一种工业大气环境中耐候桥梁钢稳定锈层的评价方法与流程

1.本发明涉及耐候钢的稳定锈层检验技术领域，具体为一种工业大气环境中耐候桥梁钢稳定锈层的评价方法，主要应用于耐候桥梁钢的耐蚀性评价及安全性评估。


背景技术：

2.桥梁钢长期暴露在自然环境中，不同程度的腐蚀会对钢结构件产生不同程度的腐蚀损伤，从而影响其安全可靠性和耐久性。在大气中，碳钢表面形成的锈层疏松，有大量的微裂纹和空洞，故不能起到很好的保护作用。而耐候钢表面会形成致密的锈层，可阻止腐蚀介质的进入，抗大气腐蚀性能相对于碳钢表现出明显的优势。裸装使用是耐候桥梁钢最突出的优点，也是最为常见的使用方法，可以最大程度发挥耐候桥梁钢的效益。自然环境中耐候桥梁钢锈层的稳定性是其耐蚀性能的决定性因素。
3.耐候桥梁钢大气腐蚀速度与其所处的大气环境密切相关。大气中不同的污染物对钢铁的腐蚀速率有不同的影响。工业性大气中的so2与海洋性大气中的盐粒子对钢铁腐蚀速度的影响最大，而在纯净的乡村大气环境中钢铁腐蚀率很低。
4.目前评价耐候桥梁钢锈层稳定性的评价方法主要有目测检查法、胶带黏附试验法、周浸腐蚀试验法等，其中，目测检查法、胶带黏附试验法都是评价耐候桥梁钢锈层的表面性能，且计算的腐蚀速率更多的反应的是基体的腐蚀速率，针对不同的腐蚀环境，还不能直接评价锈层的耐蚀性优异，而周浸腐蚀时间周期太长且操作繁琐。


技术实现要素：

5.针对耐候桥梁钢在实际应用环境中的稳定锈层的评价问题，本发明的目的在于提供一种工业大气环境中耐候桥梁钢稳定锈层的评价方法，解决现有技术中难以进行耐候桥梁钢锈层本身耐蚀性能评价等问题。
6.为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
7.一种工业大气环境中耐候桥梁钢稳定锈层的评价方法，具体步骤如下：
8.(1)取规格尺寸、成分体系均相同的多组带锈层的耐候桥梁钢作为待测试样，清洗，并干燥锈层后备用，记录其原始重量为m0；
9.(2)将上述多组耐候桥梁钢试样在室温下、在不同浓度的nahso3溶液中进行浸泡试验，每组试样对应一个浓度的nahso3溶液，各组的nahso3溶液浓度在一定范围内递增，试验时间为24-72小时，同时，取与待测试样规格尺寸、成分体系均相同的带锈层的耐候桥梁钢试样作为对比试样，按照同样条件进行浸泡试验，不同的是，将浸泡溶液更换为去离子水，上述nahso3溶液利用去离子水配制；
10.(3)试验后取出待测试样并称重，质量记为mi，其锈层污染物吸附量ai＝m
i-m0，对比试样质量记为mc，其锈层溶液吸附量ac＝m
c-m0；
11.(4)将上述待测试样和对比试样同时置于烘箱中干燥后称重，记录待测试样的质量为ni，则bi＝m
i-ni为其锈层污染物脱附量，记录对比试样的质量为nc，则bc＝m
c-nc为其锈
层溶液脱附量；
12.(5)计算上述各组耐候桥梁钢待测试样在各自对应浓度的nahso3溶液中浸泡后锈层防护因子θi＝(a
i-bi)/(a
c-bc)；
13.(6)假设上述腐蚀-干燥过程符合langmuir吸附，以nahso3溶液的浓度c为横坐标(单位：mol/l)，nahso3溶液浓度c与防护因子θ的比值c/θ为纵坐标(单位：mol/l)绘制曲线图，曲线的斜率为耐候桥梁钢锈层耐蚀因子r，其线性化方程为：c/θ＝f/r fc，其中，f为修正系数，利用耐蚀因子r评价待测耐候桥梁钢锈层的耐蚀性能，r值越大，则耐蚀性能越好。
14.优选地，所述步骤(2)中，nahso3溶液浓度范围为0.01-0.03mol/l。
15.优选地，所述步骤(2)中，选取至少3个不同浓度的nahso3溶液进行试验，更优选为4-5个。
16.优选地，所述步骤(4)中所述干燥为：在50℃下干燥24h。
17.本发明的上述评价方法，不仅可以用于耐候桥梁钢稳定锈层的评价，也可用于其他耐候钢稳定锈层的评价。
18.本发明的有益效果如下：
19.本发明提供了一种工业大气环境下耐候桥梁钢稳定锈层的评价方法，根据工业大气环境腐蚀特点，通过浸泡吸附试验，并以不同浓度的多组试验数据进行统计分析防护因子，以nahso3溶液的浓度c为横坐标，nahso3溶液浓度c与防护因子θ的比值c/θ为纵坐标绘制曲线图，以曲线的斜率作为锈层耐蚀性评价值，有效评价了耐候桥梁钢在工业大气环境下的耐蚀性能。试验结果表明，该评价方法规律与实地暴晒规律一致，试验周期短，操作简便，设备简单，具有推广意义。
附图说明
20.图1为实施例1中nahso3溶液浓度与防护因子的比值c/θ随nahso3溶液的浓度c变化的曲线图。
21.图2为实施例2中nahso3溶液浓度与防护因子的比值c/θ随nahso3溶液的浓度c变化的曲线图。
具体实施方式
22.为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
23.以下实施例中均用去离子水配制nahso3溶液。
24.实施例1不同成分体系的耐候桥梁钢试样(345mpa级别)锈层耐蚀性的的评价方法，具体评价方法如下：
25.(1)将待试验的耐候桥梁钢带锈试样清洗并干燥其表面锈层后备用，其中试样取6个相同尺寸的样本，分为待测试样(1#)和对比试样(1#)，记录各自原始重量均为m0；
26.(2)将上述耐候桥梁钢锈层的待测试样在25℃条件下进行浸泡试验，采用nahso3溶液模拟工业大气环境，nahso3溶液浓度为0.01mol/l，对比试样的浸泡溶液为去离子水，试验时间均为48小时；
27.(3)试验后取出上述的待测试样和对比试样，各自并称重，待测试样的质量记为mi(mc为对比试样的质量)，ai＝m
i-m0为待测试样的锈层污染物吸附量，ac＝m
c-m0为对比试样的锈层溶液吸附量；
28.(4)将上述两种试样置于烘箱中50℃干燥24h后称重，记录待测试样的质量为ni，则bi＝m
i-ni为其锈层污染物脱附量，记录对比试样的质量为nc，则bc＝m
c-nc为其锈层污染物脱附量；
29.(5)计算上述耐候桥梁钢待测试样锈层的防护因子θ1＝(a
i-bi)/(a
c-bc)；
30.(6)更换上述步骤中nahso3溶液浓度分别为0.015、0.05、0.025、0.03mol/l，利用其他4个1#待测试样重复上述试验步骤，得到防护因子θ
2-θ5；
31.(7)假设上述腐蚀-干燥过程符合langmuir吸附，以nahso3溶液浓度c与防护因子θ的比值c/θ为纵坐标(单位：mol/l)，nahso3溶液的浓度c为横坐标(单位：mol/l)作图，曲线斜率为耐候桥梁钢锈层耐蚀因子r，其线性化方程为：c/θ＝f/r fc，其中，f为修正系数，将试验结果代入计算不同的耐候桥梁钢试样的耐蚀因子，从而评价所述耐候桥梁钢锈层的耐蚀性能，结果与相同钢种在工业大气环境下的实地挂片一年的结果对比。
32.(8)然后选择两个与以上试验试样相同的规格尺寸、不同成分体系的耐候桥梁钢带锈试样2#和3#，清洗并干燥其表面锈层后，分别按照上述步骤(1)-(7)进行相应试验。结果如图1和表1所示，各实验曲线拟合的精度值都在0.9以上：
33.表1不同成分体系耐候桥梁钢试样试验结果对照表
[0034][0035]
表1可以看出，利用本技术的评价方法，1#试样锈层耐蚀因子r最大，说明其在nahso3溶液中的保护性能最好，本发明试验评价结果与实地挂片腐蚀试验结果一致。
[0036]
实施例2相同成分体系，不同锈层稳定化处理的耐候桥梁钢试样(345mpa级别)锈层耐蚀性的的评价方法，具体评价方法如下：
[0037]
(1)将待试验的耐候桥梁钢带锈试样清洗并干燥其表面锈层后备用，其中试样取6个相同尺寸的样本，分为5个待测试样(4#)和对比试样(4#)，记录其原始重量均为m0；
[0038]
(2)将上述耐候桥梁钢锈层的待测试样在25℃条件下进行浸泡试验，采用nahso3溶液模拟工业大气环境，nahso3溶液浓度为0.01mol/l，对比试样的侵泡溶液为去离子水，试验时间均为48小时；
[0039]
(3)试验后取出上述的待测试样和对比试样，各自并称重，待测试样的质量记为mi(mc为对比试样的质量)，ai＝m
i-m0为待测试样的锈层污染物吸附量，ac＝m
c-m0为对比试样的锈层溶液吸附量；
[0040]
(4)将上述两种试样置于烘箱中50℃干燥24h后称重，记录待测试样的质量为ni，则bi＝m
i-ni为其锈层污染物脱附量，记录对比试样的质量为nc，则bc＝m
c-nc为其锈层污染
物脱附量；
[0041]
(5)计算上述耐候桥梁钢待测试样锈层的防护因子θ1＝(a
i-bi)/(a
c-bc)；
[0042]
(6)更换上述步骤中nahso3溶液浓度分别为0.015、0.05、0.025、0.03mol/l，重复上述试验步骤，得到防护因子θ
2-θ5；
[0043]
(7)假设上述腐蚀-干燥过程符合langmuir吸附，以nahso3溶液浓度c与防护因子θ的比值c/θ为纵坐标(单位：mol/l)，nahso3溶液的浓度c为横坐标(单位：mol/l)作图，曲线斜率为耐候桥梁钢锈层耐蚀因子r，其线性化方程为：c/θ＝f/r fc，其中，f为修正系数，将试验结果代入计算不同的耐候桥梁钢试样的耐蚀因子，从而评价所述耐候桥梁钢锈层的耐蚀性能，结果与相同钢种在工业大气环境下的实地挂片3个月的结果对比。
[0044]
(8)然后选择两个与以上试验试样相同的规格尺寸、相同成分体系的耐候桥梁钢带锈试样5#和6#清洗并干燥其表面锈层后分别按照上述步骤(1)-(7)进行相应试验，不同的是：5#试样采用周期浇水的方式让其表面加速形成稳定锈层，然后再进行步骤(2)及后续步骤；6#试样先在表面涂刷自研的锈层稳定化处理剂以加速形成稳定锈层，然后再进行步骤(2)及后续步骤。结果如图2和表2所示，各实验曲线拟合的精度值都在0.9以上：
[0045]
表2不同成分体系耐候桥梁钢试样试验结果对照表
[0046][0047]
通过该方法，6#采用锈层稳定化处理剂处理的试样锈层保护性能最好，在相同时间内形成的锈层保护性能更好，本发明试验评价结果与实地挂片腐蚀试验结果一致。
[0048]
实施例1和2的结果表明，本发明采用的耐候桥梁钢稳定锈层的评价方法能准确地评价耐候桥梁钢在工业大气环境下的锈层保护性能。
[0049]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。