[发明专利]一种测量钢在硫化氢腐蚀环境中氢致开裂性能的方法

摘要

本发明提供一种测量钢在硫化氢腐蚀环境中氢致开裂性能的方法，将钢样镀镍面朝向阳极电解池一侧安装到双电解池中，将恒电位仪的工作电极端与钢样、参比电极端与阳极电解池侧的饱和甘汞电极、辅助电极与阳极电解池侧的铂电极相连接，恒电流源负极连接钢样，正极连接阴极电解池侧铂电极。室温下在阳极电解池中加入NaOH溶液，施加恒电位极化电位，在极化电流小于1μA/cm2时，将加有NaCl的H2SO4溶液注入阴极电解池中，以0.2～20mA/cm2的电流密度开通恒电流源，并记录此时的时间；重复上述步骤，通过测量第一次和第二次氢渗透曲线之间的面积得到钢样中不可逆陷阱的贮氢容量，从而简单快速，准确安全的测量出钢在硫化氢腐蚀环境中的氢致开裂性能。

主权项

一种测量钢在硫化氢腐蚀环境中氢致开裂性能的方法，利用电化学氢渗透方法对钢中氢扩散行为进行测试，其特征在于，具体方法和步骤为：(1)测量钢样厚度L，将钢样用砂纸打磨至光亮后，分别用蒸馏水、无水乙醇和丙酮清洗；(2)采用镀镍液对钢样阳极侧面镀镍，镀镍电流5～10mA/cm2，时间为14～17min，阴极侧面不镀镍；(3)镀镍完成后，用蒸馏水冲洗钢样，吹干后将钢样放入干燥器，备用；(4)将钢样安装到双电解池中，钢样镀镍面朝向阳极电解池一侧；(5)将恒电位仪的工作电极端与钢样相连接，参比电极端与阳极电解池侧的饱和甘汞电极相连接，辅助电极与阳极电解池侧的铂电极相连接，其中，工作电极与阳极电解池和阴极电解池中铂电极的工作距离均为140mm；(6)将恒电流源的负极连接到钢样，正极连接到阴极电解池侧的铂电极；(7)室温下，在阳极电解池中加入浓度为0.2mol/L的NaOH溶液，之后施加0.15V恒电位极化电位(vs.SCE)，此时在钢样表面发生如下反应：OH‑+[H]‑e→H2O随着钢样中的[H]逐渐扩散到表面并被氧化，阳极氧化残余电流逐渐趋于稳定；(8)在极化电流小于1μA/cm2时，将加有充氢添加剂的H2SO4溶液和不同浓度NaCl溶液的混合溶液注入阴极电解池中，其中NaCl浓度为0.06～5.00mol/L，H2SO4溶液浓度为0.5mol/L，然后以0.2～20mA/cm2的电流密度开通恒电流源，并记录此时的时间为t0；此时充氢电解池内的钢样表面发生如下反应：H++e→[H][H]+[H]→H2↑[H]+M→M‑H当充氢添加剂吸附于电极表面后，使氢在钢样上的过电位升高，起到了阴极极化作用，阻碍了[H]复合成H2的去吸附过程，从而促进氢原子向钢样内部扩散；由于氢在钢样中存在一定的浓差，氢原子不断向阳极电解池一侧迁移，当氢原子到达阳极侧表面，在镍的催化及恒电位阳极极化作用下，氢原子被氧化，在回路中形成电流，并且随着时间的延长，氧化电流逐渐增高，最后达到高点的平衡状态；此时，得到钢板的第一次氢渗透曲线；(9)重复步骤(7)和步骤(8)；此时，得到钢板的第二次氢渗透曲线；(10)钢样中不可逆陷阱的贮氢容量通过测量第一次和第二次氢渗透曲线之间的面积来得到，其中B纵坐标为归一化通量J/J∞，横坐标为参数τ＝DLt/L2，t和L分别为滞后时间和试样厚度，DL为氢在无陷阱的纯铁中的扩散系数，在298K时，DL＝7.2×10‑5cm2/s。