CN112394024A - 一种沿海大气环境下输电铁塔用耐候钢锈层性能快速评价方法 - Google Patents

一种沿海大气环境下输电铁塔用耐候钢锈层性能快速评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了耐候钢锈层性能评价技术领域的一种沿海大气环境下输电铁塔用耐候钢锈层性能快速评价方法，根据模拟沿海大气腐蚀环境的服役特点，进行腐蚀模拟试验，沿海大气环境下耐候钢的局部腐蚀为主，利用局部腐蚀概况D2与全面腐蚀概况D1进行对比得出评价依据指标K值，通过局部腐蚀的倾向观察来判定材料的腐蚀倾向，这样可以大大缩短测算评价时间，相较于原有失重法体现的是全面腐蚀，本专利观察腐蚀深度，可以体现局部腐蚀的问题，失重法的全面腐蚀测量最少需要10天以上的时间，而本专利方法可以2或4天时间，有效缩短评价周期，且设备便宜、操作简单，具有推广意义。

Description

一种沿海大气环境下输电铁塔用耐候钢锈层性能快速评价 方法
技术领域
本发明涉及耐候钢锈层性能评价技术领域，具体为一种沿海大气环境下输电铁塔用耐候钢锈层性能快速评价方法。
背景技术
输电铁塔常采用热浸镀锌来防腐，热镀锌防腐需有专门的除锈、酸洗、镀锌工序，投资大，而且这一过程污染较严重。通常锌液需加热到450℃左右，会释放有害气体，危害人的健康，尤其是镀锌钝化溶液中Cr6+对人体和环境有很大的危害，非常不利于环保，Cr6+污染的治理已是世界性的难题，也一直受到环保部门的限制。
耐候钢即耐大气腐蚀钢，是介于普通钢与不锈钢之间的低合金钢。通过在钢中加入少量合金元素，使其在金属基体表面形成保护层，减缓腐蚀向材料纵深发展，从而提高钢材的耐腐蚀性能。可避免目前酸洗、热镀锌制作等工艺，有些耐候钢还可以直接裸露使用，并且使用时间愈长，耐蚀作用愈突出。
输电铁塔使用耐候钢，可以去除传统的热浸镀锌工序，减少对大气、土壤环境的污染；耐候钢输电铁塔无热镀锌加工成本，还可以减少后期防腐维护费用，有助于降低工程造价。
为了促进耐候钢桥在裸露使用时稳定锈层的快速形成，防止早期锈液流挂问题，目前常采用表面稳定化处理技术，即在耐候钢使用前对其表面进行处理，形成一种透气透水的膜。该膜的性能是耐候钢耐腐蚀性能的决定性因素。
目前耐候钢锈层检测的方法主要有目测检查法、胶带黏附试验法、超声波测试等。这些方法都是测量服役前的表面性能，不能评价锈层长期服役过程中性能，且不能针对不同的大气环境的特点。
要评价锈层长期服役性能，需要采用环境加速模拟试验，目前没有统一方法，最常用的是参考TB/T 2375“铁路用耐候钢周期浸润腐蚀试验方法”中采用周浸腐蚀试验，该标准规定的试验溶液为0.01mol/L浓度的NaHSO4，评价方法为失重法。已有的论文、专利大部分是采用周期浸润腐蚀试验，针对不同的服役环境，采用不同的试验溶液，后通过失重法、腐蚀形貌、XRD腐蚀产物等方法分析来进行评价。该方法的缺点是试验周期长：根据TB/T2375采用“周期浸润试验+失重法”，试验周期可约定为50、75、100小时，试验材料为未进行表面稳定化处理的裸材，100小时的周浸试验反映的是耐候钢表面锈层的产生速度，并不能反映锈层长期服役过程中的性能，锈层长期服役过程中的性能需要更长时间的试验。
典型的大气环境分为乡村大气环境、沿海大气环境、沿海大气环境。本专利提出一种快速试验及评价方法，用于评价沿海大气环境下输电铁塔用耐候钢锈层耐久性能。
发明内容
发明的目的在于提供一种沿海大气环境下输电铁塔用耐候钢锈层性能快速评价方法，以解决上述技术问题。
为实现上述目的，发明提供如下技术方案：一种沿海大气环境下输电铁塔用耐候钢锈层性能快速评价方法，包括以下步骤：
步骤一：测试样品取样：将待试验的耐候钢取样多组备用；
步骤二：模拟腐蚀试验：将多组耐候钢试样进行周浸试验，其中模拟腐蚀溶液的pH＝7，温度为45℃，NaCl浓度为4％，采用蒸馏水配制，在周浸试验箱内模拟大气干湿交替的腐蚀过程，以浸入-干燥循环交替进行，周浸试验时间为48小时；
步骤三：记录试验数据：分别记录各个试样的试验前锈层平均厚度测量d0、试验后锈层平均厚度测量d1、试验后锈层最深厚度测量d2；
步骤四：耐腐蚀评价：测算D1、D2和K值；其中：
D1＝d1-d0；
D2＝d2-d0；
如果D2≤3D1，评价值K取D1；
如果D2＞3D1，则备样继续48h周浸试验，并再次测算记录D1和D2；
如果D2≤3D1，评价值K取D1/2；
如果D2＞3D1，评价值K取D2/2；
对照比较各个样式的K值，K值越小沿海大气环境下服役性能越好。
优选的，所述步骤三中，浸入阶段，试样最上端应位于溶液面下至少10mm。
优选的，所述步骤三中，一个浸入-干燥循环周期为60min，包括10min浸入和50min干燥。
优选的，所述步骤四中，根据试样特性，拟定合格参考值K0，当试样K≤K0时，说明试样锈层性能优良。
与现有技术相比，发明的有益效果为：
本发明提供了一种沿海大气环境下输电铁塔用耐候钢锈层性能快速评价方法根据模拟沿海大气腐蚀环境的服役特点，进行腐蚀模拟试验，沿海大气环境下，耐候钢的局部腐蚀为主，利用局部腐蚀概况D2与全面腐蚀概况D1进行对比得出评价依据指标K值，通过局部腐蚀的倾向观察来判定材料的腐蚀倾向，这样可以大大缩短测算评价时间，相较于原有失重法体现的是全面腐蚀，本专利观察腐蚀深度，可以体现局部腐蚀的问题，失重法的全面腐蚀测量最少需要10天以上的时间，而本专利方法可以2或4天时间，有效缩短评价周期，且设备便宜、操作简单，具有推广意义。
附图说明
为了更清楚地说明发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明耐候钢锈层性能试验评价流程图。
具体实施方式
下面将结合发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于发明保护的范围。
请参阅图1，发明提供一种技术方案：一种沿海大气环境下输电铁塔用耐候钢锈层性能快速评价方法，包括以下步骤：
步骤一：测试样品取样：将待试验的耐候钢取样多组备用；
步骤二：模拟腐蚀试验：将多组耐候钢试样进行周浸试验，其中模拟腐蚀溶液的pH＝7，温度为45℃，NaCl浓度为4％，采用蒸馏水配制，在周浸试验箱内模拟大气干湿交替的腐蚀过程，以浸入-干燥循环交替进行，周浸试验时间为48小时；
步骤三：记录试验数据：分别记录各个试样的试验前锈层平均厚度测量d0、试验后锈层平均厚度测量d1、试验后锈层最深厚度测量d2；
步骤四：耐腐蚀评价：测算D1、D2和K值；其中：
D1＝d1-d0；
D2＝d2-d0；
如果D2≤3D1，评价值K取D1；
如果D2＞3D1，则备样继续48h周浸试验，并再次测算记录D1和D2；
如果D2≤3D1，评价值K取D1/2；
如果D2＞3D1，评价值K取D2/2；
对照比较各个样式的K值，K值越小沿海大气环境下服役性能越好。
进一步的，所述步骤三中，浸入阶段，试样最上端应位于溶液面下至少10mm。
进一步的，所述步骤三中，一个浸入-干燥循环周期为60min，包括10min浸入和50min干燥。
进一步的，所述步骤四中，根据试样特性，拟定合格参考值K0，当试样K≤K0时，说明试样锈层性能优良。
实施例1：
同一化学成分3种不同稳定化处理工艺的耐候钢试样(样品为Q420NTH)，分别为A试样、B试样、C试样，通过本专利方法进行评价，试验数据记录入表1所示；
表1：相同化学成分、不同稳定化处理工艺的3种不同耐候钢试样试验结果对照表
Figure BDA0002820898980000051
通过该方法，试样A和试样B在沿海大气环境下服役性能较好，试样C性能较差。
对比3种试样在现场挂样1年的失重试验结果，结果一致，从而可推断得出结论，本发明评价方法与试验结果最准确的现场挂样试验结果一致，并可有效缩短评价周期。
实施例2：
同一稳定化处理工艺3种不同化学成分的耐候钢试样(样品为Q420NTH)，分别为A试样、B试样、C试样，通过本专利方法进行评价，试验数据记录入表2所示；
表2：相同稳定化处理工艺、不同化学成分的3种不同耐候钢试样试验结果对照表
Figure BDA0002820898980000061
通过该方法，试样A和试样B在沿海大气环境下服役性能较好，试样C局部腐蚀问题严重
对比3种试样在现场挂样1年的失重试验结果，结果一致，从而可推断得出结论，本发明评价方法与试验结果最准确的现场挂样试验结果一致，并可有效缩短评价周期。
实施例3：
同一稳定化处理工艺3个不同生产厂家的耐候钢试样(样品为Q420NTH)，分别为A试样、B试样、C试样，通过本专利方法进行评价，试验数据记录入表3所示；
表3：相同稳定化处理工艺、不同生产厂家的3种不同耐候钢试样试验结果对照表
Figure BDA0002820898980000062
Figure BDA0002820898980000071
通过该方法，三个试样性能接近。
对比3种试样在现场挂样1年的失重试验结果，结果一致，从而可推断得出结论，本发明评价方法与试验结果最准确的现场挂样试验结果一致，并可有效缩短评价周期。
实施例4:
预先根据试样特性以及现场挂样1年的腐蚀试验结果采用本发明的评价方法拟定合格参考值K0，测试试样时，按照本发明实验方式及评价方法测算D1、D2和K值，当试样K≤K0时，说明试样锈层性能优良。
综上三个实施例可推断的得出结论，试验结果表明，本发明评价方法与传统评价方法结果一致，并可有效缩短评价周期，可有效评价耐候钢在沿海大气环境下的耐久性能。
在发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种沿海大气环境下输电铁塔用耐候钢锈层性能快速评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：测试样品取样：将待试验的耐候钢取样多组备用；
步骤二：模拟腐蚀试验：将多组耐候钢试样进行周浸试验，其中模拟腐蚀溶液的pH＝7，温度为45℃，NaCl浓度为4％，采用蒸馏水配制，在周浸试验箱内模拟大气干湿交替的腐蚀过程，以浸入-干燥循环交替进行，周浸试验时间为48小时；
步骤三：记录试验数据：分别记录各个试样的试验前锈层平均厚度测量d0、试验后锈层平均厚度测量d1、试验后锈层最深厚度测量d2；
步骤四：耐腐蚀评价：测算D1、D2和K值；其中：
D1＝d1-d0；
D2＝d2-d0；
如果D2≤3D1，评价值K取D1；
如果D2＞3D1，则备样继续48h周浸试验，并再次测算记录D1和D2；
如果D2≤3D1，评价值K取D1/2；
如果D2＞3D1，评价值K取D2/2；
对照比较各个样式的K值，K值越小沿海大气环境下服役性能越好。
2.根据权利要求1所述的一种沿海大气环境下输电铁塔用耐候钢锈层性能快速评价方法，其特征在于：所述步骤三中，浸入阶段，试样最上端应位于溶液面下至少10mm。
3.根据权利要求1所述的一种沿海大气环境下输电铁塔用耐候钢锈层性能快速评价方法，其特征在于：所述步骤三中，一个浸入-干燥循环周期为60min，包括10min浸入和50min干燥。
4.根据权利要求1所述的一种沿海大气环境下输电铁塔用耐候钢锈层性能快速评价方法，其特征在于：所述步骤四中，根据试样特性，拟定合格参考值K0，当试样K≤K0时，说明试样锈层性能优良。
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