CN110823792A - 一种低合金耐蚀钢大气腐蚀的寿命评估方法 - Google Patents

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陈林恒
刘智勇
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Abstract

本发明公开一种低合金耐蚀钢大气腐蚀的寿命评估方法，是一种模拟低合金耐蚀钢在大气环境的寿命评估方法，通过建立腐蚀寿命预测模型及电化学极化测试，能够快速计算得出腐蚀的加速倍率，并对材料的腐蚀寿命进行评估，具有较高的可靠性和较高的相关性。本发明方法应用广泛，时间短，成本低，准确性高，解决了现有评价方法的不足，适用于各类低合金耐蚀钢在各种大气环境下的腐蚀研究及腐蚀寿命快速评价，对于耐蚀钢的推广应用都具有重要意义。

Description

一种低合金耐蚀钢大气腐蚀的寿命评估方法
技术领域
本发明涉及钢大气腐蚀的寿命评估方法，属于金属材料腐蚀试验方法领域。
背景技术
对腐蚀寿命的有效评估是限制低合金耐蚀钢应用和发展的重要因素之一。目前对于碳钢、低合金钢、耐蚀耐候钢、不锈钢等材料寿命评估主要包括：挂片曝露试验、盐雾强化试验和周浸加速试验等。挂片曝露虽然具有准确性高的特点，但试验周期长、成本高；盐雾强化试验虽然可以对单一环境因素进行强化实现加速，但是这类方法不具备干湿交替等功能，对于实际的海洋大气环境模拟效果有所欠缺，室内外相关性也较差。周浸复合循环试验数据变化规律与真实环境试验数据较为接近，但是其加速性还需要挂片试验数据进行测定。上述试验方法均存在着优缺点，很难快速实现对材料腐蚀寿命的评估和预测。为了满足低合金耐蚀钢的应用和发展要求，迫切需要一种快速、简便的方法，对低合金耐蚀钢进行寿命预测评估。
发明内容
为了克服现有低合金耐蚀钢寿命评估方法缺陷，本发明对自然环境曝露或模拟腐蚀状态试样和室内加速试样进行动电位极化测试，得到相应的极化电阻以及室内加速腐蚀状态下的腐蚀电流，通过测定计算相应的模型参数，建立腐蚀寿命预测模型，可以快速地计算得出腐蚀的加速倍率，并对材料的腐蚀寿命进行预测评估。
本发明具体采用如下技术方案：
一种低合金耐蚀钢大气腐蚀的寿命评估方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：确定腐蚀寿命模型参数。选择一定试验周期的自然曝露或模拟腐蚀试样和室内加速试样，计算试样的面积和腐蚀裕量，确定腐蚀预测寿命模型参数K2和K3；
其中，K2通过对室内加速试样进行多次电化学测试求得，K3通过自然曝露时间和室内加速时间比值求得；
步骤2：对自然环境曝露或模拟腐蚀试样和室内加速试样的电化学测试结果进行拟合计算，得出相应的电化学腐蚀数据：自然环境曝露或模拟腐蚀状态Rpa，室内加速腐蚀状态下材料动电位极化电阻Rpe以及室内加速腐蚀状态下的腐蚀电流
步骤3：根据腐蚀寿命模型参数和电化学腐蚀数据，采用如下腐蚀寿命预测模型公式进行腐蚀寿命评估：
Figure BDA0002260914130000021
Figure BDA0002260914130000022
其中，
Figure BDA0002260914130000023
为室内加速腐蚀电流密度，A/cm2；
K2为
Figure BDA0002260914130000024
的校准系数；
K为室内加速试样的加速倍率；
Figure BDA0002260914130000025
Da为自然环境曝露时间，De为加速试验时间；
Rpa、Rpe分别为自然环境曝露和室内加速试样的极化电阻；
A为试样有效面积，cm2；
Δσs为试样腐蚀裕量(可通过失重计算)，单位C；
腐蚀裕量
Figure BDA0002260914130000026
其中：n—金属价态；
ΔG—试样失重量，g；
M：金属相对原子质量
F：法拉第常数，约96486C/mol
Ta、Te分别为自然环境实际腐蚀寿命和室内加速预估腐蚀寿命，单位年。
本发明的寿命评估方法，是一种模拟低合金耐蚀钢在大气环境的寿命评估方法，通过建立腐蚀寿命预测模型及电化学极化测试，能够快速计算得出腐蚀的加速倍率，并对材料的腐蚀寿命进行评估。本发明具有如下有益效果：
(1)通过本发明方法可以快速、简单地确定低合金耐蚀钢室内加速腐蚀倍率，并对腐蚀寿命进行评估。
(2)室内加速腐蚀试验与自然环境曝露试验结果相对比表明，该方法具有较高的可靠性，和较高的相关性。
(3)本发明应用广泛，时间短，成本低，准确性高，解决了现有评价方法的不足，适用于各类低合金耐蚀钢在各种大气环境下的腐蚀研究及腐蚀寿命快速评价，对于耐蚀钢的推广应用都具有重要意义。
附图说明
图1是室内加速和自然环境曝露后，低合金耐蚀结构钢在海洋大气模拟溶液中的自然腐蚀电位变化；
图2是低合金耐蚀结构钢经室内加速和自然环境曝露后的失重变化；
图3是低合金耐蚀结构钢经室内加速和自然环境曝露后的腐蚀产物XRD分析。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明技术方案做进一步详细说明。
实施例1
本实施例提供一种针对低合金耐蚀钢在海洋大气环境下的腐蚀寿命评估方法，包括如下步骤：
步骤1：自然环境曝露腐蚀试验试样和室内加速腐蚀试验试样均采用相同的低合金钢铁材料。参照GB/T 25834—2010进行户外大气曝露试验，试验地点为三亚市，试验时间两年，试验周期为3、6、12、24个月。
步骤2：室内加速腐蚀试样在实验室模拟环境下进行。实验室加速腐蚀测试溶液采用3.5％NaCl+0.01mol/L NaHSO3+0.01mol/L HNO3，试验温度为40±2℃，RH为90％，连续盐雾时间为20min，下浸和干燥时间分别为20min和80min，以120min为一个循环，36个循环组成一个加速周期。
步骤3：取回的户外试样和实验室试样采用相同方法处理。对带锈试样在模拟溶液中进行动电位极化测试，采用三电极体系(带锈试样为工作电极、饱和甘汞电极为参比电极、铂片为辅助电极)，扫描速率为0.5mV/s，扫描范围为-0.5V～1.0V，相对于开路电位。通过多组试验减小误差以确定加速倍率和腐蚀寿命。选取自然环境曝露时间24个月，室内加速周期为1、2、4个周期进行电化学极化测试，得出各组的校准系数K2和K3，各项数值如表1、表2、表3所示。
表1室内加速一周期时电化学测试参数
Figure BDA0002260914130000031
表2室内加速两周期时电化学测试参数
表3室内加速四周期时电化学测试参数
Figure BDA0002260914130000042
对电化学测试结果进行拟合，计算得出Rpa、Rpe、
Figure BDA0002260914130000043
通过公式(1-2)
Figure BDA0002260914130000044
计算得出1、2、4个周期加速倍率分别为60.54、60.83、59.17，取平均值，其加速倍率约为60倍。通过式(1-1)
Figure BDA0002260914130000045
计算得出室内1、2、4周期加速腐蚀寿命约为实际腐蚀寿命的180、360和720天。
步骤4：按照60倍加速倍率对试验结果进行比较验证。自然电位结果如图1所示；XRD测试结果如图2；失重曲线如图3所示。
对试验结果进行分析。室内加速和室外曝露的自然腐蚀电位变化规律较为一致，随着试验时间的增加，自然腐蚀电位先增加后减小，说明就电化学规律而言，二者之间存在相关性。将室内加速2个周期和自然环境曝露12个月的腐蚀产物进行XRD谱峰对比，从图中可以看出，无论是室内加速还是自然环境曝露试验，腐蚀产物主要为Fe3O4，存在有少量的α-FeOOH和γ-FeOOH，腐蚀产物的结构和成分均相同。由失重曲线可以发现，室内加速腐蚀和自然曝露的腐蚀失重均呈幂指数规律变化，且两者规律差别不大，对试样的腐蚀失重数据进行回归分析，拟合方程为：
△W＝0.0104t0.5101 (1-3)
△W：腐蚀失重率
t：自然曝露试验时间，单位为月
由以上分析可知，通过公式(1-1)、(1-2)可快速、简单地确定室内加速倍率，对低合金耐蚀钢的寿命进行快速评估。室内加速腐蚀试验与自然环境曝露试验具有良好的相关性和模拟性，证明通过该方法对低合金耐蚀钢进行腐蚀寿命评估具有可靠性。

Claims (5)

1.一种低合金耐蚀钢大气腐蚀的寿命评估方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：确定腐蚀寿命模型参数；
选择一定试验周期的自然曝露或模拟腐蚀试样和室内加速腐蚀试样，计算试样的面积和腐蚀裕量，确定腐蚀预测寿命模型参数K2和K3；
步骤2：对自然环境曝露或模拟腐蚀试样和室内加速腐蚀试样的电化学测试结果进行拟合计算，得出相应的电化学腐蚀数据：自然环境曝露或模拟腐蚀状态Rpa，室内加速腐蚀状态下材料动电位极化电阻Rpe以及室内加速腐蚀电流密度
Figure FDA0002260914120000011
步骤3：根据腐蚀寿命模型参数和电化学腐蚀数据，采用如下公式进行腐蚀寿命预测评估：
Figure FDA0002260914120000012
Figure FDA0002260914120000013
其中，
Figure FDA0002260914120000014
为室内加速腐蚀电流密度；
K2为
Figure FDA0002260914120000015
的校准系数；
K为室内加速腐蚀试样的加速倍率；
Figure FDA0002260914120000016
Da为自然环境曝露时间，De为加速试验时间；
Rpa、Rpe分别为自然环境曝露和室内加速腐蚀试样的极化电阻；
A为试样有效面积；
Δσs为试样腐蚀裕量；
Ta、Te分别为自然环境实际腐蚀寿命和室内加速腐蚀预估腐蚀寿命。
2.如权利要求1所述的低合金耐蚀钢大气腐蚀的寿命评估方法，其特征在于采用三电极体系进行动电位极化测试，试样为工作电极、饱和甘汞电极为参比电极、铂片为辅助电极。
3.如权利要求2所述的低合金耐蚀钢大气腐蚀的寿命评估方法，其特征在于动电位极化测试扫描速率为0.5mV/s，扫描范围为-0.5V～1.0V。
4.如权利要求1所述的低合金耐蚀钢大气腐蚀的寿命评估方法，其特征在于实验室加速腐蚀测试溶液采用3.5％NaCl+0.01mol/L NaHSO3+0.01mol/L HNO3。
5.如权利要求1所述的低合金耐蚀钢大气腐蚀的寿命评估方法，其特征在于实验室加速腐蚀测试试验温度为40±2℃，RH为90％，连续盐雾时间为20min，下浸和干燥时间分别为20min和80min。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109856037A (zh) * 2019-01-08 2019-06-07 浙江锋源氢能科技有限公司 一种金属双极板长期稳定性的测定方法
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CN112132182A (zh) * 2020-08-20 2020-12-25 上海大学 一种基于机器学习快速预测三元金合金电阻率的方法
CN112414929A (zh) * 2020-11-09 2021-02-26 中国兵器工业第五九研究所 一种金属腐蚀评估方法、装置、系统及电子设备
CN112697691A (zh) * 2021-01-15 2021-04-23 中国人民解放军海军航空大学青岛校区 一种航空合金钢服役环境下腐蚀损伤分布规律的研究方法
CN113138158A (zh) * 2021-05-07 2021-07-20 全球能源互联网研究院有限公司 一种金属材料耐腐蚀寿命预测方法、装置及电子设备
CN113588528A (zh) * 2021-07-02 2021-11-02 北京航空航天大学 一种考虑自然环境动态特性的金属大气腐蚀预测方法
CN113740140A (zh) * 2021-07-30 2021-12-03 淮浙电力有限责任公司凤台发电分公司 一种火电厂用铁素体钢焊接接头的失效风险等级获取方法
CN113866533A (zh) * 2021-08-25 2021-12-31 广东电网有限责任公司广州供电局 电网设备的电气性能检测方法、装置、计算机设备和介质
CN114441425A (zh) * 2021-12-10 2022-05-06 航天科工防御技术研究试验中心 一种室内加速环境谱试验的腐蚀数据预测方法

Cited By (14)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109856037B (zh) * 2019-01-08 2021-09-10 浙江锋源氢能科技有限公司 一种金属双极板长期稳定性的测定方法
CN109856037A (zh) * 2019-01-08 2019-06-07 浙江锋源氢能科技有限公司 一种金属双极板长期稳定性的测定方法
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CN111982799A (zh) * 2020-08-24 2020-11-24 中国人民解放军海军航空大学青岛校区 一种积木式飞机结构件大气腐蚀预测方法
CN112414929A (zh) * 2020-11-09 2021-02-26 中国兵器工业第五九研究所 一种金属腐蚀评估方法、装置、系统及电子设备
CN112697691A (zh) * 2021-01-15 2021-04-23 中国人民解放军海军航空大学青岛校区 一种航空合金钢服役环境下腐蚀损伤分布规律的研究方法
CN113138158A (zh) * 2021-05-07 2021-07-20 全球能源互联网研究院有限公司 一种金属材料耐腐蚀寿命预测方法、装置及电子设备
CN113138158B (zh) * 2021-05-07 2024-02-06 全球能源互联网研究院有限公司 一种金属材料耐腐蚀寿命预测方法、装置及电子设备
CN113588528A (zh) * 2021-07-02 2021-11-02 北京航空航天大学 一种考虑自然环境动态特性的金属大气腐蚀预测方法
CN113740140A (zh) * 2021-07-30 2021-12-03 淮浙电力有限责任公司凤台发电分公司 一种火电厂用铁素体钢焊接接头的失效风险等级获取方法
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CN113866533A (zh) * 2021-08-25 2021-12-31 广东电网有限责任公司广州供电局 电网设备的电气性能检测方法、装置、计算机设备和介质
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