[發明專利]一種評定鋼材中夾雜物種類及其誘發點蝕趨勢的方法

在審

• 申請號: 201711136460.7
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107966591A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 李曉剛;劉超;程學群;劉智勇;張達威
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01Q60/30
• 分類號: G01Q60/30
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本發明屬于腐蝕評定領域，特別是提供了一種夾雜物種鑒定及其誘發點蝕蝕概率的方法。

背景技術

點蝕是鋼材腐蝕類型中最為常見的一種腐蝕類型。點蝕可以在很小的區域萌生發展，伴隨較高的局部腐蝕速率，進而導致結構失效，危害鋼材服役安全及壽命。由于點蝕等局部腐蝕具有隱蔽性、隨機性和突發性，常規的宏觀電化學技術很難檢測評價點蝕發生的概率。鋼中的夾雜物是誘發點蝕等局部腐蝕的重要因素，不同種類的夾雜物誘發點蝕的概率不盡相同，所以發明一種檢測鋼中夾雜物種類及其誘發點蝕發生的概率對材料服役的安全性和服役壽命具有重要意義。

目前，針對鋼材點蝕檢測的技術主要有兩種：

第一是按照國家標準GB/T 17897-2016將鋼材試樣放入FeCl3溶液中進行浸泡，然后按照金屬點蝕評定標準GB/T18590-2001，通過目測或低倍顯微鏡的手段進行點蝕等級檢測評定。這種方法存在明顯的不足，腐蝕坑的密度、深度及分布均為主觀判斷；該方法是在鋼鐵發生腐蝕后對點蝕坑進行統計評價，而點蝕發生之后，夾雜物或發生脫落或溶解，如果夾雜物發生溶解進，周圍鋼基體又由局部腐蝕變成均勻腐蝕，這種情況下，就無法認定是是否有夾雜物誘發點蝕坑的生成。另外隨著冶煉技術的發展，冶金過程合金化后，鋼中會產生不同種類的夾雜物，各個夾雜物的性質不同，誘發點蝕的原理及概率也不盡相同，該方法無法對不同種類夾雜物誘發點蝕等局部腐蝕的概率做出比較判斷；最后

第二是按照國家標準GB/T 17899-1999采用電化學極化技術測試鋼材的鈍態極化曲線，從而獲得鋼材的點蝕電位，用點蝕電位作為參數來評定點蝕。該方法同樣存在明顯的不足。不同的鋼種在不同的環境中的點蝕電位可能相差較小，另外隨著環境的變化，點蝕電位會產生比較明顯的變化，因此該方法獲得的實驗結果并不能定量的評價夾雜物的種類及其誘發點蝕等局部腐蝕的概率。由于鋼中夾雜物的數量較多，時常種類也不單一，該方法為宏觀測量，測的鋼中所有夾雜物的點蝕電位，無法區分不同種類夾雜物之間誘發點蝕的區別。

為解決現有技術出現的難點，本發明提出一種微區電化學檢測夾雜物種類及其誘發點蝕概率的方法。按照本發明提供的方法可以在腐蝕發生之前對剛中夾雜物進行種類堅定并評價其誘發點蝕的概率。可以準確定量評估鋼中不同種類的夾雜物誘發點蝕的概率。

發明內容

本發明的目的是提供一種評定鋼中夾雜物種類及其誘發點蝕概率的方法，本發明提供的方法可有效減少人為誤差，可以在鋼基體發生腐蝕之前，對鋼中夾雜物誘發點蝕的概率進行估算。而且可定量評定鋼材點蝕的發生概率。

一種評定鋼中夾雜物種類及其誘發點蝕概率的方法，是通過以下步驟來實現的：

(1)在鋼板上截取面積為25～125mm²的試樣；試樣面積過小，不利于試樣的標定及檢測，試樣面積過大不易于放入儀器，實驗中選取100mm²；

(2)將(1)中截取的試樣利用碳化硅砂紙依次按照240目、400目、600目、800目、1000目、1200目、1500目、2000目的順序打磨，然后拋光。最后依次利用丙酮、去離子水和酒精清洗后吹干待用；

(3)利用硬度測量儀觀測試樣表面夾雜物分布，并打點進行標記，標記1～3個點，最好是3個點。

(4)將(3)中做好的試樣放在原子力顯微探針(SKPFM)系統的實驗平臺中，實驗中采用Cr-Au涂層探針進行檢測。探針兩側表面涂層度為15～25nm，探針曲率直徑為50～80nm，默認頻率為65kHz，掃描頻率為0.1～0.2Hz，實驗中探針直徑過大，會降低測量精確度，掃描頻率過大，測量過程中會發生信息丟失，而掃描頻率過小，會造成時間過長；

(5)尋找式樣上標記的點，找到標記點周圍的夾雜物，選擇一個大于夾雜物的測量區域，四邊以大于夾雜物2～5μm為最佳，按照從“下往上，從左往右”原則進行掃描；得到夾雜物的電位分布圖，并測量出電位分布曲線,x，y值分別為測試區域的長和寬，z值為測試電位。為夾雜物電位，為夾雜物周圍鋼基體的電位，計算出表示夾雜物和鋼基體之間的電位差；

(6)依次重復步驟(4)-(5)，分別測的不同夾雜物的電位以及夾雜物和鋼基體之間的電位差

(7)對夾雜物的電位曲線的走向以及數值進行統計分析，來鑒別夾雜物的種類；

(8)檢測后，利用場發射掃描電鏡(FE-SEM-EDS)對所測夾雜物進行形貌觀測和成分分析，來驗證SKPFM測試的結果。

(9)根據下述公式計算夾雜物誘發點蝕的相對概率η值：