棚下环境腐蚀加速环境谱编制及当量加速因子修正方法

技术领域

本发明属于金属腐蚀试验领域，具体涉及一种棚下环境腐蚀加速环境谱编制及当量加速因子修正方法。

背景技术

金属腐蚀是一种不可避免的自然现象，会导致材料破坏，从而引起设施设备的结构损伤和功能失效，缩短使用寿命，对经济造成的损失巨大。腐蚀试验是研究金属材料腐蚀行为及腐蚀规律的常用做法，可分为现场试验和室内加速试验。现场试验可分为现场实物试验和现场挂片试验，按照局部环境特征又可分为户外暴晒环境和棚下环境。

现场试验可以获得金属材料在自然环境下的腐蚀数据和特征，评价金属材料在自然环境下的耐蚀性能，其优点是能够反映现场真实情况，所得的数据直观、可靠，但是现场试验时间周期长、试验区域性强，而且试验结果是多种环境因素共同作用的反映，不利于试验结果的推广和应用，所以室内加速试验是研究大气腐蚀强有力的手段。主要采用的室内加速试验方法有：湿热试验法、盐雾试验、周期喷雾复合腐蚀试验、干湿周浸循环试验、人工加速老化试验等，目前加速试验已从单一环境因素项多因子复合加速试验的方向发展。但是，室内加速试验重现试验结果难，模拟自然环境下材料腐蚀准确性差，主要原因在于加速环境谱设计与现场实际服役环境结合不紧密，当量加速因子确定方法单一，材料分类不明确，当量加速因子不合理。现实环境中，户外暴晒环境和棚下环境的金属腐蚀速度有很大区别，并且不同类型的金属在两种环境的腐蚀速度有所不同，有时甚至腐蚀速度快慢相反，例如金属A在户外暴晒环境比棚下环境快的多，而金属B在户外暴晒环境腐蚀速度反而比棚下环境慢得多。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何提供一种棚下环境腐蚀加速环境谱编制及当量加速因子修正方法，以解决室内加速试验重现试验结果难，模拟自然环境下材料腐蚀准确性差的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种棚下环境腐蚀加速环境谱编制及当量加速因子修正方法，该方法包括如下步骤：

步骤S1、编制棚下环境谱；

步骤S2、根据棚下环境谱设计加速试验程序，编制加速环境谱；

步骤S3、对棚下环境谱、加速环境谱进行当量折算，初步得到当量加速因子α

步骤S4、开展棚下试验及对应的加速试验，对比试验数据；

步骤S5、利用可定量试验数据，修正得到当量加速因子为α

(三)有益效果

本发明提出一种棚下环境腐蚀加速环境谱编制及当量加速因子修正方法，本发明的技术效果和优点：针对棚下环境使用的金属材料，提出了一种金属腐蚀加速环境谱编制及当量加速因子修正方法，该方法结合了当量折算法和腐蚀程度对比法，增加了当量加速因子的准确性，用于金属材料的加速试验，有利于棚下环境金属材料腐蚀程度准确评价和腐蚀规律预测。

附图说明

图1为某棚下区域分级环境年谱图；

图2为某棚下区域大气环境年谱图；

图3为本发明的一周期的加速试验程序及加速环境谱。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明目的主要是针对棚下环境使用的金属材料，提出金属腐蚀加速环境谱编制及当量加速因子修正方法，结合了当量折算法和腐蚀程度对比法，增加了当量加速因子计算的准确性，可用于棚下环境金属材料腐蚀程度评价和腐蚀规律预测。

本发明涉及金属腐蚀试验领域，具有为一种棚下环境腐蚀加速环境谱编制及当量加速因子修正方法。主要步骤包括：(1)收集温度、相对湿度、凝露时间以及大气污染介质数据，例如Cl

为了达到上述目的，本发明提出以下技术方案：

一种棚下环境腐蚀加速环境谱编制及当量加速因子修正方法，包括以下步骤：

步骤S1、编制棚下环境谱；

步骤S2、根据棚下环境谱设计加速试验程序，编制加速环境谱；

步骤S3、对棚下环境谱、加速环境谱进行当量折算，初步得到当量加速因子α

步骤S4、开展棚下试验及对应的加速试验；

步骤S5、利用可定量试验数据，修正得到当量加速因子为α

进一步地，步骤S1包括：通过收集棚下环境一年周期温度、相对湿度、雾及凝露、盐雾等环境要素的作用时间形成分级环境年谱和大气环境年谱；

进一步地，步骤S2所述设计加速试验程序包括：试验采用盐雾-干燥-湿热循环的方式在循环盐雾试验箱进行，每周期试验时间T为6h或8h，每个循环盐雾时间、干燥时间、湿热时间参考棚下环境谱确定。相对湿度、雾及凝露作用时间越少，干燥时间占比越少，但时间一般不低于30min；污染介质越高，盐雾时间占比越高。

进一步地，所述盐雾试验阶段，试验条件为：温度设为40℃，溶液为5％NaCl+稀H

进一步地，干燥试验阶段，试验条件为：温度设为60℃，湿度<30％RH；从盐雾至干燥转换时间30min内，从干燥至湿热转换时间30min内；

进一步地，湿热试验阶段，试验条件为：温度40℃，湿度90％RH。

进一步地，步骤S3对棚下环境谱、加速环境谱进行当量折算，包括：基于当量折算法，根据棚下环境谱、金属材料在不同温湿度组合与标准潮湿空气的腐蚀电流折算系数，将棚下试验一年的作用时间折算为标准潮湿空气作用时间t

进一步地，所述标准潮湿空气的环境条件包括：温度40℃，湿度90％RH。所述t

进一步地，步骤S4所述开展棚下试验及对应的加速试验，对比试验数据包括：在棚下环境现场挂片试验一年，试验周期不少于4个，包括1个月、3个月、6个月、12个月，每周期平行样不少于5个。根据加速试验总时间，取样周期应对应棚下试验时间设置，一般就近整循环周期结束后取样。

进一步地，步骤S5所述利用可定量试验数据修正当量加速因子，包括：可定量试验数据指检测得到的重量、腐蚀深度、腐蚀大小以及电化学阻抗等测试数据。根据金属典型的腐蚀类型，区分均匀腐蚀和局部腐蚀，通过现场棚下试验和室内加速试验腐蚀失重、腐蚀深度等可定量试验数据修正当量加速因子，优化加速试验程序。

实施例1：

本实施例提供了一种棚下环境腐蚀加速环境谱编制及当量加速因子修正方法。

步骤1：编制棚下环境谱。收集棚下环境一年周期温度、相对湿度、雾及凝露、盐雾等环境要素的作用时间形成分级环境年谱和大气环境年谱，如图1、图2所示。

步骤2：设计加速试验程序，编制加速环境谱。试验对象为Q235钢，试验采用盐雾-干燥-湿热循环的方式在循环盐雾试验箱进行，每周期时间6h,每周期加速试验程序和加速环境谱如图3所示。

步骤3：对棚下环境谱、加速环境谱进行当量折算。根据表1中Q235钢潮湿空气与标准潮湿空气的折算系数、步骤1中图1棚下区域分级环境年谱以及图2棚下区域大气环境年谱，计算出：棚下环境一年潮湿空气对Q235钢的作用相当于温度40℃，相对湿度90％的标准潮湿空气的作用时间1152.7h；在Cl

表1潮湿空气与标准潮湿空气的折算系数

基于当量折算法，针对Q235钢，5％NaCl溶液对应的标准潮湿空气的折算系数χ

步骤4：开展棚下试验及对应的加速试验。加速试验循环就近设置为108个循环，取样检测时机设为9个、27个、54个循环、108个循环后，分别对应棚下1个月、3个月、6个月、12个月，每周期平行样5个，在现场和室内分别开展棚下试验和加速试验。试验前后检测获取重量、宏观形貌、微观形貌、腐蚀产物、电化学阻抗等数据进行对比。

步骤5：利用可定量试验数据修正当量加速因子。Q235钢腐蚀类型为均匀腐蚀，以试件腐蚀失重为主要参考量对当量加速因子进行修正，结合形貌数据、电化学阻抗等进行Q235钢的腐蚀评价。对比表2中的腐蚀试验数据，构建拟合函数，对应棚下环境Q235钢12个月的腐蚀失重，室内加速试验需要9.5天，因此，可将当量加速因子修正为α

表2 Q235钢各试验组平均失重列表

实施例2：

步骤1：编制棚下环境谱。收集棚下环境一年周期温度、相对湿度、雾及凝露、盐雾等环境要素的作用时间形成分级环境年谱和大气环境年谱，年谱图如图1、图2所示。

步骤2：设计加速试验程序，编制加速环境谱。试验对象为304不锈钢，试验采用盐雾-干燥-湿热循环的方式在循环盐雾试验箱进行，每周期试验时间6h,每周期加速试验程序和加速环境谱如图3所示。

步骤3：对棚下环境谱、加速环境谱进行当量折算。根据表3中304不锈钢潮湿空气与标准潮湿空气的折算系数、步骤1中图1棚下区域分级环境年谱以及图2棚下区域大气环境年谱，计算出：棚下环境一年潮湿空气对304不锈钢的作用相当于温度40℃，相对湿度90％的标准潮湿空气的作用时间1187.8h；在Cl

表3潮湿空气与标准潮湿空气的折算系数

基于当量折算法，针对304不锈钢，5％NaCl溶液对应的标准潮湿空气的折算系数χ

步骤4：开展棚下试验及对应的加速试验。加速试验循环设置为88个循环，取样检测时机设为7个、22个、44个、88个循环后，分别对应现场1个月、3个月、6个月、12个月，每周期平行样5个，在现场和室内分别开展棚下试验和加速试验。试验前后检测获取腐蚀深度、宏观形貌、微观形貌、腐蚀产物、电化学阻抗等数据。

步骤5：利用可定量试验数据修正当量加速因子。304不锈钢腐蚀类型为微孔腐蚀，以试件5处最深腐蚀的平均腐蚀深度为主要参考量对当量加速因子进行修正，结合形貌数据、电化学阻抗等进行钢的腐蚀评价。对比表4中的腐蚀试验数据，构建拟合函数，对应棚下环境304不锈钢12个月的腐蚀深度，室内加速试验需要53.26天，因此，可将当量加速因子修正为α

表4 304不锈钢各试验组平均失重列表

本发明提出一种棚下环境腐蚀加速环境谱编制及当量加速因子修正方法，本发明的技术效果和优点：针对棚下环境使用的金属材料，提出了一种金属腐蚀加速环境谱编制及当量加速因子修正方法，该方法结合了当量折算法和腐蚀程度对比法，增加了当量加速因子的准确性，用于金属材料的加速试验，有利于棚下环境金属材料腐蚀程度准确评价和腐蚀规律预测。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。