干湿周浸法及其在耐候钢研究中的应用.pdf_大学文库

首先提出用干湿周浸法来研究金属的大气腐蚀。他将金属试样悬挂在一根匀速运动的旋转杆上，旋转杆的半长大于试样与电解质溶液表面的距离，因而试样在旋转过程中一部分时间处于溶液上方（千期），另一部分时间浸泡于溶液中（湿期）。这样就实现了试样处于干湿交替出现的状态，更好地模拟金属在大气下雨淋日晒的真实条件，并可在湿期对试样进行电化学测量。Pourbaix装置的缺点是体积较大，干湿期比例调节不灵活。为此，本文将试样的运动形式由旋转改成上下直线运动，用控制电路控制微型电动机使之在一定时间正转或反转，从而达到控制一定干湿期比例的目的。利用干湿周浸仪研究了稀土对09 CuPTiRE钢耐大气腐蚀性能的影响，并得到了较好的效果。 1干湿周浸仪的控制线路干湿周浸仪的整个控制线路由电源电路、分脉冲电路和计时电路组成。其中电源电路是一个普通的稳压电源电路，用来供给各集成块的电源。分脉冲电路由74LS04集成块与电阻、电容构成一个脉冲振荡器，从其第八脚输出脉冲方波讯号并依次输人到74LS90,74LS92 中，使高频信号变成低频信号。如74LS04输出50Hz的信号，则它们输出的信号依次为5Hz, 1Hz,1/10Hz,1/60Hz,即最后得到周期为60s的方波脉冲。计时电路有干期和湿期两个计时电路，进行干期和湿期计时。计时是受控制的。脉冲电路的信号先输给74LS02,开始时信号不能通过，只有当74LS02的B端输入正脉冲时才能通过，即74LS02起着一个开关的作用。当74LS02导通后，脉冲信号由E端输入74LS90并进行计数，计数的多少可用BCD码拨盘开关调节，计数值为0~99。当计数到规定数值后，两个 BCD码拨盘开关就输出一个负脉冲。负脉冲一部分输给74LS02使其关闭，停止计数，另一部分输人到74LS74中，使其Q端电位由开始的低电位变为高电位。由于高电位加在晶体三极管3DG12C的eb两极间，产生电流I,则在ec间有大电流BI,(B≈60)通过，故三极管可使继电器开动，从而使微电机转动。如果此时千簧管被磁铁吸合，74LS123就能输出一个脉冲至 74LS74使其Q端由高电位变成低电位，它使继电器关闭，微电机停止转动。同时又由D端输 -350 Micromotor Control -450 circuit Upper reed switch Lamp Low reed switch -550 Sample -650L Electrolytic 81012141618 solution t,' 图1周浸仪的示意图图2A3和08CuP钢的电位-时间关系曲线 Fig.1 Schematic diagram of alternatc Fig.2 Potential-time curver of A3 and 08Cup immersion instrument steel 489

首先提出用干湿周浸法来研究金属的大气腐蚀。他将金属试样悬挂在一根匀速运动的旋转杆上，旋转杆的半长大于试样与电解质溶液表面的距离，因而试样在旋转过程中一部分时间处于溶液上方千期，另一部分时间浸饱于溶液中湿期。这样就实现了试样处于干湿交替出现的状态，更好地模拟金属在大气下雨淋日晒的真实条件，并可在湿期对试样进行电化学测量。装置的缺点是体积较大，干湿期比例调节不灵活。为此，本文将试样的运动形式由旋转改成上下直线运动，用控制电路控制微型电动机使之在一定时间正转或反转，从而达到控制一定干湿期比例的目的。利用干湿周浸仪研究了稀土对。钢耐大气腐蚀性能的影响，并得到了较好的效果。干湿周浸仪的控制线路干湿周浸仪的整个控制线路由电源电路、分脉冲电路和计时电路组成。其中电源电路是一个普通的稳压电源电路，用来供给各集成块的电源。分脉冲电路由集成块与电阻、电容构成一个脉冲振荡器，从其第八脚输出脉冲方波讯号并依次输人到。，中，使高频信号变成低频信号。如输出的信号，则它们输出的信号依次为，，八，，即最后得到周期为的方波脉冲。计时电路有千期和湿期两个计时电路，进行干期和湿期计时。计时是受控制的。脉冲电路的信号先输给，开始时信号不能通过，只有当的端输入正脉冲时才能通过，即起着一个开关的作用。当导通后，脉冲信号由端输人。并进行计数，计数的多少可用码拨盘开关调节，计数值为。一。当计数到规定数值后，两个码拨盘开关就输出一个负脉冲。负脉冲一部分输给使其关闭，停止计数，另一部分输入到中，使其端电位由开始的低电位变为高电位。由于高电位加在晶体三极管的两极间，产生电流、，则在间有大电流夕、刀、通过，故三极管可使继电器开动，从而使微电机转动。如果此时干簧管被磁铁吸合，狱能输出一个脉冲至使其端由高电位变成低电位，它使继电器关闭，微电机停止转动。同时又由端输洲一多多多势叭材一斗口七二、嘴句二、沪万六不犷书傀台了今 ‘ 曰月门︺刁一勺刁国睁护夺图周浸仪的示意图。五奥乓负图和钢的电位一时间关系曲线一

出一个脉冲信号。图1给出了周浸仪的示意图。当控制回路通电后，设千期电路开始计数，到达指定时间后干期电路使继电器通电并使微电机正转，试样下降至完全浸泡于溶液中。此时，磁铁吸合下限千簧管，使千期电路D端输出一个脉冲，同时停止向继电器供电并使微电机停转。由于干期电路的D端与湿期电路的B端连接，所以D端的脉冲输入湿期电路，使湿期电路的74LS02 导通，并开始计数。当计数到指定的时间后，继电器通电并使微电机反转带动试样上升。当试样提升到一定高度时，磁铁吸合上限干簧管，湿期电路停止对继电器供电，微电机停转。同时湿期电路D端输出的脉冲信号又使干期电路开始计数。如此反复进行下去，实现干湿周浸。周浸仪中还安装了灯泡，它与控制线路连接。当干期试样停留在溶液上方时，灯泡通路，用它来调节干期试样的温度，以模拟金属在阳光下的曝晒。了稀土对09CuPT:RE钢耐大气腐蚀性能的影响 3.1用周浸仪测定钢的耐大气腐蚀性能为了证明周浸仪对钢材耐大气腐蚀性能测试的适用性，测定了A3和耐大气腐蚀钢08CP 两个钢种在周浸过程中腐蚀电位与时间的关系。实验中采用0.05mol/1NazS0,溶液，以模拟工业大气下的腐蚀情况。千期为40min,湿期为20min。实验结果如图2所示。由图中曲线可以看出08CúP钢有着较正的腐蚀电位，即它的耐大气腐蚀性能优于A3钢。鞍钢曾对此两钢种做了车箱顶动态挂片暴露试验(4)，其结果列于表1。可以看出08C:P 的腐蚀速度小于A3钢，这一结果与上述周浸法所得结果一致。表1车箱顶暴露试验结果 Table 1 Results of outdoor exposure test on top of carriage 京线京乌线钢种腐蚀速度(mm·a1) 挂片时间(moath) 腐蚀速度(mma1) 挂片时间(month) 08CuP 0.05395 6,8 0.07368 6.5 A3 0.10258 6.8 0.11063 6.5 3.2D9 CuPTiRE钢的电位一时间曲线测定在28kg感应炉内冶炼09 CuPTiRE钢。为了研究稀土含量对此钢耐大气腐蚀性能的影响，首先炼出不含稀土的09CPTi钢，即在未加稀土前倒出6~7kg钢水浇铸成钢锭。然后表209 CuPTiRE钢的化学组成 Table 2 Chemical composition of 09CuPTiRE 样号 Si Mn P Ti Cu RE 09-1 0,12 0.10 0.34 0.11 0.16 <0.01 0.29 0 09-2 0.005 09-3 0.004 09-4 0.012 490

出一个脉冲信号。图给出了周浸仪的示意图。当控制回路通电后，设千期电路开始计数，到达指定时间后干期电路使继电器通电并使微电机正转，试样下降至完全浸泡于溶液中。此时，磁铁吸合下限干簧管，使千期电路端输出一个脉冲，同时停止向继电器供电并使微电机停转。由于千期电路的端与湿期电路的端连接，所以端的脉冲输人湿期电路，使湿期电路的此导通，一并开始计数。当计数到指定的时间后，继电器通电并使微电机反转带动试样上升。当试样提升到一定高度时，磁铁吸合上限干簧管，湿期电路停止对继电器供电，微电机停转。同时湿期电路端输出的脉冲信号又使千期电路开始计数。如此反复进行下去，实现干湿周浸。周浸仪中还安装了灯抱，它与控制线路连接。当干期试样停留在溶液上方时，灯饱通路，用它来调节干期试样的温度，以模拟金属在阳光下的曝晒。稀土对钢耐大气腐蚀性能的影响。用周浸仪浦定钢的耐大气腐蚀性能为了证明周浸仪对钢材耐大气腐蚀性能测试的适用性，测定了和耐大气腐蚀钢两个钢种在周浸过程中腐蚀电位与时间的关系。实验中采用溶液，以模拟工业大气下的腐蚀情况。干期为，湿期为。实验结果如图所示。由图中曲线可以看出。钢有着较正的腐蚀电位，即它的耐大气腐蚀性能优于钢。鞍钢曾对此两钢种做了车箱顶动态挂片暴露试验 “ ，，其结果列于表。可以看出的腐蚀速度小于钢，这一结果与上述周浸法所得结果一致。表车箱顶撰尽试验结果京广线京乌线钢种－一、－腐蚀速度 · 一王挂片时间腐蚀速度一挂片时间。召︸六的亡﹄。。。。丁钢的电位一时间曲线测定在感应炉内冶炼钢。为了研究稀土含量对此钢耐大气腐蚀性能的影响，首先炼出不含稀土的钢，即在未加稀土前倒出钢水浇铸成钢锭。然后表钢的化学组成样号一。。。。。。一一一一一一一一。一一叮一一一一一。一一一一一一一一

向剩余的钢水中加人部分混合稀土，再浇铸一个6~7Kg钢锭。再向剩余的钢水中加稀土并铸锭。如此得到4个不同稀土含量的钢锭。表2列出4个钢锭化学分析结果。钢锭在1100℃ 锻压，并在960℃轧制成3mm厚的扁带，然后 Lead wire 将扁带在1050℃下固溶处理并沿轧制方向切割 Epoxy resin 成图3所示尺寸的试样。 Plastic tube 将试样用砂纸打磨至500*并妥善地与导线焊接，精确测量出10cm2的工作表面，其余部分用环氧树脂密封于塑料管内。用无水乙醇清洗工作表面后，将试样装入周浸仪。电位测试时腐蚀介质为5×10~4mo1/1的 —25 NaHSO4。试验过程中为了保证充分供氧，连续向溶液通入压缩空气，并且每天更换一次溶液图3试验样品使其成分维持不变，溶液温度控制在28℃。 Fig.3 Test specimen 实验中千期时间控制为40min,湿期时间为20min。当试样处于干期时，依靠灯泡加热试样，将温度控制在60℃。每天测试一定电位，连续测定26天。所得电位一时间曲线示于图 4。 i00 009--1 e09- 0 -09-- 009-4 -100 -200 -300 -400 -500 0 4 68101214161820222426 t/d 图4O9 CuPTiRE的电位-时间曲线 Fig.4 Potential-time curves of 09CuPTiRE 从图4中曲线可以看出，09一1、2、3、4的4条曲线的起始电位均处在-470~-480mV之间，这表明09 CuPTi中稀土含量在0%~0.012%时，起始电极电位没有多大差异。从周浸的第2天开始，电位明显升高，表明试样表面已形成一层腐蚀产物膜，它促使电位正移。一直到周浸的第18天，4条曲线基本上是交错的或是相距不远，随后09-4曲线逐步上升，其余 3条曲线仍在同一水平位置附近上下波动。这一现象表明，：09一1、2、3这8种试样表面的腐蚀产物层只能维持较小的厚度，即在周浸过程中不断产生也不断溶解，而09-14试样表面的腐蚀产生层在第26天的周浸时间里是不断增厚的，从而电位连续正移，最大正移量可达 491

向乘余的钢水中加人部分混合稀土，再浇铸一个一钢锭。再向剩余的钢水中加稀土并铸锭。如此得到个不同稀土含量的钢锭。表列出个钢锭化学分析结果。钢锭在。。 ℃ 锻压，并在 ℃ 轧制成厚的扁带，然后将扁带在 ℃ 下固溶处理并沿轧制方向切割成图所示尺寸的试样。将试样用砂纸打磨至并妥善地与导线焊接，精确测量出 “ 的工作表面，其余部分用环氧树脂密封于塑料管内。用无水乙醇清洗工作表面后，将试样装人周浸仪。电位测试时腐蚀介质为 ’ 了的。试验过程中为了保证充分供氧，连续向溶液通入压缩空气，并且每天更换一次溶液使其成分维持不变，溶液温度控制在 ℃ 。实验中干期时间控制为，湿期时间为二。训食溥只图试验样品当试样处于干期时，依靠灯抱加热试样，将温度控制在 ℃ 。每天测试一定电位，连续测定天。所得电位一时间曲线示于图。一而一，斗砂月、夺，灿氏 · 图的电位一时间曲线一皿︸归一，‘飞︸冲人，口户闷三、从图中曲线可以看出，一、、、的条曲线的起始电位均处在一一之间，这表明中稀土含量在。一。。时，起始电极电位没有多大差异。从周浸的第天开始，电位明显升高，表明试样表面已形成一层腐蚀产物膜，它促使电位正移。一直到周浸的第天，条曲线基本上是交错的或是相距不远，随后泣曲线逐步上升，其余条曲线仍在同一水平位置附近上下波动。这一现象表明，一、、这种试样表面的腐蚀产物层只能维持较小的厚度，即在周浸过程中不断产生也不断溶解，而一试样表面的腐蚀产生层在第天的周浸时间里是不断增厚的，从而电位连续正移，最大正移量可达