CN110095401A - 模拟货车车体用钢在煤炭浸出液介质中的腐蚀试验方法 - Google Patents

模拟货车车体用钢在煤炭浸出液介质中的腐蚀试验方法 Download PDF

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肖葵
陈俊航
余伟
李曌亮
薛伟
宋嘉良
李晓刚
董超芳
吴俊升
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Abstract

本发明提供一种模拟货车车体用钢在煤炭浸出液介质中的腐蚀试验方法，属于金属腐蚀大气模拟技术领域。该方法以货车车体用钢为试验材料，以质量分数分别为3.5％的NaCl、0.25％的MgCl2、1％的CaCl2、0.25％的KCl和10％的Na2SO4的混合溶液作为浸渍溶液，pH值为3。在周期浸润试验机内按“浸润→干燥→湿热”顺序对试样进行干湿交替试验，每60分钟循环一次，其中浸润15分钟，干燥15分钟。湿热30分钟，浸渍溶液温度为(40±5)℃，干燥温度为(70±5)℃，湿热温度(40±5)℃。本发明具有模拟性、加速性和重现性，可用来研究运煤货车车体用钢在服役过程中的腐蚀行为规律，快速评价和预测其在煤炭浸出液介质中的耐腐蚀性能，为合理选材提供依据。

Description

模拟货车车体用钢在煤炭浸出液介质中的腐蚀试验方法
技术领域
本发明涉及金属腐蚀大气模拟技术领域，特别是指一种模拟货车车体用钢在煤炭浸出液介质中的腐蚀试验方法。
背景技术
耐候钢由于其相对于碳钢具有较好的耐大气腐蚀性能，较不锈钢比只添加了微量合金元素，已被广泛应用于外露大气环境或有中度侵蚀介质环境中的重要结构。由于运煤货车车体在服役过程中不仅受到大气环境的腐蚀，还受到特殊腐蚀环境的影响，货车车体用钢在这一环境中的腐蚀状况也受到越来越多的关注。
运煤货车在服役过程中不仅要受到大气腐蚀，还会遭受特殊腐蚀环境的影响。首先，为了防止煤炭在运输过程中煤粉飞扬，需要经常洒水使之呈湿煤状，同时还受到雨雪天气的影响，使货车车内积水，煤中可溶性的侵蚀性离子便会溶入水中，使货车车体受到电化学腐蚀。其次，为了防止冬季运煤时的冻结现象，常加入氯盐来降低其冰点，这个过程中引入了大量加速腐蚀的氯离子。货车车体在这种介质环境下腐蚀速度加快。目前，已有许多关于碳钢、耐候钢在各种大气环境下的加速腐蚀试验，但是在煤炭浸出液中的加速试验方法几乎没有。为了研究运煤货车车体用钢在服役过程中的腐蚀行为规律，快速评价和预测其在煤炭浸出液介质中的耐腐蚀性能，很有必要制定煤炭浸出液介质的模拟加速试验方法和评价技术，为合理选材提供依据。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种模拟货车车体用钢在煤炭浸出液介质中的腐蚀试验方法，通过研究煤浸出液中阴阳离子的种类和浓度，将氯离子浓缩5倍，其他阴阳离子浓度不变，选取合适的试剂配成模拟溶液，采用“浸润→干燥→湿热”的方法模拟货车车体用钢的服役行为，建立了其加速腐蚀试验方法，该方法具有模拟性、加速性和重现性。
一种模拟货车车体用钢在煤炭浸出液介质中的腐蚀试验方法，其特征在于：包括步骤如下：
(1)以货车车体用钢为试验材料；
(2)以质量分数分别为3.5％的NaCl、0.25％的MgCl2、1％的CaCl2、0.25％的KCl的混合溶液作为浸渍溶液，在周期浸润试验机内按“浸润→干燥→湿热”顺序对步骤试样进行干湿交替试验，每60分钟循环一次，其中浸渍15分钟，干燥15分钟，湿热30分钟，浸渍溶液温度为(40±5)℃，干燥温度为(70±5)℃，湿热温度(40±5)℃。
进一步地，所述步骤(2)中试样烘干后试验机内相对湿度≤30％RH。
进一步地，所述步骤(2)湿热阶段试验机内相对湿度为90％RH±5％RH。
进一步地，所述步骤(2)中浸渍溶液中再加入HNO3或H2SO4调整至溶液pH为3。
进一步地，所述步骤(2)为一完整周期，模拟试验中进行两个周期以上的试验。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
(1)本发明的试验方法可以模拟在运煤货车车体在服役过程中的腐蚀过程，根据试验中使用的浸渍溶液浓度和试验时间不同具有几十到几百倍的加速性；
(2)采用本发明获得的材料腐蚀失重曲线符合户外长期暴露腐蚀失重的幂函数规律；
(3)重复试验证明本方法具有很好的再现性；
(4)本发明具有模拟性、加速性和重现性，可用来研究货车车体用钢在煤炭浸出液介质中的腐蚀行为规律，快速评价和预测其耐特殊腐蚀环境的性能，为合理选材提供依据。
附图说明
图1为试验四个不同周期加速试验后试样的表面形貌图，
图2为试验四周期腐蚀失重根据幂函数拟合图。
具体实施方式
本发明提供一种模拟货车车体用钢在煤炭浸出液介质中的腐蚀试验方法，能够满足模拟性、加速性和重现性三个基本条件。
下面结合具体实施例予以说明。
该方法步骤为：
(1)以耐候钢S450AW为试验材料，化学成分见表1，加速腐蚀试验使用的试样线切割尺寸为150mm(长)×75mm(宽)×4mm(厚)。切割后的试样依次用150#、240#、400#、800#砂纸打磨，经丙酮除油，再用去离子水冲洗，乙醇溶液脱水，吹风机吹干，然后放置于干燥器中保存。试验前使用游标卡尺测量试样尺寸，并用精度为0.1mg的天平称初始重量。
表1试验材料的化学成分
(2)以质量分数分别为3.5％的NaCl、0.25％的MgCl2、1％的CaCl2、0.25％的KCl和10％的Na2SO4的混合溶液作为浸渍溶液，浸渍溶液中再加入HNO3或H2SO4调整至溶液pH为3。
(3)在周期浸润试验机内按“浸润→干燥→湿热”顺序对步骤(1)中处理过的试样进行干湿交替试验，每60分钟循环一次，其中浸润15分钟，干燥15分钟，湿热30分钟，浸渍溶液温度为(40±5)℃，干燥温度为(70±5)℃，湿热温度为(40±5)℃。
其中，步骤(3)中试样烘干后试验机内相对湿度≤30％RH。
步骤(3)所用试验机内相对湿度为90％RH±5％RH。
步骤(3)中的干湿交替试验“浸润→干燥→湿热”为一完整周期，模拟试验中进行两个周期以上的试验。
试样除锈时根据国标GB/T19746—2005《金属和合金的腐蚀腐蚀试样上腐蚀产物的清除》进行，选用除锈液对试样表面的腐蚀产物进行清洗。除锈液为500ml HCl，3.5g六次甲基四胺加去离子水配成1000ml溶液，在室温下进行，放入带锈试样浸泡10min后用毛刷清洗，然后去离子水冲洗、并轻刷，直至表面无腐蚀产物后再用去离子水清洗，乙醇溶液脱水，冷风吹干，置于干燥器中保存。放置24h后进行称重，每组取3个平行试样，分别测定失重值，计算平均值。从腐蚀失重，产物形貌，锈层成分等方面对试验进行分析，按目标进行筛选出合适的实验条件，获得本发明的试验方法。
图1为试验四个不同周期加速试验后试样的表面形貌图，可以看出有明显的点蚀坑出现，并且随着试验周期的延长，点蚀坑连成一片，符合耐候钢大气腐蚀形貌特征。图2为试验四周期腐蚀失重根据幂函数拟合图像，拟合方程为W＝0.11043t0.17806，相关系数为0.99。

Claims (5)

1.一种模拟货车车体用钢在煤炭浸出液介质中的腐蚀试验方法，其特征在于：包括步骤如下：
(1)以货车车体用钢为试验材料；
(2)以质量分数分别为3.5％的NaCl、0.25％的MgCl2、1％的CaCl2、0.25％的KCl的混合溶液作为浸渍溶液，在周期浸润试验机内按“浸润→干燥→湿热”顺序对步骤试样进行干湿交替试验，每60分钟循环一次，其中浸渍15分钟，干燥15分钟，湿热30分钟，浸渍溶液温度为(40±5)℃，干燥温度为(70±5)℃，湿热温度(40±5)℃。
2.根据权利要求1所述的模拟货车车体用钢在煤炭浸出液介质中的腐蚀试验方法，其特征在于：所述步骤(2)中试样烘干后试验机内相对湿度≤30％RH。
3.根据权利要求1所述的模拟货车车体用钢在煤炭浸出液介质中的腐蚀试验方法，其特征在于：所述步骤(2)湿热阶段试验机内相对湿度为90％RH±5％RH。
4.根据权利要求1所述的模拟货车车体用钢在煤炭浸出液介质中的腐蚀试验方法，其特征在于：所述步骤(2)中浸渍溶液中再加入HNO3和H2SO4调整至溶液pH为3。
5.根据权利要求1所述的模拟货车车体用钢在煤炭浸出液介质中的腐蚀试验方法，其特征在于：所述步骤(2)为一完整周期，模拟试验中进行两个周期以上的试验。
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