涂層耐腐蝕性能試驗(yàn)方法
腐蝕試驗(yàn)包括實(shí)驗(yàn)室腐蝕試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)腐蝕試驗(yàn)兩類。實(shí)驗(yàn)室腐蝕試驗(yàn),可分為室溫或加熱的液態(tài)浸漬腐蝕和氣體腐蝕(含高溫氧化)以及鹽霧試驗(yàn)等?,F(xiàn)場(chǎng)腐蝕試驗(yàn)也多種多樣,如大氣腐蝕、海水及淡水浸漬、土壤腐蝕、掛片試驗(yàn)等。按腐蝕介質(zhì)的性質(zhì),又可分為酸性、堿性、中性鹽腐蝕等類型。
腐蝕試驗(yàn)條件,需根據(jù)試驗(yàn)涂層材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或涂層材料的使用條件來擬定。溶液的pH值、溶解氣體量、溶解離子濃度、溶液溫度與流速等,均會(huì)直接影響涂層的腐蝕反應(yīng)。一般認(rèn)為,溶液中的溶解氣體,特別是中性溶液中的氧含量對(duì)腐蝕過程的陰極反應(yīng)影響很大,而液體溫度不僅影響反應(yīng)速度,而且對(duì)反應(yīng)類型也有一定的影響。
一、液態(tài)浸漬法
對(duì)噴涂層進(jìn)行液態(tài)浸漬腐蝕,可帶標(biāo)樣(一般為被噴涂的基體材料)同時(shí)進(jìn)行,也可帶入已知耐蝕性的其它材料的試樣,以期進(jìn)行比較。由于噴涂層多有氣孔存在,故應(yīng)首先進(jìn)行封孔處理后再做腐蝕試驗(yàn)。液態(tài)浸漬腐蝕又分為靜態(tài)全浸式、部分浸漬式、交互浸漬式、氣蝕等流液浸漬等。
(1)靜態(tài)全浸式
靜態(tài)全浸式就是將試樣完全浸入溶液浸泡的試驗(yàn)方法。此方法操作簡(jiǎn)便,重現(xiàn)性好,比較容易控制試驗(yàn)因素。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 10124《金屬材料實(shí)驗(yàn)室均勻腐蝕全浸試驗(yàn)方法》中詳細(xì)規(guī)定了試驗(yàn)方法和要求。試驗(yàn)時(shí),不論是常溫還是煮沸下的腐蝕試驗(yàn),均應(yīng)保持溶液的濃度始終一致。溶液的蒸發(fā)損失可采用恒定水平面裝置控制或定時(shí)地添加溶液,使溶液體積的波動(dòng)不超過±1%,有時(shí)也采用回流冷凝。為避免腐蝕產(chǎn)物積累影響腐蝕規(guī)律,一般將介質(zhì)容量與試樣表面積的比例控制在20-200 mL/cm3。通常要求每個(gè)試驗(yàn)裝置中只浸泡一種涂層,以避免一種涂層的腐蝕產(chǎn)物對(duì)另一種涂層腐蝕規(guī)律的干擾。
利用水浴或油浴控制試驗(yàn)溶液的溫度。除非有特別規(guī)定,腐蝕試驗(yàn)過程不應(yīng)對(duì)溶液充氣。試驗(yàn)容器可密封,也可敞露。在沸點(diǎn)溫度下進(jìn)行的試驗(yàn),應(yīng)注意緩慢加熱,并在容器底部鋪一層玻璃(或陶瓷)碎片,以避免過度沸騰和氣泡的沖擊作用。試樣的支架和容器在試驗(yàn)溶液中應(yīng)是惰性的,從而保證自身不被腐蝕和破壞,也不污染試驗(yàn)溶液。
(2)部分浸漬式
部分浸漬式是將試樣部分浸入溶液,由于氣/液相交界的水線長(zhǎng)期保持在涂層表面的同一固定位置,從而造成嚴(yán)重的局部腐蝕破壞,部分浸漬試驗(yàn)也稱為水線腐蝕試驗(yàn)。在貯存液體的容器內(nèi)壁及部分浸入海水的涂層構(gòu)件上,都會(huì)發(fā)生這種水線破壞。鋁涂層和某些其他金屬涂層往往在水線處發(fā)生濃差腐蝕,部分浸漬試驗(yàn)條件為其提供了非常適宜的加速試驗(yàn)方法。
部分浸漬式試驗(yàn)方法、要求、條件的控制及試驗(yàn)裝置與靜態(tài)全浸式試驗(yàn)基本相同。關(guān)鍵是如何提供合適的試樣支撐方法,使水線部位保持在固定的位置上,保證液面上、下的試樣面積比恒定不變。采用自動(dòng)恒定液面裝置,可以顯著提高試驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性。
(3)交互浸漬式
交互浸漬試驗(yàn)又稱間浸試驗(yàn),是指將帶有金屬涂層的試樣交替地浸入液態(tài)腐蝕介質(zhì)和暴露在空氣中。交互浸漬試驗(yàn)是一種模擬試驗(yàn),也是一種加速試驗(yàn)。這種交互浸漬狀態(tài)為水溶液作用提供了加速腐蝕的條件,因?yàn)樵诖蟛糠直┞稌r(shí)間中試樣表面可以保持頻繁更新,幾乎為氧所飽和的溶液薄膜,而且在干濕交替過程中,由于水分蒸發(fā)使得溶液中的腐蝕性組分濃縮。另外,試樣表面完全干燥常常使腐蝕速度下降,但是腐蝕產(chǎn)物膜破裂則起相反的作用。
交互浸漬試驗(yàn)結(jié)果與干濕變化的頻率、環(huán)境的溫度和濕度密切相關(guān),所以必須合理設(shè)計(jì)干濕變化周期,并在連續(xù)試驗(yàn)中保持不變。同樣,應(yīng)合理控制環(huán)境溫度和濕度,以保證試樣在大氣暴露期間有恒定的干燥速度。根據(jù)不同的試驗(yàn)要求,有時(shí)在濕度相當(dāng)高的密閉裝置中進(jìn)行間浸試驗(yàn),使試樣離開溶液后始終保持濕潤(rùn)狀態(tài);有時(shí)在空氣中暴露時(shí)用干燥熱風(fēng)吹拂(或輻照加熱),以加速干燥。
交互浸漬試驗(yàn)條件的選擇與所用試驗(yàn)裝置的工作原理有關(guān)。為了實(shí)現(xiàn)干濕交替,可以交替地將試樣浸入和提出溶液;也可使試樣固定不動(dòng),而讓溶液相對(duì)試樣升降。通常使試樣運(yùn)動(dòng)比移動(dòng)腐蝕介質(zhì)更容易實(shí)現(xiàn)。溶液和空氣中的暴露時(shí)間比應(yīng)視試驗(yàn)的具體要求而定,一般為1:1-1:10,一次循環(huán)的總時(shí)間常為1-60 min不等,有時(shí)也可達(dá)24h。
二、中性鹽霧試驗(yàn)
中性鹽霧試驗(yàn)是一種常用的人工加速腐蝕試驗(yàn),它是模擬沿海大氣環(huán)境中,溫暖的海面向寒冷的空氣蒸發(fā)和海浪沖擊下潑向空間的含氯離子微小液滴,形成細(xì)霧狀介質(zhì)對(duì)金屬的腐蝕條件,采用一定濃度的氯化鈉溶液,在加壓下以細(xì)霧狀噴射,由于霧粒均勻地落在試樣表面,并不斷維持液膜更新,因而對(duì)涂層的腐蝕符合大氣腐蝕基本原理,實(shí)現(xiàn)測(cè)定涂層的加速腐蝕作用。
中性鹽霧試驗(yàn)畢竟不能完善地模擬大氣條件對(duì)金屬涂層的腐蝕,加之影響腐蝕的因素較多,造成測(cè)試條件不易控制等等,往往重現(xiàn)性較差,所以只能作為同一類型涂層在該條件下相對(duì)耐蝕性的比較。實(shí)踐表明,它對(duì)陽極性涂層(如鋼鐵基體上的鋅層和鎘層等)耐蝕性效果較好,而對(duì)陰極性涂層,則只能揭示涂層的孔隙和缺陷程度,間接地反映涂層的抗腐蝕能力。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB6458-86《金屬覆蓋層 中性鹽霧試驗(yàn)》中規(guī)定了中性鹽霧試驗(yàn)所使用的設(shè)備、試劑和方法。
試樣的數(shù)量按測(cè)試具體規(guī)定,一般情況下每批取3件。試驗(yàn)時(shí),試樣放置在鹽霧試驗(yàn)箱內(nèi),試驗(yàn)溶液為5%NaCl(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))溶液,pH值為6.5-7.2,噴霧箱內(nèi)溫度為35±2℃,相對(duì)濕度大于95%。試驗(yàn)面朝上,讓鹽霧自由沉降在被試驗(yàn)面上,經(jīng)24h噴霧后,每個(gè)收集器所收集的溶液,就80 cm2而言應(yīng)為1-2 mL,被試面與垂直方向成15-30°,不能直接噴射被試面。試樣不能接觸箱體,也不能相互接觸。試樣之間的距離應(yīng)不影響鹽霧自由降落在被試面上,試樣上的液滴不得落在其他試樣上。試驗(yàn)時(shí)間應(yīng)按被試覆蓋層或產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求而定,若無標(biāo)準(zhǔn),推薦時(shí)間為:2、6、16、24、48、96、240、480、720h。停噴時(shí)不加熱,試樣密封在箱內(nèi)自然冷卻。試樣在試驗(yàn)結(jié)束后,取出試樣。為減少腐蝕產(chǎn)物的脫落,試樣在清洗前,放在室內(nèi)自然干燥0.5-1h。然后用不高于40℃的清潔流動(dòng)水,輕輕清洗,除去試樣表面鹽霧溶液的殘留物,經(jīng)干燥后作外觀檢查和評(píng)級(jí)。按我國(guó)熱帶電工產(chǎn)品,JB/Z 88-66評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)鹽霧試驗(yàn)后的腐蝕程度為4級(jí):一級(jí)為良好,2級(jí)為合格,3-4級(jí)為不合格。在每一級(jí)中,只要滿足一項(xiàng),就按該級(jí)評(píng)定。
三、銅鹽加速醋酸鹽霧試驗(yàn)(CASS法)
銅鹽加速醋酸鹽霧試驗(yàn)是中性鹽水噴霧試驗(yàn)的改進(jìn)方法。由于它在氯化鈉溶液中用醋酸酸化,并加入氯化銅提高對(duì)某些金屬涂層的腐蝕速率和效果,取得了鋼鐵基體上陰極性涂層腐蝕方式接近于實(shí)際環(huán)境的良好結(jié)果。CASS法與中性鹽水噴霧相比,不僅腐蝕速度加快,而且重現(xiàn)性較好,所以正逐步取代中性鹽水噴霧對(duì)陰極性涂層的耐蝕性檢驗(yàn)。該法適用于鋼鐵基體上陰極性涂層(銅、鎳、鉻涂層等)和鋁或鋁合金上陽極氧化膜的耐腐蝕性檢驗(yàn)。
銅鹽加速醋酸鹽霧試驗(yàn)的溶液成分為:氯化鈉(NaCl)50±5 g/L、氯化銅(CuCl2·H2O)0.26±0.02 g/L,pH(用醋酸調(diào)整)為3.2±0.1。測(cè)試設(shè)備與鹽霧試驗(yàn)設(shè)備大致相同,只是對(duì)箱體耐高溫性要求更高(50±1℃)。目前除了專門用于CASS試驗(yàn)的設(shè)備外,也有與鹽水噴霧試驗(yàn)通用的設(shè)備。除測(cè)試溫度為50±1℃外,其它條件與鹽水噴霧試驗(yàn)條件相同。
四、大氣暴露腐蝕試驗(yàn)
大氣暴露腐蝕試驗(yàn)是在天然大氣條件下,對(duì)噴涂層試樣在試樣架上(室外或室內(nèi))進(jìn)行實(shí)際的腐蝕試驗(yàn),通過定期觀察及測(cè)定其腐蝕過程特征和腐蝕速度確定其防護(hù)壽命。大氣暴露試驗(yàn)是正確判斷涂層耐蝕性能的一個(gè)重要方法,其評(píng)定結(jié)果通常作為制定涂層厚度標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)。具體試驗(yàn)方法可參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB6464-86《金屬和其它無機(jī)覆蓋層靜置戶外暴曬腐蝕試驗(yàn)一般規(guī)則》進(jìn)行。
大氣暴露腐蝕試驗(yàn)試驗(yàn)條件的選擇應(yīng)與工件使用的實(shí)際條件相同或相似。一般按暴露場(chǎng)地所處地區(qū)的環(huán)境條件,將大氣條件分為四類(包括室內(nèi)和室外):工業(yè)性大氣、海洋性大氣、農(nóng)村大氣和城郊大氣。暴露場(chǎng)應(yīng)設(shè)在完全敞開的地方,能充分受到大氣(空氣、日光、雨、露、霧、霜、雪等)的侵襲。周圍的建筑物、樹木和試樣架應(yīng)有一定間隔距離,保證周圍建筑物和樹木等的陰影在任何時(shí)刻不會(huì)投射到被測(cè)試樣上。
試樣大氣暴曬的方式有三種:1)露天暴曬,即將試樣直接放在室外的框架上??蚣懿捎媚軌蚪?jīng)受腐蝕的材料制成,試樣在框架上面向南方??蚣芨浇闹参锔叨炔粦?yīng)大于0.2m;2)半封閉暴曬,把試樣放在有頂棚遮蓋下進(jìn)行暴曬,以防止直接受太陽輻射和大氣降水的作用,或試樣暴曬在部分封閉的空間,例如百葉箱中;3)“全封閉”暴曬,此時(shí)外界因素對(duì)試樣的影響是非常有限的。
大氣暴露試驗(yàn)用的試樣,不得小于50cm2(5 cm×10 cm),專門制備的試樣應(yīng)為平板形狀,一邊的長(zhǎng)度最好為50 mm的整數(shù)倍,厚度為1-3 mm。同一種試樣的數(shù)量不得少于三件。在暴曬前應(yīng)徹底清洗試樣,以除去涂層表面的污染物。每件試樣應(yīng)有不易消失的編號(hào),如打上鋼印或掛有刻字的塑料牌等。試驗(yàn)開始前,試樣應(yīng)采用專用測(cè)試記錄卡分別記錄試樣編號(hào)、涂層結(jié)構(gòu)、厚度、外觀光澤等情況,并編寫試驗(yàn)綱要(包括:測(cè)試目的、試驗(yàn)要求、檢查周期等)。每種試樣需留l~3件保存在干燥器內(nèi),供試驗(yàn)中比較觀察。
試樣投放最好選擇每年的潮濕、陰雨季節(jié)前,建議在每年的4-5月或9-10月。由于大氣腐蝕速度很慢,試驗(yàn)時(shí)間最好為1-20年。試樣開始暴露后,頭3個(gè)月內(nèi)檢查次數(shù)應(yīng)頻繁,一般每月2-3次。檢查時(shí)應(yīng)注意開始出現(xiàn)腐蝕點(diǎn)的時(shí)間,做好詳細(xì)記錄。3個(gè)月后每月檢查一次,一年后每3個(gè)月檢查一次。冬季室外暴露的試樣如遇下雪時(shí)(指冬季有下雪的地區(qū)),應(yīng)定期拭去表面的積雪。取試樣時(shí)不可用手直接與主要表面接觸。不允許將兩片試樣接觸或摩擦以防止人為機(jī)械損傷或電化學(xué)腐蝕,造成試驗(yàn)結(jié)果誤差。
測(cè)試結(jié)果的評(píng)定,除參照鹽水噴霧試驗(yàn)方法外,還可按試樣表面腐蝕率(見結(jié)果評(píng)定)進(jìn)行腐蝕等級(jí)評(píng)定。
五、海水腐蝕試驗(yàn)
熱噴涂防腐蝕技術(shù)目前已廣泛用于大量海洋工程設(shè)施,如海上采油鉆探平臺(tái)、艦船及港口設(shè)施等,因此海水腐蝕試驗(yàn)是熱噴涂涂層進(jìn)行較多的試驗(yàn)內(nèi)容之一。
海洋的腐蝕環(huán)境大致可以分為:海洋大氣區(qū)、飛濺區(qū)、潮差區(qū)、全浸區(qū)和海底泥漿區(qū),由于所處環(huán)境的不同,使金屬的腐蝕速度有很大差異。金屬構(gòu)件在飛濺區(qū),處于干、濕交替,氧供應(yīng)充足具有相當(dāng)高的腐蝕性。高潮位區(qū)在漲潮時(shí)與含氧的海水接觸,腐蝕也較嚴(yán)重。另外,潮差區(qū)相對(duì)低潮線以下的全浸區(qū)部分,形成明顯的氧濃差電池作用,潮差區(qū)供氧充分為陰極,而恰好位于低潮線下的全浸區(qū),因供氧相對(duì)較少而成為陽極,使腐蝕加速。按海洋環(huán)境區(qū)域特點(diǎn),金屬防護(hù)涂層的海水腐蝕試驗(yàn)可分為6類。
(1)海洋大氣腐蝕試驗(yàn)??梢员碚鞔?、船艙內(nèi)的金屬防護(hù)涂層腐蝕,以及不會(huì)直接受到海水或浪花作用的海岸設(shè)施的金屬防護(hù)涂層腐蝕。
(2)浪花飛濺帶腐蝕試驗(yàn)。表征海上和沿岸結(jié)構(gòu)件在海平面之上經(jīng)常遭受浪花飛濺作用,但不會(huì)受到海水浸潤(rùn)的金屬防護(hù)涂層腐蝕。通常試樣被放置在乎均高潮位上方0.2-2m的位置。
(3)海水間浸試驗(yàn)。又稱交替浸泡試驗(yàn)。表征港口結(jié)構(gòu)和船體外部結(jié)構(gòu)間或受到海水浸潤(rùn)的金屬防護(hù)涂層腐蝕。
(4)海水半浸試驗(yàn)。即海水水線腐蝕試驗(yàn),表征任何海洋飄浮結(jié)構(gòu)外部的氣/液/固三相交界處的金屬防護(hù)涂層腐蝕。
(5)海水全浸試驗(yàn)。表征各種水下設(shè)施的金屬防護(hù)涂層腐蝕,通常試樣被放置在最低潮位以下0.2-2m的位置。
(6)海洋土壤腐蝕試驗(yàn)。這是模擬埋在海底土壤部分的管道、電纜及水下設(shè)施的金屬防護(hù)涂層腐蝕試驗(yàn)。
具體試驗(yàn)方法可參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 6384-86《船舶及海洋工程用金屬材料在天然環(huán)境的海水腐蝕試驗(yàn)方法》。海水腐蝕試驗(yàn)通常在專門的試驗(yàn)站進(jìn)行。
六、夢(mèng)能科技
夢(mèng)能科技是一家致力于涂料的銷售、方案設(shè)計(jì)、涂裝施工為一體的科技公司,夢(mèng)能科技專長(zhǎng)于EMI行業(yè)、工業(yè)裝備制造、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、石油石化、特種氣體行業(yè)、火電、風(fēng)電、水電能源行業(yè)等重防腐領(lǐng)域。夢(mèng)能科技為廣大用戶提供全方位的服務(wù),包括在設(shè)計(jì)階段向您推薦合理的油漆配套方案,在合作當(dāng)中提供高質(zhì)量的產(chǎn)品和高水平的施工服務(wù)以及完善的現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)指導(dǎo)與優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)。