CN111896465A - 南海岛礁大气环境耦接件腐蚀防护措施考核验证方法 - Google Patents

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刘聪
周堃
张伦武
郭赞洪
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Abstract

本发明提供了南海岛礁大气环境下使用的耦接件腐蚀防护措施考核验证方法，步骤包括：开展南海岛礁大气环境特征分析，建立自然环境谱和实验室模拟环境谱；制备试验样品并评估其涂层初始性能；开展南海岛礁自然环境试验和实验室加速试验；试验过程中，若样品涂层破坏等级已达最高级别时，则提前中断试验；完成试验规定的周期/循环后，对样品涂层进行外观评级；对比分析试验结果并根据对比分析后的结论给出耦接件腐蚀防护性能及验证结果。本发明方法弥补了国内缺乏南海岛礁大气环境下耦接件腐蚀防护措施无考核验证方法的短板，采用该方法后可以省略后续南海岛礁自然环境试验的过程，缩短金属耦接件防护措施考核验证时间，节约试验时间和试验成本。

Description

南海岛礁大气环境耦接件腐蚀防护措施考核验证方法
技术领域
本发明涉及腐蚀防护措施考核验证方法，具体涉及南海岛礁大气环境下使用的耦接件(金属耦接件)腐蚀防护措施考核验证方法。
背景技术
现代产品或工程等所属部件繁多，各部件功能、性能迥异、效费比要求高，不可避免的存在焊接、螺接、铆接等各种形式的异种结构材料连接，这种通过焊接、螺接、铆接等各种形式将不同材料连接所构成的金属零部件或构件称为金属耦接件。
南海岛礁属于热带海洋气候，其环境条件与内陆相比极为恶劣，在南海岛礁上使用的金属构件常年经历高温、高湿、高盐雾和强太阳辐射的作用，这会加速金属构件腐蚀发生，特别是异种结构耦接件的电偶腐蚀，经高湿度盐雾的作用，腐蚀更为显著，腐蚀作用引起材料结构破坏，缩短海洋产品、工程以及设备等的使用寿命，轻则造成经济损失，重则威胁生命安全。因此，南海岛礁环境下使用的金属耦接件必须要进行严格的防护处理，而防护性能的好坏又直接关系到金属耦接件的使用年限，所以在金属耦接件投入使用前需进行防护措施考核验证，性能考核评价优异方可投入使用。
目前，涂层是应用于金属耦接件上最广泛的防护手段，但大多数情况下仅仅是根据现有的标准规范针对使用前的金属耦接件开展了加速环境试验，并未对其防护涂层的腐蚀防护效果进行考核验证，这在国内属于一大技术空白和短板。金属耦接件经过严酷的环境介质作用后，其涂层腐蚀加剧，加之异种结构材料的电偶腐蚀作用，使得阳极腐蚀更加严重，腐蚀率增大，加重了后期的维护成本，经济性和安全性不理想。另外，一些场合会针对使用前的金属耦接件开展自然环境试验，但其存在的缺点包括试验周期相当长，试验成本高昂，并严重制约了产品防护技术的发展。
发明内容
本发明目的在于提供一种南海岛礁大气环境下使用的耦接件腐蚀防护措施考核验证方法，该方法弥补了国内缺乏南海岛礁大气环境下耦接件腐蚀防护措施无考核验证方法的短板，采用该方法后可以省略南海岛礁自然环境试验的过程，缩短耦接件防护措施考核验证时间，节约试验时间和成本。
为了实现上述目的，本发明采用了如下所述技术方案。
南海岛礁大气环境下使用的耦接件腐蚀防护措施考核验证方法，步骤包括：
步骤1，开展南海岛礁大气环境特征分析，建立南海岛礁自然环境谱，根据南海岛礁自然环境谱编制实验室模拟环境谱；
步骤2，制备金属耦接件试验样品若干份，试验样品表面加工防护涂层；
步骤3，评估步骤2中试验样品涂层的初始性能；
步骤4，对部分试验样品开展南海岛礁自然环境试验，根据所得实验室模拟环境谱对另一部分试验样品开展实验室加速试验，每个试验周期/循环结束后，检测试验样品涂层的相关性能并做好数据记录；试验过程中，若试验样品涂层破坏等级已达最高级别时，则提前中断试验；
步骤5，完成试验规定的周期/循环后，结合试验所得数据，参照标准对试验样品涂层进行外观评级；
步骤6，根据试验所得数据，对比分析南海岛礁自然环境试验与实验室加速试验的试验结果，并根据对比分析后的结论给出耦接件腐蚀防护性能及验证结果。
为进一步提高考核验证的准确性，首次开展实验室加速试验时，加速试验的参数根据相同或同类产品相关历史试验结果进行分析确定；后续开展实验室加速试验时，加速试验的时间参数根据首次南海岛礁自然环境试验的试验结果进行修正。
作为优选方案，实验室模拟环境谱包括人工光老化试验谱、盐雾试验谱、湿热试验谱、温度冲击实验谱、人造海水浸泡试验谱。
作为优选方案，步骤4中，检测试验样品涂层的相关性能包括检测涂层的色差、光泽、微观形貌和电化学性能，以及金属耦接件的力学性能。
为更进一步提高考核验证的准确性，南海岛礁自然环境试验周期不少于1年，实验室加速试验的循环次数根据主要影响因素的作用时间确定。所述主要影响因素是指在不同环境中对产品性能影响较大的因素，或者说对产品破坏能力强的因素，对于金属耦接件试验样品的涂层，太阳辐射、湿度、盐雾都属于主要影响因素。
作为优选方案，金属耦接件试验样品包括一件阳极和两件阴极，两件阴极夹装阳极后通过紧固件连成一体，且阳极与阴极构成十字交叉结构。
作为优选方案：完成实验室加速试验规定的循环后，对应的试验样品涂层需满足：防护体系无起泡、生锈、开裂、剥落等腐蚀现象产生；粉化等级≤1级；综合防护等级≤2级；附着力下将值不超过原值的50％；完成南海岛礁自然环境试验规定的周期后，对应的试验样品涂层需满足：防护体系无起泡、生锈、开裂、剥落等腐蚀现象产生；粉化等级≤2级；综合防护等级≤3级；附着力下降值不超过原值的50％。
本发明方法针对金属耦接件样品开展南海岛礁自然环境试验和试验室模拟环境试验，充分考虑样品试验前后的表观性能、微观性能、力学性能，以实际环境试验结果修正实验室模拟环境谱的试验参数，结合自然环境试验和实验室模拟环境试验的结果来考核验证南海岛礁大气环境下使用的耦接件腐蚀防护措施的防护效果，建立南海岛礁大气环境耦接件腐蚀防护措施考核验证方法后可省略南海岛礁自然环境试验的过程，缩短了防护工艺考核验证时间，节约时间和经济成本。
本发明方法弥补了国内缺乏南海岛礁大气环境下耦接件腐蚀防护措施无考核验证方法的短板，采用该方法后可以省略后续南海岛礁自然环境试验的过程，缩短金属耦接件防护措施考核验证时间，节约试验时间和试验成本。
采用本发明方法能够提高金属耦接件腐蚀防护措施考核验证的准确性，能够快速验证金属耦接件腐蚀防护措施的优劣，便于为南海岛礁大气环境下使用的产品提供可靠的依据。
附图说明
图1为实施例中金属耦接件样品装配示意图；
图2为实施例中实验室模拟南海岛礁试验多因素组合程序示意图；
图3为南海岛礁大气环境下使用的耦接件腐蚀防护措施考核验证方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明，在此指出以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域普通技术人员根据本发明权利要求内容作出一些非本质的改进和调整，均在本发明保护范围内。
实施例
参见图3，南海岛礁大气环境下使用的耦接件腐蚀防护措施考核验证方法，步骤包括：
S1、分析南海大气环境特征，明确某特定南海岛礁环境下影响金属材料有机涂层防护体系使用的主要环境因素(包括：太阳辐射、温度冲击、海水、盐雾、湿度、温度等)，编制该南海岛礁区域的大气环境自然环境谱，并根据所得自然环境谱编制实验室加速试验环境谱，如图2所示，其包括但不限于人工光老化试验谱、湿热试验谱、盐雾试验谱；
S2、制备金属耦接件试验样品若干份，并在金属耦接件表面喷涂有机涂层，涂层体系包括底漆、中间漆、面漆，涂层不少于2种，用于筛选性能优异的涂层；该金属耦接件试验样品如图1所示，包括一件阳极和两件阴极，两件阴极夹装阳极后通过紧固件连成一体，且阳极与阴极构成十字交叉结构；
S3、评估步骤S2中试验样品涂层的初始性能，包括检测涂层厚度、光泽、色差、附着力、微观形貌；
S4、对部分试验样品开展南海岛礁自然环境试验，试验时间为3年；根据所得实验室模拟环境谱对另一部分试验样品开展实验室加速试验，循环次数为8次(单次人工光老化12天，12*8＝96天，达到3年的作用)；每个试验周期/循环结束后，检测试验样品涂层的相关性能并做好数据记录；试验过程中，若试验样品涂层破坏等级已达最高级别时，则提前中断试验；
S5、完成试验规定的周期/循环后，结合试验所得数据，参照标准对试验样品涂层进行外观评级；
S5、根据试验所得数据，对比分析南海岛礁自然环境试验与实验室加速试验的试验结果，并根据对比分析后的结论给出耦接件腐蚀防护性能及验证结果，具体地：通过南海岛礁自然环境试验的结果验证实验室加速试验的准确性，得出结论，完成考核考证；如果实验室加速试验的结果等于或优于自然环境试验结果时，表明该防护涂层的防护性能较好，可在南海大气自然环境下使用至少3年的时间。
本实施例中，完成实验室加速试验规定的循环后，对应的试验样品涂层需满足：防护体系无起泡、生锈、开裂、剥落等腐蚀现象产生；粉化等级≤1级；综合防护等级≤2级；附着力下将值不超过原值的50％；完成南海岛礁自然环境试验规定的周期后，对应的试验样品涂层需满足：防护体系无起泡、生锈、开裂、剥落等腐蚀现象产生；粉化等级≤2级；综合防护等级≤3级；附着力下降值不超过原值的50％。
在一个具体应用方案中，以南海岛礁某特定环境下钢构耦接件防护涂层体系的相关历史试验结果进行分析，其中90天的实验室多因素组合试验结果相当于南海户外暴露1年的试验结果，组合试验中防护层主要影响因素(太阳辐射)的作用时间大约为30天。因防护工艺的光老化失效模式在南海岛礁强太阳辐射气候条件下较为突出，所以若金属耦接件防护工艺需在南海岛礁满足3年以上的使用寿命时，实验室人工光老化时间至少需要设计90天。
以上仅为本发明的技术方案示例之一，并不应理解为对本发明思路的限制。本发明的核心思路在于：先以相同或同类耦接件产品相关历史试验结果分析确定首次开展实验室加速试验的参数，然后分别开展实验室加速试验和首次南海岛礁自然环境试验，并以首次南海岛礁自然环境试验的结果修正实验室加速试验的相关时间参数，修正后的数据作为后续开展实验室加速试验的依据，并省去后续南海岛礁自然环境试验。

Claims (7)

1.南海岛礁大气环境下耦接件腐蚀防护措施考核验证的方法，其特征在于，步骤包括：
步骤1，开展南海岛礁大气环境特征分析，建立南海岛礁自然环境谱，根据南海岛礁自然环境谱编制实验室模拟环境谱；
步骤2，制备金属耦接件试验样品若干份，试验样品表面加工防护涂层；
步骤3，评估步骤2中试验样品涂层的初始性能；
步骤4，对部分试验样品开展南海岛礁自然环境试验，根据所得实验室模拟环境谱对另一部分试验样品开展实验室加速试验，每个试验周期/循环结束后，检测试验样品涂层的相关性能并做好数据记录；试验过程中，若试验样品涂层破坏等级已达最高级别时，则提前中断试验；
步骤5，完成试验规定的周期/循环后，结合试验所得数据，参照标准对试验样品涂层进行外观评级；
步骤6，根据试验所得数据，对比分析南海岛礁自然环境试验与实验室加速试验的试验结果，并根据对比分析后的结论给出耦接件腐蚀防护性能及验证结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：首次开展实验室加速试验时，加速试验的参数根据相同或同类产品相关历史试验结果进行分析确定；后续开展实验室加速试验时，加速试验的时间参数根据首次南海岛礁自然环境试验的试验结果进行修正。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：实验室模拟环境谱包括人工光老化试验谱、盐雾试验谱、湿热试验谱、温度冲击实验谱、人造海水浸泡试验谱。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤4中，检测试验样品涂层的相关性能包括检测涂层的色差、光泽、微观形貌和电化学性能，以及金属耦接件的力学性能。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：南海岛礁自然环境试验周期不少于1年，实验室加速试验的循环次数根据关键环境因素的作用时间确定。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于：金属耦接件试验样品包括一件阳极和两件阴极，两件阴极夹装阳极后通过紧固件连成一体，且阳极与阴极构成十字交叉结构。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：
完成实验室加速试验规定的循环后，对应的试验样品涂层需满足：防护体系无起泡、生锈、开裂、剥落等腐蚀现象产生；粉化等级≤1级；综合防护等级≤2级；附着力下降值不超过原值的50％；
完成南海岛礁自然环境试验规定的周期后，对应的试验样品涂层需满足：防护体系无起泡、生锈、开裂、剥落等腐蚀现象产生；粉化等级≤2级；综合防护等级≤3级；附着力下降值不超过原值的50％。
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