[发明专利]基于物质传递动力学模型的金属大气腐蚀速率预测算法

说明书

本发明公开了一种基于物质传递动力学模型的金属大气腐蚀速率预测算法，其适用于以温度、湿度及盐雾浓度这些环境因素为主要影响因素的金属大气腐蚀速率预测，其包括如下步骤：步骤S1：测量计算影响腐蚀速率的关键环境因素；步骤S2：将环境因素进行转化计算，得到步骤S3中相关参数的理论值；步骤S3：根据液膜下氧的溶解及扩散模型即物质传递动力学模型，推测计算腐蚀电化学反应速率。本发明基于现有成熟的金属腐蚀电化学理论与热力学规律建立金属大气腐蚀与气象因子之间的动力学模型，能根据气象环境数据计算各地区的大气腐蚀性，给绘制腐蚀地图提供理论支持，能为金属腐蚀预测与防腐等方面提供有效的指导。

技术领域

本发明涉及金属腐蚀与防腐领域，具体涉及一种基于以环境因素为主要影响因素的物质传递动力学模型的金属大气腐蚀速率预测算法。

背景技术

由于海洋气候高温、高湿和高盐雾的苛刻环境，在该环境下运行电气设备极易发生腐蚀，引起电气性能下降、故障失效等问题，严重影响设备安全运行和使用寿命。基于腐蚀环境影响因素建立金属材料腐蚀物理模型，不仅具有学术价值，而且在用于工程建设的大气腐蚀预测方面，在根据气象等环境数据计算和确定各地区的大气腐蚀性，以至绘制腐蚀地图作为经济建设的参考依据等力面，都具有重要意义。

发明内容

本发明的发明目的在于，提供一种大气腐蚀理论模型，该模型主要阐述对于金属腐蚀过程中环境因素对腐蚀的影响，通过本发明理论模型，可针对不同腐蚀环境推测腐蚀速率。

本发明的发明目的通过如下技术方案实现：一种基于物质传递动力学模型的金属大气腐蚀速率预测算法，其适用于以温度、湿度及盐雾浓度这些环境因素为主要影响因素的金属大气腐蚀速率预测，其特征在于，其包括如下步骤：

步骤S1：测量计算影响腐蚀速率的关键环境因素；

步骤S2：将环境因素进行转化计算，得到步骤S3中相关参数的理论值；

步骤S3：根据液膜下氧的溶解及扩散模型即物质传递动力学模型，推测计算腐蚀电化学反应速率。

作为本发明的优选方案，步骤S2、S3之间，可加入如下步骤：

步骤S3a：根据盐雾沉降模型计算金属表面最大液滴厚度和/或最大沉积盐量，以确定步骤S2中相关参数的取值上限。

步骤S3a中，所述最大液滴厚度和/或最大沉积盐量通过如下方式得到：

对照环境特征测量相应条件下金属表面电解质液膜状态特性，根据铺展流体力学模型计算所述金属表面最大液滴厚度和/或最大沉积盐量。

步骤S2又包括如下步骤：

步骤S2-1：基于盐的热力学特性，将环境因素主要指温度、湿度进行量化转换，计算腐蚀发生时金属表面由NaCl潮解生成的电解质溶液性质与状态参数的理论值，包括NaCl溶液在对应环境温湿度下的溶液浓度，饱和/潮解平衡湿度，溶液密度等；

步骤S2-2：根据环境因素盐度浓度计算金属表面盐沉积量，进而计算盐潮解形成的溶液单位面积液膜厚度。

步骤S2-1中，氯化钠潮解形成的盐溶液的浓度C_NaCl(kmol·m^-3)与温度T(℃)及相对湿度RH％的关系满足以下公式：

C_NaCl＝2.37×10^-4T·RH-0.2237RH-0.0237T+22.37；

RH适用区间：[RH_sat，100)；

氯化钠饱和/潮解相对湿度RH_sat％与温度T(℃)的关系满足以下公式：

RH_sat＝-0.0327T+76.049；