方法可用于研究夹杂物对耐点蚀影响程度，但是这类方法的缺点是实验周期相对较长，且只能评价一种材料相对于另一种材料的耐点蚀性能，不便于快速筛选合格的耐腐蚀钢材。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种极地海洋环境用低合金钢的的耐蚀性评价方法，步骤简单，操作方便，实验周期短，便于为极地海洋环境中运输装备制造和钢结构构筑物制造等行业制定金属材料选择方案。
技术方案：
本发明所述极地海洋环境用低合金钢的耐蚀性评价方法，包括：
将低合金钢试样置于腐蚀液中进行处理，处理结束，在显微镜中观察试样的夹杂物点蚀源的数量，以夹杂物点蚀源数量的多少判定极地海洋环境用低合金钢的耐蚀性能的强弱；其中，腐蚀液含有CuCl、SnCl2和FeCl3。
其中，所述腐蚀液还含有HCl。HCl为质量分数为37％的浓盐酸。
所述腐蚀液以体积分数为40～60％乙醇水溶液为溶剂，每升溶剂中，含有45～55mL浓盐酸，0.8～1.5g CuCl，0.3～0.8g SnCl2，26.0～34.0g FeCl3。
上述腐蚀液中，无水乙醇作为溶剂，有利于CuCl、SnCl2和FeCl3的溶解，无水乙醇的含量会影响点蚀发生的速率，作为一种评价方法还需要固定其含量，进一步优选的质量分数为50％。
盐酸的加入可使混合溶液处于合适的pH值范围，且提供合适的氯离子含量。
CuCl、SnCl2和FeCl3水解后提供Cu+、Sn+和Fe+，模拟极地海水成分，提供促进活性夹杂物腐蚀的环境。
所述低合金钢试样依次在180#、400#、600#、800#、1200#砂纸上打磨后抛光，然后使试样的抛光面置于腐蚀液中进行处理。
时间和温度对夹杂物腐蚀速率有较大影响，15～30℃为室温环境，便于简化试验环境装置，时间过短部分夹杂物未开始腐蚀，时间过长，夹杂物腐蚀程度加深，不利于显微视场观察。较好的，所述处理时，腐蚀液温度为15～30℃，处理时间为5～10秒，迅速吹干。
所述判定时，对试样放在金相显微镜下观察，放大100倍，统计夹杂物点蚀源的数量，以最多夹杂物点蚀源的视场作为最恶劣视场，若最恶劣视场中夹杂物点蚀源≤3个/mm2，则所述的低合金钢具有较好抵抗极地海洋环境耐点蚀的能力。
本发明还提供了一种评价极地海洋环境用低合金钢的耐蚀性的腐蚀液，含有CuCl、SnCl2和FeCl3。
所述腐蚀液以体积分数为40～60％乙醇水溶液为溶剂，每升溶剂中，含有45～55mL浓盐酸，0.8～1.5g CuCl，0.3～0.8g SnCl2，26.0～34.0g FeCl3。
本发明还提供了所述的评价极地海洋环境用低合金钢的耐蚀性的腐蚀液的配制方法，包括：取配方量的去离子水和无水乙醇，充分混合，量取45～55mL的浓盐酸加入混合液中，依次加入0.8～1.5g CuCl、0.3～0.8g SnCl2、26.0～34.0g FeCl3，搅拌，待全部溶解后得到腐蚀液。
本发明还提供了所述的腐蚀液在评价极地海洋环境用低合金钢的耐蚀性中的应用。
有益效果：
本发明评价方法中，腐蚀液的调配，既考虑到氯离子的侵蚀作用，又考虑了海水中阳离子Cu+、Sn+和Fe+对夹杂物的影响。相比现有的技术夹杂物分析手段，使用该腐蚀液，能够区分不同种类的夹杂物在海水环境中的腐蚀敏感性，将夹杂物分为活性夹杂物和非活性夹杂物，更有利于控制冶金工艺形成特定的耐蚀低合金钢。且采用合适的浓度，可以达到更好的效果和时间控制。
本发明方法中，所用到的实验器材种类少，价格便宜，而且实验过程简单，实验周期短。
附图说明
图1为普通船板钢AH36试验后夹杂物点蚀源形貌图；
图2为特殊冶炼方式的钢种1试验后夹杂物点蚀源形貌；
图3为特殊冶炼方式的钢种2试验后夹杂物点蚀源形貌图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1
将普通船板钢AH36沿着轧制方向取样，加工成金相试样，采用在十字交叉法在180#、400#、600#、800#、1200#砂纸上打磨，并在磨抛机上抛光。量取500mL去离子水和500mL无水乙醇，充分混合，量取45～55mL密度为1.19g/ml的盐酸(质量分数为37％)加入混合液中，依次加入0.8g的CuCl、0.4g的SnCl2、28g的FeCl3，搅拌，待全部溶解后得到腐蚀液。将试样的抛光面浸入已配制好的腐蚀液中，腐蚀液温度25℃，处理时间为8秒，取出试样用去离子水冲洗，并用吹风机将试样迅速吹干。对试样放在金相显微镜下观察，放大100倍，统计夹杂物点蚀源的数量。以最多夹杂物点蚀源的视场作为最恶劣视场，若最恶劣视场中夹杂物点蚀源为25个/mm2，远大于3个/mm2，如附图1所示，则该普通船板钢AH36抵抗极地海洋环境耐点蚀的能力较差，不推荐该材料在极地海洋环境中使用。
实施例2
将特殊冶炼方式的钢种1(AH36)沿着轧制方向取样，加工成金相试样，采用在十字交叉法在180#、400#、600#、800#、1200#砂纸上打磨，并在磨抛机上抛光。量取500mL去离子水和500mL无水乙醇，充分混合，量取45～55mL密度为1.19g/ml的盐酸(质量分数为37％)加入混合液中，依次加入0.8g的CuCl、0.4g的SnCl2、28g的FeCl3，搅拌，待全部溶解后得到腐蚀液。将试样的抛光面浸入已配制好的腐蚀液中，腐蚀液温度25℃，时间为8秒，取出试样用去离子水冲洗，并用吹风机将试样迅速吹干。对试样放在金相显微镜下观察，放大100倍，统计夹杂物点蚀源的数量。以最多夹杂物点蚀源的视场最为最恶劣视场，若最恶劣视场中夹杂物点蚀源为1个/mm2，小于3个/mm2，如附图2所示，则该特殊冶炼方式的钢种1抵抗极地海洋环境耐点蚀的能力好，可推荐该材料在极地海洋环境中使用。
实施例3
将特殊冶炼方式的钢种2(AH36)沿着轧制方向取样，加工成金相试样，采用在十字交叉法在180#、400#、600#、800#、1200#砂纸上打磨，并在磨抛机上抛光。量取500mL去离子水和500mL无水乙醇，充分混合，量取45～55mL密度为1.19g/ml的盐酸(质量分数为37％)加入混合液中，依次加入0.8g的CuCl、0.4g的SnCl2、28g的FeCl3，搅拌，待全部溶解后得到腐蚀液。将试样的抛光面浸入已配制好的腐蚀液中，腐蚀液温度25℃，时间为8秒，取出试样用去离子水冲洗，并用吹风机将试样迅速吹干。对试样放在金相显微镜下观察，放大100倍，统计夹杂物点蚀源的数量。以最多夹杂物点蚀源的视场最为最恶劣视场，若最恶劣视场中夹杂物点蚀源为0个/mm2，小于3个/mm2，如附图3所示，则该特殊冶炼方式的钢种1抵抗极地海洋环境耐点蚀的能力好，可推荐该材料在极地海洋环境中使用。
经从极地海洋中已运行10～20年的船体上取低合金钢试样，运用此方法检验，发现夹杂物点蚀源数量与船体的耐腐蚀性直接相关，夹杂物点蚀源数量越多，耐腐蚀性越差，当夹杂物点蚀源数量≤3个时，实际服役环境下钢船体的耐蚀性较好，船体维修周期较长，夹杂物点蚀源数量大于3个时，船体维修周期明显缩短一倍以上。

Claims (4)

1.一种极地海洋环境用低合金钢的耐蚀性评价方法，其特征在于，包括：
将低合金钢试样依次在180#、400#、600#、800#、1200#砂纸上打磨后抛光，然后使试样的抛光面置于腐蚀液中进行处理，处理时，腐蚀液温度为15～30℃，处理时间为5～10秒，迅速吹干；处理结束，在显微镜中观察试样的夹杂物点蚀源的数量，以夹杂物点蚀源数量的多少判定极地海洋环境用低合金钢的耐蚀性能的强弱；判定时，对试样放在金相显微镜下观察，放大100倍，统计夹杂物点蚀源的数量，以最多夹杂物点蚀源的视场作为最恶劣视场，若最恶劣视场中夹杂物点蚀源≤3个/mm2，则所述的低合金钢具有较好抵抗极地海洋环境耐点蚀的能力；其中，所述腐蚀液以体积分数为40～60％乙醇水溶液为溶剂，每升溶剂中，含有45～55mL浓盐酸，0.8～1.5g CuCl，0.3～0.8g SnCl2，26.0～34.0g FeCl3。
2.一种评价极地海洋环境用低合金钢的耐蚀性的腐蚀液，其特征在于，以体积分数为40～60％乙醇水溶液为溶剂，每升溶剂中，含有45～55mL浓盐酸，0.8～1.5g CuCl，0.3～0.8g SnCl2，26.0～34.0g FeCl3。
3.一种根据权利要求2所述的评价极地海洋环境用低合金钢的耐蚀性的腐蚀液的配制方法，其特征在于，包括：取配方量的去离子水和无水乙醇，充分混合，量取45～55mL的浓盐酸加入混合液中，依次加入0.8～1.5g CuCl、0.3～0.8g SnCl2、26.0～34.0g FeCl3，搅拌，待全部溶解后得到腐蚀液。
4.一种根据权利要求2所述的腐蚀液在评价极地海洋环境用低合金钢的耐蚀性中的应用。
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