采用不同金属腐蚀速率表征大气腐蚀环境分级分类方法与流程

1.本发明属于输变电工程腐蚀与防护应用技术领域，具体涉及一种采用不同金属腐蚀速率表征大气腐蚀环境分级分类方法。


背景技术：

2.我国制定了gb 15957-1995大气环境腐蚀性分类标准，该标准以普通碳钢为对象，规定了在不同大气环境下的腐蚀类型及其与相对湿度、空气中腐蚀性物质含量的对应关系。
3.中国科学院金属腐蚀与防护研究所陈鸿川等自20世纪80年代末开始采用a3钢试片，在沈阳市36个试验站进行大气腐蚀曝露试验，研究了大气腐蚀与so2的关系，建立了沈阳市大气腐蚀图，中国兵器工业第五九研究所自2003年开始开展海洋大气腐蚀性分级分类研究工作，以往对大气腐蚀分级分类的研究进展及国内外主要大气腐蚀分级分类标准的研究和分析，发现随着大气腐蚀分级分类的研究不断深入，大气腐蚀的分级分类标准正在向着更加细化的方向发展。
4.目前大气腐蚀分级分类存在的主要问题是对高级别的大气腐蚀的分级分类不够细化，随工业的发展和环境的恶化，最高级别的腐蚀类别已经低于实际环境中的腐蚀速率，不能满足现有耐候钢输电杆塔研究和实际应用的需求。
5.采用不同金属材料大气暴晒腐蚀实际数据，对不同金属所处的全国大气腐蚀环境进行分类，对于推广新型材料的应用具有重要意义。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术中所存在的高级别的大气腐蚀的分级分类不够细化的问题，本发明提供一种采用不同金属腐蚀速率表征大气腐蚀环境分级分类方法。
7.本发明提供的技术方案是：
8.一种采用不同金属腐蚀速率表征大气腐蚀环境分级分类方法，所述方法包括以下几种：
9.s1、按照污染物浓度和润湿时间进行环境分类：根据环境中so2或cl-的浓度及试样上潮湿时间测定；
10.s2、按照金属标准试样腐蚀速率进行分类：根据金属标准试件在环境中自然暴露试验获得的腐蚀速率对大气腐蚀环境进行分类；
11.s3、根据金属标准试件在环境中自然暴露试验10年的评价腐蚀速率对大气腐蚀环境进行分类；
12.s4、大气环境分级分类的选用及具体评价。
13.优选的，所述方法s1中，所述根据环境中so2或cl-的浓度及试样上潮湿时间测定包括：
14.分别划分污染环境类型和润湿时间类型，然后将环境污染类型和润湿时间类型综
合起来按评定腐蚀性类型。
15.优选的，所述利用环境污染类型和润湿时间类型计算金属标准试片腐蚀速率的剂量-响应函数，如下：
16.1)碳钢
[0017][0018]
f
st
＝0.150(t-10)t≤10℃
[0019]
f
st
＝-0.054(t-10)t＞10℃
[0020]
n＝128,r2＝0.85
[0021]
式中：r
corr
——1年周期大气腐蚀速率：p
d
——so2沉降率；s
d
——cl-沉降率；t——大气温度；rh——大气湿度；
[0022]
2)镀锌钢
[0023][0024]
f
zn
＝0.038(t-10)t≤10℃
[0025]
f
zn
＝-0.071(t-10)t＞10℃
[0026]
n＝114,r2＝0.78
[0027]
式中：r
corr
——1年周期大气腐蚀速率：p
d
——so2沉降率；s
d
——cl-沉降率；t——大气温度；rh——大气湿度。
[0028]
优选的，所述方法s2中，所述根据金属标准试件在环境中自然暴露试验获得的腐蚀速率对大气腐蚀环境进行分类包括：
[0029]
根据不同金属暴露第1年的腐蚀速率进行环境腐蚀性分类，将铜、铝、锌、钢的标准试片经自然暴露试验1年，除去腐蚀产物后求得腐蚀速率。
[0030]
优选的，所述方法s3中，所述根据金属标准试件在环境中自然暴露试验10年的评价腐蚀速率对大气腐蚀环境进行分类包括：
[0031]
将铜、铝、锌、钢的标准试片经自然暴露试验10年，除去腐蚀产物后求得腐蚀速率。
[0032]
优选的，所述方法s4中，所述大气环境分级分类的选用及具体评价包括：
[0033]
大气腐蚀等级分级分类方法主要包括方法s1、方法s2和方法s3；
[0034]
方法s1需要对不同地区的大气气象数据进行收集，具体收集方法可以直接登录中国气象网站进行收集，同时结合公式进行推算即可；
[0035]
方法s2需要采用单一的金属材料进行大气暴晒投样，投样周期为1年；
[0036]
方法s3则需要投样周期为10年之久。
[0037]
优选的，所述方法s1、方法s2和方法s3从难易程度上区分分别为：
[0038]
方法s1最易操作，方法s2次之，方法s3最难。
[0039]
优选的，所述方法s1、方法s2和方法s3从结果准确性上区分分别为：
[0040]
方法s3最精确，方法s2次之，方法s1准确性稍差。
[0041]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0042]
1、本发明提供的一种采用不同金属腐蚀速率表征大气腐蚀环境分级分类方法，所述方法包括以下几种：s1、按照污染物浓度和润湿时间进行环境分类：根据环境中so2或cl-的浓度及试样上潮湿时间测定；s2、按照金属标准试样腐蚀速率进行分类：根据金属标准试
件在环境中自然暴露试验获得的腐蚀速率对大气腐蚀环境进行分类；s3、根据金属标准试件在环境中自然暴露试验10年的评价腐蚀速率对大气腐蚀环境进行分类；s4、大气环境分级分类的选用及具体评价，本方法目的在于建立一种借助不同金属材料在不同大气环境中腐蚀数据，对全国不同大气腐蚀环境分类和分级，可以解决不同腐蚀环境地区电网金属材料设备合理选材、防腐设计、运行维护及寿命预测提供技术支持，从而大幅度提高电网设备使用寿命，保障电网安全运行，同时也是建设坚强智能电网的重要组成部分。
附图说明
[0043]
为了更清楚地说明本发明中的技术方案，下面将对实施例中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本发明的一些实施例，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。
[0044]
图1为本发明大气腐蚀环境分级分类方法流程图；
[0045]
图2为全国普通碳钢2015年平均腐蚀速率分布图(13个监测站)；
[0046]
图3为全国2015年大气环境腐蚀评级分布图(13个监测站)。
具体实施方式
[0047]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本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本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0048]
如图1所示，本发明提供一种采用不同金属腐蚀速率表征大气腐蚀环境分级分类方法，所述方法包括以下几种：
[0049]
s1、按照污染物浓度和润湿时间进行环境分类：根据环境中so2或cl-的浓度及试样上潮湿时间测定；
[0050]
s2、按照金属标准试样腐蚀速率进行分类：根据金属标准试件在环境中自然暴露试验获得的腐蚀速率对大气腐蚀环境进行分类；
[0051]
s3、根据金属标准试件在环境中自然暴露试验10年的评价腐蚀速率对大气腐蚀环境进行分类；
[0052]
s4、大气环境分级分类的选用及具体评价；
[0053]
本发明在于建立一种借助不同金属材料在不同大气环境中腐蚀数据，对全国不同大气腐蚀环境分类和分级，可以解决不同腐蚀环境地区电网金属材料设备合理选材、防腐设计、运行维护及寿命预测提供技术支持，从而大幅度提高电网设备使用寿命，保障电网安全运行，同时也是建设“坚强智能电网”的重要组成部分；
[0054]
方法s1中，所述根据环境中so2或cl-的浓度及试样上潮湿时间测定包括：
[0055]
分别划分污染环境类型(见表1、表2)和润湿时间类型(见表3)，然后将环境污染类型和润湿时间类型综合起来按表4评定腐蚀性类型；
[0056]
[0057][0058]
表1以so2表示的空气污染分类
[0059][0060]
表2以氯化物表示的空气污染分类
[0061][0062]
表3以湿润时间表示的空气污染分类
[0063][0064]
普通碳钢
[0065]
[0066][0067]
锌和铜
[0068][0069]
铝
[0070]
[0071][0072]
表4通过环境污染和润湿时间的分类计算出来的大气腐蚀类型
[0073]
注：用腐蚀性分类号码中的数字表示腐蚀性(例如用1代表腐蚀性级别为cl，依次类推)。
[0074]
所述利用环境污染类型和润湿时间类型计算金属标准试片腐蚀速率的剂量-响应函数，如下：
[0075]
1)碳钢
[0076][0077]
f
st
＝0.150(t-10)t≤10℃
[0078]
f
st
＝-0.054(t-10)t＞10℃
[0079]
n＝128,r2＝0.85
[0080]
式中：r
corr
——1年周期大气腐蚀速率：p
d
——so2沉降率；s
d
——cl-沉降率；t——大气温度；rh——大气湿度；
[0081]
2)镀锌钢
[0082][0083]
f
zn
＝0.038(t-10)t≤10℃
[0084]
f
zn
＝-0.071(t-10)t＞10℃
[0085]
n＝114,r2＝0.78
[0086]
式中：r
corr
——1年周期大气腐蚀速率：p
d
——so2沉降率；s
d
——cl-沉降率；t——大气温度；rh——大气湿度。
[0087]
方法s2中，所述根据金属标准试件在环境中自然暴露试验获得的腐蚀速率对大气腐蚀环境进行分类包括：
[0088]
根据不同金属暴露第1年的腐蚀速率进行环境腐蚀性分类，将铜、铝、锌、钢的标准试片经自然暴露试验1年，除去腐蚀产物后求得腐蚀速率，由表5确定腐蚀性类别；
[0089][0090][0091]
表5以不同金属暴露第1年的腐蚀速率进行环境腐蚀性分类
[0092]
方法s3中，所述根据金属标准试件在环境中自然暴露试验10年的评价腐蚀速率对大气腐蚀环境进行分类包括：
[0093]
将铜、铝、锌、钢的标准试片经自然暴露试验10年，除去腐蚀产物后求得腐蚀速率，由表6确定腐蚀性类别；
[0094][0095]
表6为不同金属材料暴晒10年的大气腐蚀等级分类方法
[0096]
方法s4中，所述大气环境分级分类的选用及具体评价包括：
[0097]
大气腐蚀等级分级分类方法主要包括方法s1、方法s2和方法s3；
[0098]
方法s1需要对不同地区的大气气象数据进行收集，具体收集方法可以直接登录中国气象网站进行收集，同时结合公式进行推算即可；
[0099]
方法s2需要采用单一的金属材料进行大气暴晒投样，投样周期为1年；
[0100]
方法s3则需要投样周期为10年之久；
[0101]
所述方法s1、方法s2和方法s3从难易程度上区分分别为：
[0102]
方法s1最易操作，方法s2次之，方法s3最难；
[0103]
所述方法s1、方法s2和方法s3从结果准确性上区分分别为：
[0104]
方法s3最精确，方法s2次之，方法s1准确性稍差；
[0105]
因此，对于大气环境分级分类的方法：在输变电工程应用中，先采用方法s1对大气进行分类，对于腐蚀较为严重的地区(预计腐蚀等级在c4及以上地区)，同时结合方法s2进
行分类与评级；对于腐蚀较为严重同时设备安全性至关重要的地区(c4及以上地区，电网运行关键设备)，前期在方法s1和方法s2的基础上，同时进行方法s3的试验设计，取得基础数据，对前期分级分类结果不断完善与修改；
[0106]
如图2和图3所示，为全国普通碳钢2015年平均腐蚀速率分布图(13个监测站)和全国2015年大气环境腐蚀评级分布图(13个监测站)；
[0107]
通过碳钢第一年在这些典型地区的腐蚀速率，对典型地区的大气环境腐蚀性进行评级，如表7所示：
[0108][0109][0110]
表7典型地区2015年的大气环境腐蚀性评级
[0111]
最后应当说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。