第六章金屬腐蝕試驗(yàn)方法.ppt

1、2020/7/23，西南石油學(xué)院儲(chǔ)藏研究所，1，第六章金屬腐蝕試驗(yàn)方法第一節(jié)金屬腐蝕試驗(yàn)任務(wù)和分類1，金屬腐蝕試驗(yàn)任務(wù)任一項(xiàng)腐蝕研究和控制施工，不論最終目的，必須包括腐蝕試驗(yàn)、檢驗(yàn)和監(jiān)視。 總結(jié)表明，金屬腐蝕試驗(yàn)主要有以下目的： 2020/7/23，西南石油學(xué)院貯藏研究所，2，1 .作為管理生產(chǎn)技術(shù)、控制產(chǎn)品品質(zhì)的檢驗(yàn)性試驗(yàn)。 例如不銹鋼的晶間腐蝕試驗(yàn)。 2 .從現(xiàn)有金屬和合金中選擇適合在指定腐蝕介質(zhì)下使用的材料。 3 .為指定的金屬/介質(zhì)系統(tǒng)選擇適當(dāng)?shù)你煴忍貭柡妥罴延昧俊?4 .對(duì)確定的金屬/介質(zhì)系統(tǒng)，估算金屬的壽命。 5 .確定金屬腐蝕造成介質(zhì)污染的可能性和污染程度。 2020/7/23，

2、西南石油學(xué)院儲(chǔ)藏研究所，3，6 .發(fā)生腐蝕事故時(shí)，調(diào)查原因，尋找解決問題的方法。 7 .選擇有效的防腐措施，估計(jì)其效果。 8、開發(fā)發(fā)展新型耐腐蝕合金。 9 .間歇或連續(xù)監(jiān)測(cè)站設(shè)備、石油氣預(yù)處理車間設(shè)備的腐蝕狀態(tài)，控制腐蝕的發(fā)生和發(fā)展。 10 .進(jìn)行腐蝕反應(yīng)歷程和腐蝕規(guī)律的研究。 2020/7/23、西南石油學(xué)院儲(chǔ)藏研究所，4、金屬耐腐蝕性受材料要素和介質(zhì)要素兩方面的影響。 此外，還受到溫度、系統(tǒng)幾何形狀和尺寸、金屬與介質(zhì)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、力學(xué)因素等的影響。 這些個(gè)元素的組合和變化構(gòu)成了復(fù)雜的金屬腐蝕條件和表達(dá)形式。 現(xiàn)實(shí)的腐蝕和腐蝕控制的課題相當(dāng)復(fù)雜。 因此，不能將通用萬(wàn)能的試驗(yàn)方法和儀器用于所有的

3、試驗(yàn)?zāi)康摹?只能根據(jù)腐蝕試驗(yàn)的具體目的和客觀條件的可能性，選擇現(xiàn)有或新的腐蝕試驗(yàn)方法、試驗(yàn)技術(shù)以及相應(yīng)的儀器設(shè)備。 2020/7/23，西南石油學(xué)院儲(chǔ)藏研究所，5，2，試驗(yàn)方法分類依據(jù)各種金屬材料和復(fù)雜多樣的環(huán)境條件，使試驗(yàn)方法和儀器裝置顯得相對(duì)復(fù)雜。 通過分類，可以得到更明確的認(rèn)識(shí)。 根據(jù)金屬試樣與環(huán)境介質(zhì)的相互關(guān)系，可分為實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和實(shí)物試驗(yàn)3種。 根據(jù)試驗(yàn)方法的性質(zhì)，可分為物理、化學(xué)、電化學(xué)三種。 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，可分為定性和定量測(cè)定。 根據(jù)研究?jī)?nèi)容、試驗(yàn)手段或腐蝕類型，還可以進(jìn)行其他各種分類。2020/7/23、西南石油學(xué)院儲(chǔ)藏研究所、6、第二節(jié)線路土壤腐食性調(diào)查1、土壤調(diào)查內(nèi)

4、容1 .沿線土壤理化性質(zhì)的調(diào)查主要項(xiàng)目有含水量、氧含量、PH值、氧化還原電勢(shì)及土壤電阻率測(cè)定等。 2、調(diào)查沿線主要地形的主要內(nèi)容包括丘陵、平地、沼澤地、河灘、池塘、水田、低地帶及兩種不同土壤邊界地轄區(qū)和地形急劇變化的場(chǎng)所。 調(diào)查了2020/7/23、西南石油學(xué)院儲(chǔ)藏研究所、7，3 .管道附近其他金屬構(gòu)筑物電纜、水和氣體管線、地下鐵等金屬構(gòu)筑物的分布狀況。 4 .調(diào)查沿線可能產(chǎn)生噪聲影響的電源有軌及無(wú)軌電力動(dòng)車組線路、高壓輸電線路及電站等“電源狀況”，描述與線路相交的狀況及平行段的長(zhǎng)度、運(yùn)行電壓、最大負(fù)載電流等殘奧儀表。 5 .陰極可以保護(hù)的電源的情況。 2020/7/23，西南石油學(xué)院貯藏研究

5、所，8，2，土壤埋藏性質(zhì)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定主要為含水量、氯元素絡(luò)離子含量、硫酸根、水溶性總鹽量、氧化還原電勢(shì)、PH值、電極極化曲線、陰極極化曲線及罐管電解法等。 l .含水量的測(cè)定是一般的干燥法。 土壤中含有的水分在1052可以去除，有機(jī)質(zhì)在這個(gè)溫度下不會(huì)分解。 因此，通過在該溫度下使土壤干燥，可以計(jì)算土壤的含水量。2020/7/23、西南石油學(xué)院貯藏研究所，9，2 .氧化還原電勢(shì)測(cè)定土壤氧化還原電勢(shì)，常以甘汞電極為參比電極，以鉑電極為指示電極。參照?qǐng)D6l，兩電極插入土?xí)r，在鉑電極和介質(zhì)的界面上存在電子轉(zhuǎn)移，形成電位差，該差表示氧化還原系統(tǒng)收發(fā)電子的傾向，氧化還原電勢(shì)是該傾向的定量指標(biāo)。2020/7/

6、23、西南石油學(xué)院儲(chǔ)藏研究所、10、圖6l氧化還原電勢(shì)測(cè)定裝置l -個(gè)人手持式電話系統(tǒng)- 29a酸訂2-鉑電極； 3-飽和油汞電極4-“讀取”開關(guān)5-“零點(diǎn)”電位器，2020/7/23，西南石油學(xué)院儲(chǔ)藏研究所，11，設(shè)備測(cè)得的兩極間的電位差換算后才能得到氧化還原電勢(shì)Eh。 修正公式為：式中的Eh7-PH=7時(shí)土壤的氧化還原電勢(shì)、mv； Ep被測(cè)定的兩極間的電位差、mv； Er飽和汞電極相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電位如表6-l所示的EPH比較方便，一般換算為PH=7時(shí)的電位值Eh。 PH值小于或大于7時(shí)，變化的1PH單位減少或增加60mv。2020/7/23、西南石油學(xué)院貯藏研究所、12、表6-l飽和汞

7、電極在不同溫度下的電位值為標(biāo)準(zhǔn)氫電極、2020/7/23、西南石油學(xué)院貯藏研究所、13，3 .土壤容積重的測(cè)定和空隙率的補(bǔ)正算土壤容積重和土壤容積越大，空隙率越小，其結(jié)構(gòu)越牢固表6-2土壤松弛與容積重、空隙率的關(guān)系、2020/7/23、西南石油學(xué)院儲(chǔ)藏研究所、14，a .土壤容積重按下式修正：式中rS土壤容積重、g/cm3； W1容積除土器內(nèi)濕土質(zhì)量，g； v容積取土器的容積，cm3； W2土壤含水量，%。 b .土壤空隙率的修正計(jì)算：式中的s土壤密度一般設(shè)定為S=2.65g/cm3。 2020/7/23、西南石油學(xué)院儲(chǔ)藏研究所、15、4 .電極極化曲線測(cè)定裝置如圖62所示。 在需要試驗(yàn)的土壤

8、中放入形狀和大小相同、材質(zhì)相同的管材作為2枚電極，其上10厘米2的面積用0號(hào)砂紙發(fā)光，其他部分和接頭首先用漆酚蠟復(fù)蓋，然后用殘奧翅片和松香(l:1 )復(fù)蓋。 兩電極間距離為5mm，沿著管道每隔2Km左右插入地下1020cm的土壤中進(jìn)行測(cè)量。 測(cè)定方法通過可變電阻調(diào)節(jié)施加電流的大小，測(cè)定腐蝕電池在不同的施加電流密度下，電極極化有穩(wěn)定傾向時(shí)的兩極間的電位差，曲線如圖63所示。2020/7/23、西南石油學(xué)院儲(chǔ)藏研究所、16、圖62尺極化曲線裝置示意圖、2020/7/23、西南石油學(xué)院儲(chǔ)藏研究所、17、圖63不同土壤中的電極極化曲線、2020/7/23土壤含水量為20%。 電位差為500mV，電流密

9、度超過0.3mA/cm2時(shí)，腐食性變得嚴(yán)重。在同樣的條件下，電流密度不足0.05mA/cm2時(shí)，腐食性弱。 5 .陰極極化曲線測(cè)定該方法也是電極根據(jù)不同的電流密度值判斷土壤腐食性，不考慮陽(yáng)極，只反映腐蝕電池的陰極過程。 2020/7/23，西南石油學(xué)院貯藏研究所，19，實(shí)驗(yàn)用輔助陽(yáng)極為鉑電極，參比電極為汞電極，試驗(yàn)材料為管材用鋼，用o號(hào)砂紙進(jìn)行光照的試驗(yàn)面積為10cm2。 試驗(yàn)土樣從管道沿線采集，每隔510km采樣一次，約2kg。 加入蒸餾水直至飽和，在室溫條件下進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定陰極的電極電位為-0.85V對(duì)硫酸用電極)時(shí)的陰極電流密度。 測(cè)試裝置如圖64所示。2020/7/23、西南石油學(xué)院儲(chǔ)

10、藏研究所、20、圖6-4陰極化曲線試驗(yàn)裝置a飽和水銀極b一試驗(yàn)陰極c-輔助陽(yáng)極； p-UT-9直流高電阻電位差修正，2020/7/23，西南石油學(xué)院儲(chǔ)藏研究所，21，6 .管罐電解法取自沿管路的土壤，放入鐵元素罐，試驗(yàn)用管用酸洗除銹，水洗，干燥，平衡重，插入罐內(nèi)的土中鋼管連接6伏電池的正極取出鋼管，除銹，稱量。 補(bǔ)正重量減少，根據(jù)重量減少量判斷土壤的腐食性。通過使用上述各測(cè)定結(jié)果進(jìn)行綜合分析可以區(qū)分土壤腐食性等級(jí)，其綜合標(biāo)準(zhǔn)如表63所示。2020/7/23、西南石油學(xué)院儲(chǔ)藏研究所、22、圖6-5管電纜電解法試驗(yàn)裝置l-0.5升白鐵元素罐2-研究的土壤3-C19的使用管道度如4-peel5- 6

11、伏特電以外，2020/7/23、西南石油學(xué)院儲(chǔ)藏研究所、23、表6-4 綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)是綜合考慮對(duì)金屬腐蝕影響較大的土壤理化性質(zhì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。 目前國(guó)內(nèi)外經(jīng)常引用的是w貝克曼和w施溫克(W.Bae ckman，WSchwenk )介紹的綜合評(píng)估價(jià)值指標(biāo)。 該指標(biāo)評(píng)價(jià)方法首先評(píng)價(jià)土壤相關(guān)因素的細(xì)目，給出評(píng)價(jià)指數(shù)，然后累計(jì)這些個(gè)的評(píng)價(jià)指數(shù)，給出腐食性評(píng)價(jià)水平。 見表6-4和表6-5。2020/7/23、西南石油學(xué)院存儲(chǔ)研究所、25、表64土壤腐食性評(píng)價(jià)、2020/7/23、西南石油學(xué)院存儲(chǔ)研究所、26、表65土壤對(duì)鐵元素鋼?dān)椨偷挠绊懸蛩睾驮u(píng)價(jià)價(jià)格發(fā)生扭曲，2020/7/判斷懸浮電流的來(lái)源、方向、大小的

12、涂層另一方面，測(cè)量管地電位差測(cè)量管地電位差的常用儀器有高內(nèi)阻的晶體管伏安法或20000/V的萬(wàn)用表，量程范圍為02.OV。 測(cè)定方法如圖66所示。2020/7/23、西南石油學(xué)院存儲(chǔ)研究所、28、圖6-6輸油管道電位測(cè)定圖像、2020/7/23、西南石油學(xué)院存儲(chǔ)研究所、29、土壤介質(zhì)測(cè)定一般以飽和硫酸銅電極為參比電極。 在測(cè)量管地電位時(shí)，飽和硫酸銅電極置于與金屬管垂直的地面上，以降低土壤壓降引起的誤差。 為了使接觸良好，請(qǐng)?jiān)谠O(shè)置電極之前使土壤濕潤(rùn)。 及時(shí)更換飽和硫酸銅電極，避免影響測(cè)量的精準(zhǔn)性。 二、管路保護(hù)電流密度測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量管路保護(hù)電流，比較簡(jiǎn)單的方法參照?qǐng)D6-7，在管路沿線取a、b、c、

13、d四點(diǎn)，根據(jù)鋼的電阻率、管徑、AB和CD的距離、管麥厚度修正AB管段和CD管段的電阻RAB和RCD，2020/7/23，西南石油學(xué)院6-7輸油管道電流密度測(cè)定示意圖，2020/7/23，西南石油學(xué)院儲(chǔ)藏研究所，31，以及取的測(cè)量4點(diǎn)管地電位VA、VB、VC的BC段的平均電流電，2020/7/23，西南石油學(xué)院儲(chǔ)藏研究所，32、3，測(cè)量絕緣層電阻的絕緣層電阻測(cè)量有兩種方法擦拭法是沿著金屬輸油管道每隔一定距離測(cè)量約1米2的絕緣層面積的導(dǎo)電性，其計(jì)量資料只表示管上某一點(diǎn)的絕緣層電阻率。 在臨時(shí)陰極保護(hù)站測(cè)定的絕緣層電阻率是測(cè)定某管道的電流和管道地電位差，進(jìn)行間接換算，表示某管道的絕緣阻抗率的平均值。

14、 2020/7/23，西南石油學(xué)院貯藏研究所，33，1 .試布法測(cè)定方法參照?qǐng)D68，在事先用水沖洗的絕緣層表面涂上高嶺土，然后在高嶺土上預(yù)先浸泡過鹽溶液的法蘭絨擦拭布2、3圈，在擦拭布上加入特殊的壓板，制成林布與配管根據(jù)測(cè)量的電流電壓值，可以計(jì)算出涂抹高嶺土膏的該防用絕緣層的電阻及單位面積的電阻率。、2020/7/23、西南石油學(xué)院儲(chǔ)藏研究所、34、圖68用擦拭法測(cè)定絕緣層導(dǎo)電性圖像、2020/7/23、西南石油學(xué)院儲(chǔ)藏研究所、35、圖69用臨時(shí)陰極保護(hù)站測(cè)定絕緣層的電區(qū)、2 .用臨時(shí)陰極保護(hù)站法臨時(shí)設(shè)置、2020 36、由于絕緣層的絕緣狀況一般用電導(dǎo)表示，所以也可以用上述的配管電流測(cè)定方法測(cè)

15、定B.C處的電流IB和IC以及管地電位EB和IC以及管地電位EB和EC。 IB-IC側(cè)是從BC段內(nèi)的土壤經(jīng)由絕緣層流入管路的電流，如果將BC段管路的平均電位設(shè)為(EB EC)/2，則BC的絕緣層電阻為2020/7/23，西南石油學(xué)院儲(chǔ)藏研究所，37，4，排流保護(hù)殘奧計(jì)的測(cè)定是為了測(cè)定排流保護(hù)的500A的電流校正和電壓校正實(shí)驗(yàn)裝置投入后，測(cè)量了排流回路的電流值和排流點(diǎn)的管地電位差。 一般每隔1020分鐘進(jìn)行一次測(cè)量，將電流校正和電壓校正的指示值記錄在云同步中，測(cè)量一晝夜連續(xù)進(jìn)行。2020/7/23、西南石油學(xué)院儲(chǔ)藏研究所、38、第四節(jié)技術(shù)裝備腐蝕監(jiān)測(cè)方法旨在掌握設(shè)備生產(chǎn)過程中的腐蝕規(guī)律，測(cè)定腐蝕

16、速率，估計(jì)壽命，預(yù)防事故的發(fā)生。 及時(shí)調(diào)整每個(gè)操作殘奧表以降低腐蝕速率。 一、現(xiàn)場(chǎng)腐蝕試驗(yàn)方法腐蝕試驗(yàn)方法多，表66顯示了一些常用的方法。2020/7/23、西南石油學(xué)院存儲(chǔ)研究所、39、表66腐蝕測(cè)試方法、2020/7/23、西南石油學(xué)院存儲(chǔ)研究所、40、2、生產(chǎn)裝置腐蝕監(jiān)測(cè)方法常用監(jiān)測(cè)方法為工業(yè)硅片、電阻探針、氫探針1 .電阻探針電阻探頭測(cè)量時(shí)無(wú)需去除試驗(yàn)片表面的腐蝕產(chǎn)物，無(wú)需取出試驗(yàn)片的介質(zhì)，因此在生產(chǎn)中可連續(xù)測(cè)量指定部位的腐蝕率，直接從修正器讀取腐蝕速率。 2020/7/23，西南石油學(xué)院貯藏研究所，41，靈敏度高，經(jīng)過5小時(shí)可以測(cè)定0.1mm/a這樣微小的腐蝕速率。 為了使來(lái)自電阻的

17、腐蝕率的補(bǔ)正變得容易，一般使用厚度0.1mm、寬度1.15mm的鋼帶和直徑0.lmm的鋼絲等帶狀的試驗(yàn)片。 電阻探針結(jié)構(gòu)的示意圖610。圖6-10電阻探針結(jié)構(gòu)的示意圖1-露出測(cè)定電極2-電極密封件3-受保護(hù)的參比電極4-探針密封件5-表盤的指示6-放大器、2020/7/23、西南石油學(xué)院儲(chǔ)藏研究所、42、均勻腐蝕的情況下，腐蝕深度h可以用下式修正。 帶狀試驗(yàn)片：(69 )、式中的h腐蝕深度、mm； a、b試驗(yàn)片的原始寬度和厚度，mm； RO試驗(yàn)片的初始電阻值Rx試驗(yàn)片腐蝕后的電阻值。 2020/7/23，西南石油學(xué)院儲(chǔ)藏研究所，43，鋼絲試件：式中rx試件腐蝕后電阻值，mm。 上2式中腐蝕深度換算成年腐蝕率：式中的c腐蝕速率、mm