如何評價絕熱材料對金屬的腐蝕性能?
評價絕熱材料對金屬腐蝕性能的方法分為直接測試方法和間接測試方法。直接測試方法是通過模擬實際使用過程中絕熱材料與金屬的相互作用,并通過一定方法加速其相互作用,來定性或定量衡量其對金屬腐蝕的能力。間接測試方法是通過測試絕熱材料的鹵素離子含量、浸出液pH值、吸濕性和吸水性等決定其對金屬腐蝕性的根本因素,來間接評價其對金屬腐蝕的能力。需要注意的是,金屬腐蝕一般發(fā)生在“水”或者“濕氣”存在的環(huán)境中,尤其在常溫和低溫等水汽容易聚集的條件下,更容易造成金屬腐蝕。
一、直接測試方法
1、定性評價絕熱材料對鋼銅鋁的腐蝕。相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn):GB/T 11835-2016《絕熱用巖棉、礦渣棉及其制品》附錄F,ASTM C665-12。此兩種方法利用對照樣本來定性測量材料或制品對特定金屬(鋼、銅、鋁)的腐蝕性。通過在樣品中夾入鋼、銅、鋁等金屬試板,在參照樣之間亦夾入相同的金屬試板,將兩者同時放置于高溫高濕的試驗箱中,并保持一定的試驗周期(鋼的腐蝕為96hr,銅和鋁的腐蝕為28d)。以參照樣內(nèi)夾入的金屬試板為對照樣,比較夾入樣品中金屬試板的腐蝕程度,通過90%的置信度的秩和檢驗法確定驗收判據(jù),從而定性判別材料對金屬的腐蝕性。以上方法在石油化工、工業(yè)管道絕熱等行業(yè)規(guī)范中被廣泛引用。
2、定性評價絕熱材料對奧氏體不銹鋼的外應(yīng)力腐蝕開裂。相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn):GB/T 17393-2008《覆蓋奧氏體不銹鋼用絕熱材料規(guī)范》、GB/T 25996-2010《絕熱材料對奧氏體不銹鋼外部應(yīng)力腐蝕開裂的試驗方法》、ASTM C795-08、ASTM C692-13。這幾個標(biāo)準(zhǔn)所涉及的方法基本一致,針對不銹鋼中用途最為廣泛的奧氏體不銹鋼,評價在外應(yīng)力存在的情況下,絕熱材料對其是否造成腐蝕性開裂的試驗方法。而所謂“外應(yīng)力腐蝕性開裂”,指的是金屬在某些腐蝕環(huán)境和所受應(yīng)力或殘余應(yīng)力的綜合影響下可能發(fā)生的以裂紋形式出現(xiàn)的破壞,如下圖中被標(biāo)記部分即出現(xiàn)了明顯的裂紋。試驗原理是持續(xù)使去離子水,通過絕熱材料試樣,到達(dá)有應(yīng)力存在的304型奧氏體不銹鋼的熱表面,此過程進(jìn)行28d。如果材料中有可溶出的氯、氟離子存在,將與水一起通過蒸發(fā)積聚在不銹鋼的熱表面上,氯等鹵素離子會參與電荷遷移,在局部形成原電池,破壞奧氏體結(jié)構(gòu)(這種現(xiàn)象一般稱為“點(diǎn)蝕”)。尤其是在有外應(yīng)力存在的情況下,“點(diǎn)蝕”造成的破壞將擴(kuò)大,從而形成裂紋。以上方法在石油化工、工業(yè)管道絕熱等行業(yè)規(guī)范中被廣泛引用。
3、定量評價絕熱材料對金屬的腐蝕。相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)為:ASTM C1617。通過該方法可以得到樣品對金屬的質(zhì)量腐蝕速率,即年腐蝕深度(MLCR,單位為微米每年,μm/y),通過與標(biāo)準(zhǔn)曲線中的MLCR對比,可以衡量出絕熱材料對金屬的腐蝕性能等級。
二、間接測試方法
絕熱材料造成金屬腐蝕的主要原因是其組成中的鹵素離子與金屬接觸造成“點(diǎn)蝕”,而當(dāng)絕熱材料的吸水性(吸濕性)強(qiáng)的時候,會加劇金屬腐蝕。所以,可以通過測試絕熱材料可溶出離子的含量、浸出液pH值、吸水和吸濕性能,來間接評價其金屬腐蝕性。
1、測試絕熱材料可溶出離子含量和pH值。相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn):JC/T 618-2005《絕熱材料中可溶出氯化物、氟化物、硅酸鹽及鈉離子的化學(xué)分析方法》、ASTM C871,這兩種方法基本一致,適用于覆蓋奧氏體不銹鋼用絕熱材料溶出離子(Cl-、F-、SiO32-及Na+)的測定。其實驗過程為:將絕熱材料在去離子水中煮沸30min,使其中可能存在的離子溶于溶液中,通過化學(xué)分析方法測定溶液中離子含量和pH值。GB/T 17393《覆蓋奧氏體不銹鋼用絕熱材料規(guī)范》要求:pH值介于7.0-11.7之間(25℃),ASTM C795要求pH值≤12.5(25℃),可溶出離子的要求如表1。SH/T 3010-2013《石油化工設(shè)備和管道絕熱工程設(shè)計規(guī)范》中要求絕熱材料浸出液pH值≥8.0,可溶出氯離子含量符合GB/T 17393的規(guī)定(如表1)。GB 50264-2013《工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程設(shè)計規(guī)范》要求絕熱材料pH值7.0-11.0之間(25℃),可溶出離子含量符合GB/T 17393的規(guī)定。
2、測試絕熱材料吸濕性和吸水性。絕熱材料吸濕率的試樣方法為GB/T 5480.11-2008,是在50℃和95%相對濕度情況下經(jīng)96hr處理后的質(zhì)量或體積增加率,以%表示。吸水率測試方法為GB/T 5480.13-2008,是將樣品全浸在水下25mm或部分浸入水中,保持2h后的水分體積增加率。材料的短期吸水量按GB/T 30805進(jìn)行,長期吸水量按GB/T 30807進(jìn)行。保溫層下的金屬腐蝕不止和保溫材料的性質(zhì)有關(guān),還和施工過程中的保溫工藝、保溫結(jié)構(gòu)等有重要關(guān)系。因此要全面評價實際工況下絕熱材料對金屬的腐蝕情況,需要設(shè)計個性化的實驗方案。GB/T 25996 《絕熱材料對奧氏體不銹鋼外部應(yīng)力腐蝕開裂的試驗方法》和JC/T 618《絕熱材料中可溶出氯化物、氟化物、硅酸鹽及鈉離子的化學(xué)分析方法》兩個標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)開始修訂。
三、夢能服務(wù)與支持
1、免費(fèi)樣品
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