[发明专利]一种高精度浸盐热腐蚀试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热腐蚀试验方法，特别是一种高精度浸盐热腐蚀试验方法。

背景技术

金属材料在高温(600～1200℃)环境中工作时，经常由于燃料中含有的杂质，如硫、钾、钠、钒等，在燃烧时形成如SO₂、SO₃、H₂S、V₂O₅、CO、CO₂等气体与空气中的氧、NaCl等反应而加速材料的腐蚀。特别是，随着燃气轮机在发电、舰船等工业中的广泛应用，低质燃料和海洋大气的共同作用，往往会引起金属材料的加速腐蚀，有时甚至造成灾难性的事故。上述腐蚀现象可以总结为：金属或合金表面沉积熔融盐(NaCl、Na₂SO₄)而引起腐蚀，这种腐蚀如今被广泛称为热腐蚀。

因此对金属材料的抗热腐蚀性能进行评定，进而确定材料的抗热腐蚀性能的水平是很有意义的。

发明内容

本发明提供了一种高精度浸盐热腐蚀试验方法，该方法可以准确称量热腐蚀过程中的质量增量，使试验数据的可信度更高。

本发明提供的一种高精度浸盐热腐蚀试验方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)试验准备工作：

选用恒重氧化铝坩埚和固定尺寸的热腐蚀样品，要求样品的体积小于选用氧化铝坩埚的四分之一，样品表面光洁度要达到Ra为2.5微米；

根据样品材料的使用温度选择适当的试验温度，在试验温度下空烧马弗炉至少40h，空烧后清理炉膛内的脱落物质，防止在热腐蚀试验过程中掉落坩埚中；

氧化铝坩埚在1100℃空烧至少40h后，选取内壁及边缘光滑的坩埚待用；

选用大小两种烧杯，大烧杯体积要大于腐蚀样品体积的1000倍，小烧杯体积要大于腐蚀样品体积的20倍，用酒精清洗烧杯内外壁，吹干后称量重量并记录称重数据后待用；

选取保温时间；

(2)试验过程：

首先将样品用丙酮超声清洗5～10分钟，后用酒精超声清洗1～3分钟，取出吹干后测量尺寸，称量重量。

然后将样品放入恒重氧化铝坩埚中，样品放置高度应低于坩埚深度的二分之一，用盐添满坩埚，等箱式马弗炉升温到设定温度后，放入装有样品和盐的坩埚，待温度稳定到设定温度后开始记录时间，每隔一定周期重新加盐，加盐周期一般为5～10小时；到达试验设定的保温时间后用坩埚钳取出坩埚，取出过程中只允许坩埚钳接触坩埚外壁，防止取放坩埚过程中混入其它物质，取出坩埚放在玻璃器皿中空冷，以防止灰尘落入；冷却后向坩埚中加入蒸馏水，要确保无液体溢出，加入蒸馏水后将坩埚置于密封的玻璃皿中静置，冷却到室温后将样品和液体一起倒入恒重的大烧杯中，按以上操作反复清洗坩埚至少10次，每次冲洗的液体都装入大烧杯中，最后 要用装有蒸馏水的洗瓶冲洗坩埚内壁，冲洗的液体置入大烧杯中；向大烧杯中加入蒸馏水使液体达到大烧杯容量的60％～90％，然后将大烧杯放入温度为70～90℃的恒温水域中静置30～50min。

之后用镊子从大烧杯中取出大块样品，置于烧杯口的上部，用装有蒸馏水的洗瓶冲洗样品2～3次，将样品放入恒重小烧杯中，放在密封玻璃皿中待用；将大烧杯中的溶液用定量滤纸过滤，并用蒸馏水冲洗大烧杯中腐蚀残留物到滤纸上，然后用蒸馏水冲洗滤纸上的残留腐蚀产物5～10次，将腐蚀产物冲洗到小烧杯中，最后将小烧杯放入烘干箱中烘干后取出，称重并记录数据；

试验中每个样品的处理完全按照以上相同的试验步骤进行，每个样品对应一个不同的保温时间；

(3)计算：

将所得试验数据代入以下公式：

表面积公式：S_表＝2×(长×宽+宽×高+长×高)÷100

其中S_表-样品表面积，单位cm²；长、宽、高-样品边长，单位mm；

质量增量：Δm＝m_后-m_前

其中Δm-质量增量，m_前-腐蚀前质量，m_后-腐蚀后质量，单位均为mg；

单位面积的质量增量：Δm′＝Δm/S_表

其中Δm′-单位面积的质量增量，单位mg/cm²；

以保温时间为横坐标，单位面积质量增量为纵坐标，绘制样品合金的热腐蚀动力学曲线图，再利用origin8.0软件线性模拟该曲线图中的数据点，得出样品合金的增重曲线方程，所得方程的斜率即为该合金的热腐蚀速率。