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动态浸泡

       在强腐蚀体系中,由于腐蚀剂消耗过快或腐蚀产物积累过多;或者在缓慢腐蚀的体系中,由于一些重要的微量组分浓度发生变化;或者为了模拟实际情况,考察腐蚀介质和金属材料间相对运动及充气、去气等对腐蚀的影响,要求试验过程中不断更新溶液或使试样/溶液界面产生相对运动。为此发展了多种动态浸泡试验。

一般流动溶液试验
 

       使试样和介质间产生相对运动的最简单的方法,是固定试样而搅动溶液。搅动溶液可采用各种类型的搅拌器,如叶轮式搅拌器、管式搅拌器、偏心轮搅拌器和电磁搅拌器。对溶液充气也是一种不用搅拌器或机械泵而使溶液运动的方法,这种充气搅拌措施还可达到对溶液充氧或除氧的目的。为了达到均匀搅拌和均匀充气(去气)的目的,可使用带有小孔的螺旋形玻璃导管或由烧结玻璃、烧结陶瓷制成的多孔过滤器,使气体成弥散状态通入溶液。

       循环流动溶液试验

      
为了计量试样表面的溶液流速,往往把试样固定在管道中,或者直接用试验材料制成管路系统中的一段管子,利用泵使溶液在其中循环流过。当只能用有限量溶液进行较长时间试验时,也经常采用循环溶液的试验。最简单的方法是用注流泵使溶液循环流动。注流泵在运行时,空气泡随同试验溶液一起被吸入低压容器中,从而使溶液不断充气。这种情况适用于中性或弱酸性敞开溶液体系,它可以不改变腐蚀过程的机理而加速腐蚀。循环溶液试验需注意,如果溶液流速太大,可能会由于流体吸收了泵的搅动能而使液温显著升高;而且在泵的转子、流量阀及法兰处也容易产生空泡腐蚀。

       高速流动溶液试验

       由于海水的高速冲刷,或金属结构件(如舰艇)在海水中高速运动,经常会遇到高速流动溶液造成的腐蚀破坏,其他腐蚀介质也有这种情况。高速转动金属试样的试验只能实现试样与溶液之间的高速相对运动,但其表面腐蚀形态甚至腐蚀机理都可能与纵向液流引起的结果不同。

       转动金属试样的试验

       转动金属试样的试验使用紧凑而容易操作的装置,可以获得很高的相对速度,在有限的试验溶液中就可实现高流速试验。这种试验有两类装置试样的结构,其一是把试样安装在可以高速转动的圆盘周沿,其二是旋转圆盘装置。所谓的旋转圆盘装置是指试样与驱动轴垂直配置,并与心轴作同心圆周运动的装置。根据转动轴和溶液液面的相对位置,两类装置试样的结构都可分为水平轴和垂直轴两种情况。对于把试样安装在圆盘周沿的情况,水平轴转轮往往用于间浸试验,通过改变轴线与液面的距离调整大气暴露与浸入时间的比例;垂直轴转轮可用于间浸和全浸试验,由蜗轮蜗杆来调整干湿比。两者都通过改变转速来控制各个循环周期的总暴露时间。对于旋转圆盘试样,借高速转动的心轴,可在圆盘端面距中心不同距离处得到不同的相对运动速度。改变旋转速度和圆盘直径可在圆盘试样上建立一系列不同的圆周速度。因此圆盘的旋转角速度及圆盘直径对试验结果有显著影响。角速度可影响溶液在周向和径向的流动,而离心力则影响到腐蚀产物的状态。但是,腐蚀破坏与旋转半径和角速度所决定的运动速度之间并无简单的定量关系。

空泡腐蚀

      
空泡腐蚀又称空穴腐蚀或气蚀,属冲击腐蚀的特殊形式。它是在液体与固体材料之间相对速度很高情况下发生的一种侵蚀形式。液体在高速流动时,低压区形成流体空泡,随后迅速崩破,产生强烈冲击波,压力高达402MPa,足使金属产生塑性形变,破坏金属表面保护膜,促进腐蚀。据推测,在一个微小低压区,每秒钟可能有200万个空泡破灭。因此,空泡腐蚀结果会使金属表面产生密集麻点。进一步再扩展成泡沫或海绵状穴蚀,严重者深度可达20mm。
       图1为空泡腐蚀产生点孔的机理过程。反应步骤如下:①在保护膜上形成气泡;②气泡迅速破灭使表面膜破裂;③裸露金属表面腐蚀并重新成膜;④同一点由于已形成台阶而更易形成气泡;⑤气泡再破灭和膜再破裂;⑥裸露金属表面进一步腐蚀并再次形成表面膜。这个过程反复进行,结果产生麻点或深孔。

图1  空泡腐蚀各步骤示意图
文献资料
 
书籍/期刊 主编/作者 出版社 出版/发表时间
腐蚀试验方法与防腐蚀检测技术 中国腐蚀与防护学会 化学工业出版社 1996年3月
腐蚀试验方法及监测技术 李久青,杜翠微 中国石化出版社 2007年5月
材料腐蚀与防护 李晓刚 中南大学出版社 2009年3月
       国家材料环境腐蚀平台中心具有多年的材料腐蚀实验室研究积累和先进的试验仪器,可以提供实验室动态浸泡相关试验,及相关的研究咨询和技术解决方案。
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