[發明專利]一種高精度浸鹽熱腐蝕試驗方法

有效

• 申請號: 200910011349.4
• 申請日: 2009-04-29
• 公開（公告）號: CN101566555A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 劉恩澤;鄭志
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00;G01N5/00
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司
• 代理人: 張 晨

技術領域

本發明涉及一種熱腐蝕試驗方法，特別是一種高精度浸鹽熱腐蝕試驗方法。

背景技術

金屬材料在高溫(600～1200℃)環境中工作時，經常由于燃料中含有的雜質，如硫、鉀、鈉、釩等，在燃燒時形成如SO₂、SO₃、H₂S、V₂O₅、CO、CO₂等氣體與空氣中的氧、NaCl等反應而加速材料的腐蝕。特別是，隨著燃氣輪機在發電、艦船等工業中的廣泛應用，低質燃料和海洋大氣的共同作用，往往會引起金屬材料的加速腐蝕，有時甚至造成災難性的事故。上述腐蝕現象可以總結為：金屬或合金表面沉積熔融鹽(NaCl、Na₂SO₄)而引起腐蝕，這種腐蝕如今被廣泛稱為熱腐蝕。

因此對金屬材料的抗熱腐蝕性能進行評定，進而確定材料的抗熱腐蝕性能的水平是很有意義的。

發明內容

本發明提供了一種高精度浸鹽熱腐蝕試驗方法，該方法可以準確稱量熱腐蝕過程中的質量增量，使試驗數據的可信度更高。

本發明提供的一種高精度浸鹽熱腐蝕試驗方法，其特征在于具體步驟如下：

(1)試驗準備工作：

選用恒重氧化鋁坩堝和固定尺寸的熱腐蝕樣品，要求樣品的體積小于選用氧化鋁坩堝的四分之一，樣品表面光潔度要達到Ra為2.5微米；

根據樣品材料的使用溫度選擇適當的試驗溫度，在試驗溫度下空燒馬弗爐至少40h，空燒后清理爐膛內的脫落物質，防止在熱腐蝕試驗過程中掉落坩堝中；

氧化鋁坩堝在1100℃空燒至少40h后，選取內壁及邊緣光滑的坩堝待用；

選用大小兩種燒杯，大燒杯體積要大于腐蝕樣品體積的1000倍，小燒杯體積要大于腐蝕樣品體積的20倍，用酒精清洗燒杯內外壁，吹干后稱量重量并記錄稱重數據后待用；

選取保溫時間；

(2)試驗過程：

首先將樣品用丙酮超聲清洗5～10分鐘，后用酒精超聲清洗1～3分鐘，取出吹干后測量尺寸，稱量重量。

然后將樣品放入恒重氧化鋁坩堝中，樣品放置高度應低于坩堝深度的二分之一，用鹽添滿坩堝，等箱式馬弗爐升溫到設定溫度后，放入裝有樣品和鹽的坩堝，待溫度穩定到設定溫度后開始記錄時間，每隔一定周期重新加鹽，加鹽周期一般為5～10小時；到達試驗設定的保溫時間后用坩堝鉗取出坩堝，取出過程中只允許坩堝鉗接觸坩堝外壁，防止取放坩堝過程中混入其它物質，取出坩堝放在玻璃器皿中空冷，以防止灰塵落入；冷卻后向坩堝中加入蒸餾水，要確保無液體溢出，加入蒸餾水后將坩堝置于密封的玻璃皿中靜置，冷卻到室溫后將樣品和液體一起倒入恒重的大燒杯中，按以上操作反復清洗坩堝至少10次，每次沖洗的液體都裝入大燒杯中，最后?要用裝有蒸餾水的洗瓶沖洗坩堝內壁，沖洗的液體置入大燒杯中；向大燒杯中加入蒸餾水使液體達到大燒杯容量的60％～90％，然后將大燒杯放入溫度為70～90℃的恒溫水域中靜置30～50min。

之后用鑷子從大燒杯中取出大塊樣品，置于燒杯口的上部，用裝有蒸餾水的洗瓶沖洗樣品2～3次，將樣品放入恒重小燒杯中，放在密封玻璃皿中待用；將大燒杯中的溶液用定量濾紙過濾，并用蒸餾水沖洗大燒杯中腐蝕殘留物到濾紙上，然后用蒸餾水沖洗濾紙上的殘留腐蝕產物5～10次，將腐蝕產物沖洗到小燒杯中，最后將小燒杯放入烘干箱中烘干后取出，稱重并記錄數據；

試驗中每個樣品的處理完全按照以上相同的試驗步驟進行，每個樣品對應一個不同的保溫時間；

(3)計算：

將所得試驗數據代入以下公式：

表面積公式：S_表＝2×(長×寬+寬×高+長×高)÷100

其中S_表-樣品表面積，單位cm²；長、寬、高-樣品邊長，單位mm；

質量增量：Δm＝m_后-m_前

其中Δm-質量增量，m_前-腐蝕前質量，m_后-腐蝕后質量，單位均為mg；

單位面積的質量增量：Δm′＝Δm/S_表

其中Δm′-單位面積的質量增量，單位mg/cm²；

以保溫時間為橫坐標，單位面積質量增量為縱坐標，繪制樣品合金的熱腐蝕動力學曲線圖，再利用origin8.0軟件線性模擬該曲線圖中的數據點，得出樣品合金的增重曲線方程，所得方程的斜率即為該合金的熱腐蝕速率。