[发明专利]模拟低合金钢在海洋工业大气环境下腐蚀过程试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及低合金钢的大气腐蚀模拟技术，特别提供了一种模拟低合金钢在海洋工业大气环境下腐蚀过程的试验方法。

背景技术

低合金钢是广泛应用于核电行业的结构材料，目前我国已建和在建核电工程大多分布在沿海地区，如大亚湾核电站、红沿河核电站等，多数核电站地处海洋大气环境，当沿海地区存在工业企业时，就会导致该区域局部大气中的微量元素发生变化，大气中除含有大量的海盐粒子，还含有一定量的工业污染物(如SO₂等)。研究表明：海盐粒子沉积和SO₂污染是导致金属材料发生严重腐蚀的主要环境因素，海洋工业大气则是最为苛刻的自然腐蚀环境之一。研究低合金钢在海洋工业大气中的腐蚀试验方法有户外暴露试验和室内加速腐蚀试验两种，其中在实际环境中户外大气暴露试验是研究低合金钢大气腐蚀的传统方法，但由于大气环境具有复杂性和多变性的特点，一般是很多腐蚀因素共同作用的结果，为进一步探讨单一因素或几种因素对金属大气腐蚀的具体影响带来困难，并且户外暴露试验周期很长，不利于深入研究。室内加速腐蚀试验与之相比，因素可操控性强，试验耗时短，并可推测户外长期暴露试验结果。目前，关于低合金钢在海洋工业大气环境下的腐蚀研究报道并不多，而模拟低合金钢在海洋工业大气环境下的腐蚀研究更是鲜有报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟低合金钢在海洋工业大气环境下腐蚀过程的试验方法，该方法具有模拟性、加速性和重现性。

本发明的技术方案如下：

以低合金钢为试验材料，将不同浓度配比的NaHSO₃和NaCl两种盐溶液预先沉积在试样表面后，按“湿润→干燥”顺序进行干湿交替试验，其中：试验温度为30℃，湿润和干燥过程均为12h，湿润和干燥过程的相对湿度分别为80％和10％，试验时间为1-42天。

本发明中，NaHSO₃和NaCl两种盐溶液的浓度的确定：

1)测量模拟地区大气的硫酸盐化速率R_SO3和海盐粒子的沉积速率R_Cl；

2)将硫酸盐化速率R_SO3和海盐粒子的沉积速率R_Cl乘以放大系数k，来计算模拟实验的试样单位面积的沉积硫和氯两种元素的质量；

3)根据以下公式(1)、(2)来计算所配溶液的浓度；

C_NaHSO3＝S×R_SO3×M_NaHSO3×k/(V×M_SO3)      (1)

C_NaCl＝S×R_Cl×M_NaCl×k/(V×M_Cl)            (2)

其中：S为试样的单个面的表面积；

R_SO3为被模拟地区实际大气的硫酸盐化速率；

R_Cl为被模拟地区海盐粒子的沉积速率；

k为放大系数，通常选10的整数倍；单位为d(天)；

V为微量进样器取盐溶液的体积；

M_NaHSO3、M_SO3、M_NaCl、M_Cl分别是四种物质NaHSO₃、SO₃、NaCl、Cl^-的摩尔质量。

本发明中，微量进样器取盐溶液的体积V以恰好均匀铺满整个试样表面为依据，保证试样表面单位面积沉积盐的质量是相等的。

式(1)和(2)中，单位面积试样表面使用的盐溶液体积：

V/S＝(1～5)×10^-2μL/mm²。

本发明中，NaHSO₃和NaCl两种盐溶液的溶剂为蒸馏水和无水乙醇按体积比1∶1混合而成。

本发明中，试验时间优选为10-30天。

本发明的优点及有益效果是：

(1)采用本发明的腐蚀产物与户外暴露的相一致，都主要由β-FeOOH、α-FeOOH、γ-FeOOH和Fe₃O₄组成。

(2)模拟试验的腐蚀失重随时间变化曲线符合户外长期腐蚀的幂函数规律。

(3)采用本发明形成的锈层和户外暴露试验形成的锈层中都含有Cl、S等外来元素。

(4)重复试验证明具有很好的再现性。