常规实验室腐蚀试验方法

关于常规实验室腐蚀试验方法第4章常规实验室腐蚀试验方法1.模拟浸泡试验全浸、半浸、间浸试验2.动态浸泡试验一般流动溶液循环流动溶液高速流动溶液转动金属试样3.控温试验等温试验传热面试验温差腐蚀试验高温高压釜试验4.氧化试验重量法容量法压力计法电阻法5.燃气腐蚀试验硫酸露点腐蚀试验碱性硫酸盐熔融腐蚀试验钒腐蚀试验第2页,共29页，2024年2月25日，星期天1.模拟浸泡试验1.1全浸1.2半浸1.3间浸第3页,共29页，2024年2月25日，星期天1.1全浸试验考虑下列因素的特殊影响作用：溶液成分

(体积波动≤±1％，介质容量：试样表面积控制在20－200ml/cm2)温度（水浴、油浴）充气状态(充气及去气）溶液流速第4页,共29页，2024年2月25日，星期天试样表面状态试样支架方法试验周期暴露后试样的清洗方法第5页,共29页，2024年2月25日，星期天1.2半浸半浸腐蚀试验也称为水线腐蚀试验。试验方法要求，与全浸基本相同关键是保持水线部位保持在固定位置上第6页,共29页，2024年2月25日，星期天1.3间浸间浸试验（间断浸泡试验）又称交替浸泡试验，意即金属试样交替浸入液态腐蚀介质和暴露在空气中。是一种模拟试验，也是一种加速试验为水溶液提供加速腐蚀条件，因为在大部分暴露时间中试样可以保持频繁更新的、几乎为氧所饱和的溶液薄膜；而且在干湿交替过程中，水分蒸发，腐蚀组分浓缩；腐蚀产物膜破裂使腐蚀速度升高。第7页,共29页，2024年2月25日，星期天试验装置：升降式、转鼓型间浸试验装置。注意频率、环境温度、湿度条件选择与所用装置工作原理有关。一般，溶液和空气中的暴露时间比应视具体要求而定，一般为1：1－1：10，一次循环总时间1－60min，有时可以达24h。第8页,共29页，2024年2月25日，星期天2.动态浸泡试验一般流动溶液试验循环流动溶液试验高速流动溶液试验转动金属试样试验（安装试样分两种，转动轴和溶液液面的相对位置也分两种，即水平和垂直。角速度及圆盘的直径对试验结果有显著的影响）第9页,共29页，2024年2月25日，星期天冲刷腐蚀实验装置10第10页,共29页，2024年2月25日，星期天冲刷样架结构设计111—法兰；2—内径Φ25有机玻璃管；3—参比电极安装管；4—工作电极安装管；5—对电极安装管冲刷样架结构图第11页,共29页，2024年2月25日，星期天3.控温试验等温试验（溶液温度为控制对象）传热面试验（温度梯度产生溶液密度的差别，高温金属侧产生气泡引起对流）温差腐蚀试验高温高压釜试验高压釜的基本要求是：密闭性好，不能渗漏液体和气体；釜壁测量抗介质腐蚀；有足够强度，可承受长期高压作用；为试验安全并满足多种实验要求，应附设必要装置，如温度和压力的控制、测量装置和电化学测量接口等第12页,共29页，2024年2月25日，星期天等温试验试验原理温度是腐蚀试验中的一个重要影响因素，往往还是一个加速腐蚀的因素。为了操作简单，往往以溶液温度为控制对象，此即所谓等温试验。试验方法常把密封的腐蚀试验容器置于恒温器中来实现温度控制，恒温器的加热介质有电加热的水浴、砂浴、油浴、蒸气或空气，也可采用外套玻璃管的电阻丝直接加热腐蚀介质。第13页,共29页，2024年2月25日，星期天传热面试验试验原理在锅炉与热交换器等装置的金属构件中及与其相邻的溶液之间总是存在着温度梯度。在金属/溶液界面与本体溶液之间的温度梯度会产生溶液密度的差别，而在高温的金属侧所产生的气泡会引起溶液对流。当有气泡析出并吸附在金属壁上时，气泡及附面层液膜使热金属表面与冷溶液本体隔开，致使金属表面局部温度显著升高，产生所谓的热壁腐蚀。气泡的机械作用还会冲击破坏金属表面或钝化膜。对流作用会强化氧气极化腐蚀。第14页,共29页，2024年2月25日，星期天温差腐蚀试验试验装置：模拟温差电池腐蚀试验装置可减少腐蚀产物积累，可采用流动溶液；为防止形成氧化膜，可将溶液完全除氧为了保证试验过程中没有从金属试样向溶液的传热过程，试验装置由两个独立的回路组成。不同温度的两个电极室，溶液通过烧结的玻璃膜实现电解接触，但两室溶液间不互混。第15页,共29页，2024年2月25日，星期天试验装置：对高压釜的基本要求是：密闭性好，不能渗漏液体和气体；釜壁材料抗试验介质腐蚀；有足够的强度，可承受长期高压作用；为试验安全并满足多种试验要求，应附设一些必要的装置，如温度和压力的控制、测量装置及电化学测量接口等。第16页,共29页，2024年2月25日，星期天高压釜试验一般有静态试验和循环回路试验两种优点缺点静态试验装置简单、操作方便、应用广泛腐蚀产物积累、腐蚀过程消耗氧或析氢都会影响试验结果循环回路试验可模拟选还液流状态，且可控制腐蚀产物可进行各种项目测量：pH、溶氧浓度、析氢量装置复杂、操作困难第17页,共29页，2024年2月25日，星期天4.氧化试验为研究氧化动力学过程和氧化机理，评定合金抗氧化性能或发展抗氧化新材料，通常采用如下方法：重量法容量法压力计法电阻法第18页,共29页，2024年2月25日，星期天4.1重量法设备：天平、控温加热炉、气体控制装置根据体系不同，分为失重法和增重法为获得试样重量随时间变化的动力学曲线，可使用间断称重法或连续称重法所谓连续称重是用专门设计的可连续称重或连续指示重量变化的装置，在整个试验过程中连续不断地记录试样重量随时间的变化。常用装置有电子热天平、石英弹簧天平、钼丝弹簧天平和真空钨丝扭力微天平等。第19页,共29页，2024年2月25日，星期天4.2容量法容量法是在恒定压力下测量因氧化而被消耗掉的氧的体积。装置容量法的灵敏度优于重量法，尤其是在低压下特别灵敏，甚至一点点氧化也会导致压力显著变化。对于生成挥发性的体系不宜使用第20页,共29页，2024年2月25日，星期天4.3压力计法压力计法是在恒定体积下测量氧化过程中反应室内的压力下降。试验装置基本上由一个加热反应管、一个压力计和一个供气系统组成适用于单一组分气体氧化试验。此法反应室和压力计处于不同温度反应区温度应严格恒定，必要时可将压力计置于恒温浴中，已避免温度波动对准确测量压力的影响。此外，还要求试样表面无挥发性玷污物，试验过程中没有二次气体反应，试样中物溶解气体存在。第21页,共29页，2024年2月25日，星期天4.4电阻法测量金属丝的电阻变化来测量因氧化引起的金属横截面积减小要求：电阻增加完全来自横截面积的减小；要求测量电阻在高温氧化状态下不会由于热处理而变化，以区别氧化对横截面积的影响。此外还要求合金的组分不会产生选择性氧化。装置第22页,共29页，2024年2月25日，星期天5.燃气腐蚀试验硫酸露点腐蚀试验碱性硫酸盐熔融腐蚀试验钒腐蚀试验第23页,共29页，2024年2月25日，星期天5.1硫酸露点腐蚀试验燃料燃烧在锅炉低温部位产生的硫酸露点腐蚀，不仅是由于在金属表面凝聚产生了硫酸，而且因凝聚产生的硫酸量与金属表面积相比是很小的（即比液量小），作为腐蚀产物的硫酸铁易沉积在金属表面；燃烧产物和未燃尽的炭堆积在金属表面上也对腐蚀性有一定的影响；还有从腐蚀产物构成及机理方面考虑，都不能简单地以硫酸浸泡试验来表征硫酸露点腐蚀的作用规律和机理。此法可视为硫酸露点腐蚀的加速试验方法第24页,共29页，2024年2月25日，星期天试验装置第25页,共29页，2024年2月25日，星期天5.2碱性硫酸盐熔融腐蚀试验含盐海洋空气和燃料中硫反应，在金属表面形成一层硫酸盐膜（主要是Na2SO4），往往造成燃气轮机叶片或其他部件损坏的原因。A坩锅法B涂盐法C淋盐法D连续供盐凝聚法E盐膜热震法F电化学试验法G常压喷嘴试验H高压喷烧试验第26页,共29页，2024年2月25日，星期天5.3钒腐蚀试验当使用含钒燃油时，燃烧生成的V2O5，在燃气装置中常以熔融相存在。其为酸性氧化物，它能破坏金属氧化膜，通过高价氧化物低价氧化物的自催化过程在金属/氧化膜界面处不断腐蚀。如果环境中油碱金