海島環(huán)境下金屬設(shè)備防腐性能的測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種海島環(huán)境下金屬設(shè)備防腐性能的測試方法，具體包括以下步驟：A.測試帶涂層金屬試樣的動電位極化曲線，擬合帶涂層金屬試樣的交流阻抗譜和自腐蝕電位；B.對帶涂層金屬試樣進(jìn)行鹽霧模擬實驗，記錄涂層表面的腐蝕情況；C.根據(jù)步驟A和步驟B綜合評析帶涂層金屬試樣的抗腐蝕性能。本發(fā)明采用動電位極化和電化學(xué)阻抗譜對帶涂層金屬設(shè)備進(jìn)行了防腐性能的電化學(xué)性能測試，采用鹽霧試驗?zāi)M了海島環(huán)境下帶涂層金屬設(shè)備的腐蝕過程，通過上述兩步驟的實驗結(jié)果可以選擇不同海島環(huán)境下金屬設(shè)備的最合適涂層，從而為變電站的可靠運行提供保障。
【專利說明】
海島環(huán)境下金屬設(shè)備防腐性能的測試方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及實驗室模擬測試技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種金屬防腐性能的測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬腐蝕是金屬的一種自發(fā)破壞過程，其危害不僅在于金屬本身受到損害，更重要的是還會對金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，降低金屬設(shè)備的強度可靠性。特別是在沿海、沙漠、酸雨等惡劣環(huán)境下，金屬的腐蝕速度大大加快，為了提高金屬的防腐蝕性能，通常在金屬表面鍍一層金屬或合金，或在其上進(jìn)行涂裝，從而實現(xiàn)對金屬基體進(jìn)行電化學(xué)或涂層保護(hù)。
[0003]隨著電力工業(yè)的發(fā)展，在電廠的工作發(fā)展的同時，關(guān)于一些材料、構(gòu)筑物和設(shè)備的腐蝕問題也隨之出現(xiàn)，特別是在海島環(huán)境下，由于溫度、濕度和鹽度都很高的海島環(huán)境為金屬設(shè)備提供了一個極易使其腐蝕的溫床，因此海島環(huán)境下變電站中的金屬設(shè)備對腐蝕性提出了更高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種實驗室內(nèi)對金屬設(shè)備防腐性能進(jìn)行測試的方法，能夠在真實模擬海島環(huán)境的情況下，對帶涂層金屬設(shè)備的防腐性能進(jìn)行測試，為給金屬設(shè)備選擇性能優(yōu)越的涂層提供可靠依據(jù)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。
[0006]海島環(huán)境下金屬設(shè)備防腐性能的測試方法，具體包括以下步驟:
A.測試帶涂層金屬試樣的動電位極化曲線，擬合帶涂層金屬試樣的交流阻抗譜和自腐蝕電位；
B.對帶涂層金屬試樣進(jìn)行鹽霧模擬實驗，記錄涂層表面的腐蝕情況；
C.根據(jù)步驟A和步驟B綜合評析帶涂層金屬試樣的抗腐蝕性能。
[0007]上述海島環(huán)境下金屬設(shè)備防腐性能的測試方法，步驟A具體包括以下內(nèi)容:
Al.將帶涂層金屬試樣放置在三電極測試系統(tǒng)中，以帶涂層金屬試樣作為工作電極，選取帶涂層金屬試樣I cm2面積作為測試面，三電極測試系統(tǒng)中的鉑電極作為輔助工作電極，飽和甘汞電極作為參比電極；
A2.將帶涂層金屬試樣放在3.5%氯化鈉溶液的腐蝕介質(zhì)當(dāng)中；
A3.初始延遲60s，以I mV/s的掃描速度，從自腐蝕電位0.2V逐步增強電流密度，掃描30分鐘內(nèi)金屬試樣涂層的極化動電位，采用CVi ew軟件中的Taf e I模式進(jìn)行擬合形成帶涂層金屬試樣的動電位極化曲線；
A4.向工作電極施加幅值為5mV、頻率為10 MHz?100 kHz范圍內(nèi)的正弦波激勵信號，在Zs impwin軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，解析出帶涂層金屬試樣的交流阻抗譜和自腐蝕電位。
[0008]上述海島環(huán)境下金屬設(shè)備防腐性能的測試方法，步驟A5中的動電位極化曲線包括陽極極化曲線和陰極極化曲線。
[0009]上述海島環(huán)境下金屬設(shè)備防腐性能的測試方法，步驟B具體包括以下內(nèi)容: B1.將帶涂層金屬試樣放置在鹽霧試驗箱里；
B2.鹽霧試驗中使用的溶液為0.35%硫酸銨溶液和0.05%氯化鈉的混合溶液，調(diào)制pH值為5.0-5.4;
B3.在一個試驗周期后，記錄帶涂層金屬試樣的表面腐蝕情況。
[0010]上述海島環(huán)境下金屬設(shè)備防腐性能的測試方法，步驟B3中所述的一個試驗周期包括兩個階段，第一階段為求解速度為0.5-1.5ml/h、溫度為24±2°C條件下一個小時的噴霧，第二階段為空氣壓力為193.06kpa、試驗箱壓力為103.425kpa、溫度為35°C的環(huán)境下一小時的干燥。
[0011 ]由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明所取得技術(shù)進(jìn)步如下。
[0012]本發(fā)明采用動電位極化和電化學(xué)阻抗譜對帶涂層金屬試樣進(jìn)行了防腐性能的電化學(xué)性能測試，采用鹽霧試驗?zāi)M了海島環(huán)境下帶涂層金屬設(shè)備的腐蝕過程，通過上述兩步驟的實驗結(jié)果可以選擇不同海島環(huán)境下金屬設(shè)備的最合適涂層，從而為變電站的可靠運行提供保障。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實施例中所述三種涂層的動電位極化曲線；
圖2為本發(fā)明實施例中所述三種涂層的腐蝕圖。
[0014]其中:圖1中Ia為熱浸滲鋁的動電位極化曲線，Ib為熱浸鍍鋁的動電位極化曲線，
Ic為熱浸鍍鋅的動電位極化曲線；
圖2a為熱浸滲鋁涂層的腐蝕圖，圖2b為熱浸鍍鋅涂層的的腐蝕圖，圖2c為熱浸鍍鋁涂層的的腐蝕圖。
【具體實施方式】
[0015]下面將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016]—種海島環(huán)境下金屬設(shè)備防腐性能的測試方法，用于測試不同涂層在不同環(huán)境下的腐蝕情況，從而為金屬設(shè)備在特定海島環(huán)境下選擇合適的涂層提供理論依據(jù)。該方法具體包括以下步驟:
A.測試帶涂層金屬設(shè)備的動電位極化曲線，擬合帶涂層金屬設(shè)備的交流阻抗譜和自腐蝕電位。本實施例中選擇三種不同涂層的金屬設(shè)備進(jìn)行測試，三種涂層包括熱浸鍍鋁、熱浸鍍鋅和熱浸滲鋁。
[0017]本步驟具體包括以下內(nèi)容:
Al.將帶涂層金屬試樣放置在三電極測試系統(tǒng)中，以帶涂層金屬試樣作為工作電極，選取帶涂層金屬試樣I cm2面積作為測試面，三電極測試系統(tǒng)中的鉑電極作為輔助工作電極，飽和甘汞電極作為參比電極。
[0018]A2.將帶涂層金屬試樣放在3.5%氯化鈉溶液的腐蝕介質(zhì)當(dāng)中。
[0019]A3.初始延遲60s，以I mV/s的掃描速度，從自腐蝕電位0.2V逐步增強電流密度，掃描30分鐘內(nèi)金屬試樣涂層的極化動電位，采用CView軟件中的Taf el模式進(jìn)行擬合形成帶涂層金屬試樣的動電位極化曲線。
[0020]A4.向工作電極施加幅值為5mV、頻率為10 MHz?100 kHz范圍內(nèi)的正弦波激勵信號，在Zsimpwin軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，解析出帶涂層金屬試樣的交流阻抗譜和自腐蝕電位。本實施例中，正弦波激勵信號的頻率選擇I MHz。
[0021]動電位極化曲線包括陽極極化曲線和陰極極化曲線。
[0022]圖1為三種涂層的動電位極化曲線，從圖中可以看出，在相同腐蝕條件，三種涂層的陽極極化曲線光滑，表明正極動力學(xué)溶解迅速;但對于陰極極化曲線，熱浸滲鋁涂層和熱浸鍍鋅涂層有一定比率的陰極析氫，來保護(hù)基體免受腐蝕，表明熱浸滲鋁涂層和熱浸鍍鋅涂層相對于熱浸鍍鋁涂層有較好的耐腐蝕性能。
[0023]根據(jù)CView軟件中曲線的擬合數(shù)據(jù)，可以清楚地看到三種涂層的腐蝕電位差(Ecorr)，從數(shù)據(jù)中可以看出熱浸滲鋁涂層是熱力學(xué)穩(wěn)定的，此外，在相同腐蝕條件，熱浸滲招涂層的低頻阻抗的模值最高，其熱力學(xué)最為穩(wěn)定，具有較少的傾向性。Zsimpwin軟件擬合數(shù)據(jù)顯示熱浸滲鋁涂層的自腐蝕電位最低，在三中涂層中耐蝕性最好。
[0024]結(jié)合動電位極化曲線和擬合數(shù)據(jù)可以看出，熱浸鍍鋁涂層和熱浸鍍鋅涂層的內(nèi)層阻抗值高于外層，影響其耐腐蝕性，而熱浸滲鋁涂層的電化學(xué)阻抗的擬合值和極化曲線接近，表明在3.5%氯化鈉溶液中的抵抗腐蝕性能最好。
[0025]B.對帶涂層金屬設(shè)備進(jìn)行鹽霧模擬實驗，記錄涂層表面的腐蝕情況。
[0026]本步驟具體包括以下內(nèi)容:
B1.將帶涂層金屬試樣放置在鹽霧試驗箱里。
[0027]B2.鹽霧試驗中使用的溶液為0.35%硫酸銨溶液和0.05%氯化鈉的混合溶液，調(diào)制pH值為5.0-5.4。本實施例中，pH值選擇為5.0，更接近海島環(huán)境中的酸值。
[0028]B3.在一個試驗周期后，記錄帶涂層金屬試樣的表面腐蝕情況。
[0029]本步驟所述的一個試驗周期包括兩個階段，第一階段為求解速度為0.5-1.5ml/h、溫度為24±2°C條件下一個小時的噴霧，第二階段為空氣壓力為193.06kpa、試驗箱壓力為103.425kpa、溫度為35°C的環(huán)境下一小時的干燥。
[0030]三個涂層的腐蝕性能在鹽霧試驗中總共經(jīng)歷1800小時的試驗，分別拍攝觀察0h、170!1、43211、60011、83511、120811、127811、180011的樣本的涂層腐蝕程度的照片，分析表面變化。經(jīng)過1800個小時的過程中，在熱浸鍍鋁、熱浸鍍鋅和熱浸滲鋁的表面上所形成的鐵銹發(fā)生了很大的變化，產(chǎn)生了不同量的銹菌，三種涂層的腐蝕情況如圖2所示，在1000倍放大的情況下可以看出，銹菌在熱浸滲鋁涂層表面的面積相對于熱浸鍍鋅涂層和熱浸鍍鋁涂層表面的腐蝕面積較小、較淺，具有較好的抗腐蝕能力。
[0031 ] C.根據(jù)步驟A和步驟B綜合評析帶涂層金屬試樣的抗腐蝕性能。
[0032]通過EIS系統(tǒng)，在Zsimpwin軟件中模擬等效電路對步驟A和步驟B的實驗結(jié)果進(jìn)行評析，發(fā)現(xiàn)孔隙度和涂層與金屬基體之間的泡沫區(qū)會根據(jù)不同的處理方式存在較大的變化，由于穩(wěn)定的氧化膜在H+和Cl—周圍的熱帶島嶼中的抗腐蝕性具有明顯的優(yōu)勢，因此熱浸鍍鋅涂層的腐蝕速率比熱浸滲鋁涂層快。
[0033]綜上試驗結(jié)果可知，熱浸滲鋁涂層的自腐蝕最低，同時熱浸滲鋁涂層具有優(yōu)良的抗大氣腐蝕性能，特別是在工業(yè)S02、H2S、N02氣體環(huán)境下。因此，在海南島的極端環(huán)境下，對于金屬設(shè)備來說，熱浸滲鋁涂層是最有效的選擇。
【主權(quán)項】
1.海島環(huán)境下金屬設(shè)備防腐性能的測試方法，其特征在于，具體包括以下步驟: A.測試帶涂層金屬試樣的動電位極化曲線，擬合帶涂層金屬試樣的交流阻抗譜和自腐蝕電位； B.對帶涂層金屬試樣進(jìn)行鹽霧模擬實驗，記錄涂層表面的腐蝕情況； C.根據(jù)步驟A和步驟B綜合評析帶涂層金屬試樣的抗腐蝕性能。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海島環(huán)境下金屬設(shè)備防腐性能的測試方法，其特征在于，步驟A具體包括以下內(nèi)容: Al.將帶涂層金屬試樣放置在三電極測試系統(tǒng)中，以帶涂層金屬試樣作為工作電極，選取帶涂層金屬試樣I cm2面積作為測試面，三電極測試系統(tǒng)中的鉑電極作為輔助工作電極，飽和甘汞電極作為參比電極； A2.將帶涂層金屬試樣放在3.5%氯化鈉溶液的腐蝕介質(zhì)當(dāng)中； A3.初始延遲60s，以I mV/s的掃描速度，從自腐蝕電位0.2V逐步增強電流密度，掃描30分鐘內(nèi)金屬試樣涂層的極化動電位，采用CVi ew軟件中的Taf e I模式進(jìn)行擬合形成帶涂層金屬試樣的動電位極化曲線； A4.向工作電極施加幅值為5mV、頻率為10 MHz?100 kHz范圍內(nèi)的正弦波激勵信號，在Zs impwin軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，解析出帶涂層金屬試樣的交流阻抗譜和自腐蝕電位。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海島環(huán)境下金屬設(shè)備防腐性能的測試方法，其特征在于，步驟A5中的動電位極化曲線包括陽極極化曲線和陰極極化曲線。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海島環(huán)境下金屬設(shè)備防腐性能的測試方法，其特征在于，步驟B具體包括以下內(nèi)容: B1.將帶涂層金屬試樣放置在鹽霧試驗箱里； B2.鹽霧試驗中使用的溶液為0.35%硫酸銨溶液和0.05%氯化鈉的混合溶液，調(diào)制pH值為5.0-5.4; B3.在一個試驗周期后，記錄帶涂層金屬試樣的表面腐蝕情況。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海島環(huán)境下金屬設(shè)備防腐性能的測試方法，其特征在于，步驟B3中所述的一個試驗周期包括兩個階段，第一階段為求解速度為0.5-1.5ml/h、溫度為24±2 °C條件下一個小時的噴霧，第二階段為空氣壓力為193.06kpa、試驗箱壓力為.103.425kpa、溫度為35°C的環(huán)境下一小時的干燥。
【文檔編號】G01N17/02GK106018262SQ201610347129
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】花廣如, 李文浩, 郭陽陽
【申請人】華北電力大學(xué)（保定）