海岛环境下金属设备防腐性能的测试方法
【专利摘要】本发明公开了一种海岛环境下金属设备防腐性能的测试方法，具体包括以下步骤：A.测试带涂层金属试样的动电位极化曲线，拟合带涂层金属试样的交流阻抗谱和自腐蚀电位；B.对带涂层金属试样进行盐雾模拟实验，记录涂层表面的腐蚀情况；C.根据步骤A和步骤B综合评析带涂层金属试样的抗腐蚀性能。本发明采用动电位极化和电化学阻抗谱对带涂层金属设备进行了防腐性能的电化学性能测试，采用盐雾试验模拟了海岛环境下带涂层金属设备的腐蚀过程，通过上述两步骤的实验结果可以选择不同海岛环境下金属设备的最合适涂层，从而为变电站的可靠运行提供保障。
【专利说明】
海岛环境下金属设备防腐性能的测试方法
技术领域
[0001]本发明涉及实验室模拟测试技术领域，特别是一种金属防腐性能的测试方法。
【背景技术】
[0002]金属腐蚀是金属的一种自发破坏过程，其危害不仅在于金属本身受到损害，更重要的是还会对金属结构产生破坏，降低金属设备的强度可靠性。特别是在沿海、沙漠、酸雨等恶劣环境下，金属的腐蚀速度大大加快，为了提高金属的防腐蚀性能，通常在金属表面镀一层金属或合金，或在其上进行涂装，从而实现对金属基体进行电化学或涂层保护。
[0003]随着电力工业的发展，在电厂的工作发展的同时，关于一些材料、构筑物和设备的腐蚀问题也随之出现，特别是在海岛环境下，由于温度、湿度和盐度都很高的海岛环境为金属设备提供了一个极易使其腐蚀的温床，因此海岛环境下变电站中的金属设备对腐蚀性提出了更高的要求。
【发明内容】
[0004]本发明需要解决的技术问题是提供一种实验室内对金属设备防腐性能进行测试的方法，能够在真实模拟海岛环境的情况下，对带涂层金属设备的防腐性能进行测试，为给金属设备选择性能优越的涂层提供可靠依据。
[0005]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
[0006]海岛环境下金属设备防腐性能的测试方法，具体包括以下步骤:
A.测试带涂层金属试样的动电位极化曲线，拟合带涂层金属试样的交流阻抗谱和自腐蚀电位；
B.对带涂层金属试样进行盐雾模拟实验，记录涂层表面的腐蚀情况；
C.根据步骤A和步骤B综合评析带涂层金属试样的抗腐蚀性能。
[0007]上述海岛环境下金属设备防腐性能的测试方法，步骤A具体包括以下内容:
Al.将带涂层金属试样放置在三电极测试系统中，以带涂层金属试样作为工作电极，选取带涂层金属试样I cm2面积作为测试面，三电极测试系统中的铂电极作为辅助工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极；
A2.将带涂层金属试样放在3.5%氯化钠溶液的腐蚀介质当中；
A3.初始延迟60s，以I mV/s的扫描速度，从自腐蚀电位0.2V逐步增强电流密度，扫描30分钟内金属试样涂层的极化动电位，采用CVi ew软件中的Taf e I模式进行拟合形成带涂层金属试样的动电位极化曲线；
A4.向工作电极施加幅值为5mV、频率为10 MHz?100 kHz范围内的正弦波激励信号，在Zs impwin软件中进行数据拟合，解析出带涂层金属试样的交流阻抗谱和自腐蚀电位。
[0008]上述海岛环境下金属设备防腐性能的测试方法，步骤A5中的动电位极化曲线包括阳极极化曲线和阴极极化曲线。
[0009]上述海岛环境下金属设备防腐性能的测试方法，步骤B具体包括以下内容: B1.将带涂层金属试样放置在盐雾试验箱里；
B2.盐雾试验中使用的溶液为0.35%硫酸铵溶液和0.05%氯化钠的混合溶液，调制pH值为5.0-5.4;
B3.在一个试验周期后，记录带涂层金属试样的表面腐蚀情况。
[0010]上述海岛环境下金属设备防腐性能的测试方法，步骤B3中所述的一个试验周期包括两个阶段，第一阶段为求解速度为0.5-1.5ml/h、温度为24±2°C条件下一个小时的喷雾，第二阶段为空气压力为193.06kpa、试验箱压力为103.425kpa、温度为35°C的环境下一小时的干燥。
[0011 ]由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
[0012]本发明采用动电位极化和电化学阻抗谱对带涂层金属试样进行了防腐性能的电化学性能测试，采用盐雾试验模拟了海岛环境下带涂层金属设备的腐蚀过程，通过上述两步骤的实验结果可以选择不同海岛环境下金属设备的最合适涂层，从而为变电站的可靠运行提供保障。
【附图说明】
[0013]图1为本发明实施例中所述三种涂层的动电位极化曲线；
图2为本发明实施例中所述三种涂层的腐蚀图。
[0014]其中:图1中Ia为热浸渗铝的动电位极化曲线，Ib为热浸镀铝的动电位极化曲线，
Ic为热浸镀锌的动电位极化曲线；
图2a为热浸渗铝涂层的腐蚀图，图2b为热浸镀锌涂层的的腐蚀图，图2c为热浸镀铝涂层的的腐蚀图。
【具体实施方式】
[0015]下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
[0016]—种海岛环境下金属设备防腐性能的测试方法，用于测试不同涂层在不同环境下的腐蚀情况，从而为金属设备在特定海岛环境下选择合适的涂层提供理论依据。该方法具体包括以下步骤:
A.测试带涂层金属设备的动电位极化曲线，拟合带涂层金属设备的交流阻抗谱和自腐蚀电位。本实施例中选择三种不同涂层的金属设备进行测试，三种涂层包括热浸镀铝、热浸镀锌和热浸渗铝。
[0017]本步骤具体包括以下内容:
Al.将带涂层金属试样放置在三电极测试系统中，以带涂层金属试样作为工作电极，选取带涂层金属试样I cm2面积作为测试面，三电极测试系统中的铂电极作为辅助工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极。
[0018]A2.将带涂层金属试样放在3.5%氯化钠溶液的腐蚀介质当中。
[0019]A3.初始延迟60s，以I mV/s的扫描速度，从自腐蚀电位0.2V逐步增强电流密度，扫描30分钟内金属试样涂层的极化动电位，采用CView软件中的Taf el模式进行拟合形成带涂层金属试样的动电位极化曲线。
[0020]A4.向工作电极施加幅值为5mV、频率为10 MHz?100 kHz范围内的正弦波激励信号，在Zsimpwin软件中进行数据拟合，解析出带涂层金属试样的交流阻抗谱和自腐蚀电位。本实施例中，正弦波激励信号的频率选择I MHz。
[0021]动电位极化曲线包括阳极极化曲线和阴极极化曲线。
[0022]图1为三种涂层的动电位极化曲线，从图中可以看出，在相同腐蚀条件，三种涂层的阳极极化曲线光滑，表明正极动力学溶解迅速;但对于阴极极化曲线，热浸渗铝涂层和热浸镀锌涂层有一定比率的阴极析氢，来保护基体免受腐蚀，表明热浸渗铝涂层和热浸镀锌涂层相对于热浸镀铝涂层有较好的耐腐蚀性能。
[0023]根据CView软件中曲线的拟合数据，可以清楚地看到三种涂层的腐蚀电位差(Ecorr)，从数据中可以看出热浸渗铝涂层是热力学稳定的，此外，在相同腐蚀条件，热浸渗招涂层的低频阻抗的模值最高，其热力学最为稳定，具有较少的倾向性。Zsimpwin软件拟合数据显示热浸渗铝涂层的自腐蚀电位最低，在三中涂层中耐蚀性最好。
[0024]结合动电位极化曲线和拟合数据可以看出，热浸镀铝涂层和热浸镀锌涂层的内层阻抗值高于外层，影响其耐腐蚀性，而热浸渗铝涂层的电化学阻抗的拟合值和极化曲线接近，表明在3.5%氯化钠溶液中的抵抗腐蚀性能最好。
[0025]B.对带涂层金属设备进行盐雾模拟实验，记录涂层表面的腐蚀情况。
[0026]本步骤具体包括以下内容:
B1.将带涂层金属试样放置在盐雾试验箱里。
[0027]B2.盐雾试验中使用的溶液为0.35%硫酸铵溶液和0.05%氯化钠的混合溶液，调制pH值为5.0-5.4。本实施例中，pH值选择为5.0，更接近海岛环境中的酸值。
[0028]B3.在一个试验周期后，记录带涂层金属试样的表面腐蚀情况。
[0029]本步骤所述的一个试验周期包括两个阶段，第一阶段为求解速度为0.5-1.5ml/h、温度为24±2°C条件下一个小时的喷雾，第二阶段为空气压力为193.06kpa、试验箱压力为103.425kpa、温度为35°C的环境下一小时的干燥。
[0030]三个涂层的腐蚀性能在盐雾试验中总共经历1800小时的试验，分别拍摄观察0h、170!1、43211、60011、83511、120811、127811、180011的样本的涂层腐蚀程度的照片，分析表面变化。经过1800个小时的过程中，在热浸镀铝、热浸镀锌和热浸渗铝的表面上所形成的铁锈发生了很大的变化，产生了不同量的锈菌，三种涂层的腐蚀情况如图2所示，在1000倍放大的情况下可以看出，锈菌在热浸渗铝涂层表面的面积相对于热浸镀锌涂层和热浸镀铝涂层表面的腐蚀面积较小、较浅，具有较好的抗腐蚀能力。
[0031 ] C.根据步骤A和步骤B综合评析带涂层金属试样的抗腐蚀性能。
[0032]通过EIS系统，在Zsimpwin软件中模拟等效电路对步骤A和步骤B的实验结果进行评析，发现孔隙度和涂层与金属基体之间的泡沫区会根据不同的处理方式存在较大的变化，由于稳定的氧化膜在H+和Cl—周围的热带岛屿中的抗腐蚀性具有明显的优势，因此热浸镀锌涂层的腐蚀速率比热浸渗铝涂层快。
[0033]综上试验结果可知，热浸渗铝涂层的自腐蚀最低，同时热浸渗铝涂层具有优良的抗大气腐蚀性能，特别是在工业S02、H2S、N02气体环境下。因此，在海南岛的极端环境下，对于金属设备来说，热浸渗铝涂层是最有效的选择。
【主权项】
1.海岛环境下金属设备防腐性能的测试方法，其特征在于，具体包括以下步骤: A.测试带涂层金属试样的动电位极化曲线，拟合带涂层金属试样的交流阻抗谱和自腐蚀电位； B.对带涂层金属试样进行盐雾模拟实验，记录涂层表面的腐蚀情况； C.根据步骤A和步骤B综合评析带涂层金属试样的抗腐蚀性能。2.根据权利要求1所述的海岛环境下金属设备防腐性能的测试方法，其特征在于，步骤A具体包括以下内容: Al.将带涂层金属试样放置在三电极测试系统中，以带涂层金属试样作为工作电极，选取带涂层金属试样I cm2面积作为测试面，三电极测试系统中的铂电极作为辅助工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极； A2.将带涂层金属试样放在3.5%氯化钠溶液的腐蚀介质当中； A3.初始延迟60s，以I mV/s的扫描速度，从自腐蚀电位0.2V逐步增强电流密度，扫描30分钟内金属试样涂层的极化动电位，采用CVi ew软件中的Taf e I模式进行拟合形成带涂层金属试样的动电位极化曲线； A4.向工作电极施加幅值为5mV、频率为10 MHz?100 kHz范围内的正弦波激励信号，在Zs impwin软件中进行数据拟合，解析出带涂层金属试样的交流阻抗谱和自腐蚀电位。3.根据权利要求2所述的海岛环境下金属设备防腐性能的测试方法，其特征在于，步骤A5中的动电位极化曲线包括阳极极化曲线和阴极极化曲线。4.根据权利要求1所述的海岛环境下金属设备防腐性能的测试方法，其特征在于，步骤B具体包括以下内容: B1.将带涂层金属试样放置在盐雾试验箱里； B2.盐雾试验中使用的溶液为0.35%硫酸铵溶液和0.05%氯化钠的混合溶液，调制pH值为5.0-5.4; B3.在一个试验周期后，记录带涂层金属试样的表面腐蚀情况。5.根据权利要求1所述的海岛环境下金属设备防腐性能的测试方法，其特征在于，步骤B3中所述的一个试验周期包括两个阶段，第一阶段为求解速度为0.5-1.5ml/h、温度为24±2 °C条件下一个小时的喷雾，第二阶段为空气压力为193.06kpa、试验箱压力为.103.425kpa、温度为35°C的环境下一小时的干燥。
【文档编号】G01N17/02GK106018262SQ201610347129
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】花广如, 李文浩, 郭阳阳
【申请人】华北电力大学（保定）