[发明专利]模拟低合金钢在重工业污染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重工业污染大气环境下腐蚀过程的试验方法。

背景技术

低合金钢是建筑、机械、交通运输工具、常规武器等最基本的结构材料，从原材料库存，零部件加工和装配，成品的运输和储存，到最后的服役过程，它们都会遭到不同程度的大气腐蚀，导致性能下降和服役寿命缩短。研究低合金钢大气腐蚀的传统方法有户外暴露试验和室内加速腐蚀试验。在大气腐蚀试验站进行户外暴露试验是研究低合金钢大气腐蚀的传统方法，但这需要很长时间完成。与之相比，室内加速腐蚀试验耗时短，可用来推测户外长期暴露试验结果，预测低合金钢的使用寿命。王振尧等(腐蚀科学与防护技术16[2](2004)70)以0.01mol·L^-1NaHSO₃+0.001mol·L^-1NaCl为腐蚀介质，较好地模拟了低合金钢在工业大气环境中的腐蚀。张全成等(材料保护35[3](2002)21)以3.5％wt的NaCl溶液为腐蚀介质，模拟了低合金钢在海洋大气环境中的腐蚀行为。大量研究发现不同的大气环境下低合金钢的腐蚀速率、腐蚀形貌、腐蚀产物和腐蚀机理相差很大。目前还没有关于模拟低合金钢在重工业污染大气环境下的腐蚀研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟低合金钢在重工业污染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：

一种模拟低合金钢在重工业污染大气环境腐蚀过程的试验方法，以低合金钢为试验材料，以0.01-1％体积浓度的SO₂气氛为腐蚀介质，温度为25℃，相对湿度为饱和湿度，试验时间为6-48小时。

本发明中，SO₂的体积百分比浓度可以如下：

表1 SO₂的体积浓度

本发明的优点及有益效果是：

(1)采用本发明的试验方法具有显著的加速性：几十倍至几百倍。

(2)采用本发明获得的腐蚀产物与户外暴露的相一致，都主要由α-FeOOH、γ-FeOOH、无定性的δ-FeOOH、硫酸盐和亚硫酸盐组成，腐蚀产物中都含有大量的S元素，说明在重工业污染大气环境中酸性污染物SO₂加速了低合金钢的腐蚀。

(3)重复试验证明具有很好的再现性。

(4)本发明具有模拟性、加速性和重现性，可以此来研究各种低合金钢在重工业污染大气腐蚀过程，快速评价和预测重工业污染大气腐蚀性，为合理选材和选用合适的防护方法提供依据。

附图说明

图1为室内不同SO₂浓度条件下，碳钢试验6小时后腐蚀产物的X-射线衍射谱。

图2为室内不同SO₂浓度条件下，碳钢试验6小时的腐蚀速率。

图3为室内0.05％SO₂气氛条件下，碳钢试验不同时间后腐蚀产物的X-射线衍射谱。

图4为碳钢暴露在沈阳工业大气环境中的腐蚀速率随时间变化。

图5为碳钢暴露在沈阳工业大气环境2年锈层中S元素的分布。其中，(a)锈层形貌；(b)S元素浓度说明；(c)S元素在锈层中的分布。

图6为碳钢暴露在沈阳工业大气环境中不同时间的腐蚀产物的X-射线衍射谱。

具体实施方式

本发明建立了一种模拟低合金钢在重工业污染大气环境下腐蚀过程的试验方法。所要解决的技术问题是必须满足模拟性、加速性和重现性三个基本条件。本发明中所述的重工业污染大气环境主要特点是大气中SO₂含量高、降尘量大。

试验使用的低合金钢化学成分见表2，根据标准GB/T 6464-1997，进行样品准备。加速试验失重分析的试样尺寸为50mm(长)×25mm(宽)×3mm(厚)，所有样品经丙酮擦洗，酒精脱水后置于干燥器中，24小时后对试样进行称量，精确至0.1mg。锈层分析试样尺寸为10mm(长)×10mm(宽)×3mm(厚)。截面试样采用环氧树脂常温镶嵌。

表2试验材料的化学成分(wt％)