耐腐蚀材料（共11篇）
耐腐蚀材料 篇1
摘要：本文研究了电厂烟囱的运行工况、烟气特点, 分析了电厂烟囱腐蚀的机理。本文根据不同材料的优缺点进行电厂烟囱内筒材料的选择, 本文综合分析了玻璃钢的特点, 认为玻璃钢烟囱是火力发电厂烟囱内壁耐腐蚀材料的较佳选择。
关键词：湿法脱硫,烟囱防腐,玻璃钢
0 引言
烟气对烟囱的液态腐蚀是烟囱遭腐蚀的主要原因。本文首先探讨烟囱的腐蚀机理, 进而研究电厂烟囱内筒型式的选择, 本文认为玻璃钢烟囱是火力发电厂烟囱内壁耐腐蚀材料的较佳选择。
1 电厂烟囱腐蚀的机理
电厂多采用湿法脱硫工艺。
电厂烟囱主要有以下几种运行情况: (1) 排放未经脱硫的烟气。因为温度高 (110℃左右) , 烟囱内壁干燥, 烟气对烟囱内壁产生轻微的腐蚀。 (2) 在经过湿法处理后, 除去烟气中所含的硫成分, 此种情况下, 烟气的温度一般控制在80℃左右, 这时就会出现结露现象。液态介质腐蚀比较严重, 部分烟气通过烟囱内衬缝隙到达内壁内部结露而产生腐蚀。在燃煤电厂烟气中的SOx、NOx具有腐蚀性, 湿法脱硫后烟气中10%的SOx残留, 并有HCl和水等成分, 湿烟气在电厂烟囱内壁凝结形成酸液腐蚀。所以电厂烟囱内壁腐蚀环境恶劣。
2 电厂烟囱内筒型式的选择
对于湿法脱硫的电厂, 烟囱内筒防腐问题比较严重。进行内筒型式的选择时, 需要考虑电厂烟囱内筒的耐腐蚀性能, 另外需要考虑电厂烟囱内筒使用寿命, 以及电厂烟囱内筒检修便利等。除此之外, 还需要考虑电厂烟囱内筒经济性。
我国经常采用的电厂烟囱内筒方案有: (1) 钢内筒内侧衬Henkel防腐玻璃砖; (2) 复合钛板; (3) 钢内筒内侧衬防腐玻化砖。上述电厂烟囱内筒的方案均存在一些缺点:钢内筒内侧衬Henkel防腐玻璃砖效果较好, 但是电厂烟囱内筒施工难度大, 钢内筒内侧衬Henkel防腐玻璃砖施工质量控制要求很高, 钢内筒内侧衬Henkel防腐玻璃砖材料主要靠进口, 施工周期长;钢内筒内侧衬防腐玻化砖是国产材料, 但钢内筒内侧衬防腐玻化砖对于电厂烟囱防腐效果不好;复合钛板造价高昂, 复合钛板内筒存在薄弱环节, 复合钛板焊接接头、复合钛板膨胀节等处防护能力弱, 容易成为电厂烟囱腐蚀的发生点。
而玻璃钢烟囱内筒, 具有高效、经济、施工简单的优点, 成为电厂烟囱内筒的较佳选择。
3 玻璃钢材料做为电厂烟囱内筒的适用性
玻璃钢由耐高温树脂和纤维制成, 所以玻璃钢耐腐蚀性较强。玻璃钢化学惰性强, 具有较好的耐化学腐蚀能力, 另外玻璃钢还有轻质、使用寿命长、强度高、热率导低的优点。但是从机械性能看, 玻璃钢耐高温能力不强, 所以使用玻璃钢作为电厂烟囱内筒时, 需要控制烟气温度, 主要应用于低温烟囱, 采用玻璃钢作为烟囱内筒材料非常适合。
玻璃钢应用于工业企业洗涤塔、烟道、烟囱的时间比较长, 已经有了较多的使用经验, 所以玻璃钢用做火电厂烟囱内筒在技术上是可行性的。玻璃钢作为一种在力学性能上的各向异性材料, 经过我国科技人员近50年的不断研究, 对玻璃钢力学性能已基本掌握。虽然玻璃钢有刚度不足的弱点, 但是应用时可以在玻璃钢刚度不足的部位设计出加强筋、中空结构提高玻璃钢整体刚度。我国有着较高的玻璃钢制造技术, 40年前我国冶建总院的技术人员就制造成玻璃钢烟囱, 并安全使用11年而未见损坏。玻璃钢沿纤维方向上的抗拉强度可达300MPa以上, 玻璃钢的抗压强度一般在80MPa以上, 玻璃钢烟囱的自支撑高度可达40m左右。玻璃钢烟囱内筒的特殊优点是内壁摩擦力极小, 绝热性能好。玻璃钢烟囱内筒有利于高含水烟气的流动、排放, 节省保温费用。
4 电厂玻璃钢烟囱内筒的施工
4.1 生产工艺的选择
电厂玻璃钢烟囱内筒直管段通常采用缠绕工艺制作。电厂玻璃钢烟囱及使用的弯头、法兰及内筒现场的联接采用手糊工艺。根据电厂玻璃钢烟囱内筒直径的大小, 可现场制作或在电厂内制作电厂玻璃钢烟囱内筒。电厂玻璃钢烟囱内筒成型所需的环境条件为环境温度不低于10℃~35℃, 另外电厂玻璃钢烟囱内筒制作时要求湿度不大于75%。因为湿度过大, 电厂玻璃钢烟囱内筒固化过程中会吸收水分, 影响电厂玻璃钢烟囱内筒的质量。过低的温度会使电厂玻璃钢烟囱内筒固化不充分, 电厂玻璃钢烟囱内筒无法达到要求的强度。同时, 电厂玻璃钢烟囱内筒固化是一个放热过程, 如果制造时温度过高, 电厂玻璃钢烟囱内筒会因放热炸裂。所以电厂玻璃钢烟囱内筒生产过程中需要较好的温度、湿度条件。缠绕电厂玻璃钢烟囱内筒目前有立式和卧式两种工艺。立式和卧式两种工艺各有优缺点。立式缠绕工艺缠绕电厂玻璃钢烟囱内筒组装快, 脱模方便。但是生产时有较多的单向布用于增强制品的轴向强度, 卧式工艺缠绕电厂玻璃钢烟囱内筒比较容易操作。
4.2 烟囱之间的联接
电厂玻璃钢烟囱内筒与钢制脱硫塔通常采用法兰联接, 电厂玻璃钢烟囱内筒与混凝土脱硫塔之间采用承插对接。电厂玻璃钢烟囱内筒本体之间可采用法兰联接, 另外电厂玻璃钢烟囱内筒本体间可以用手糊对接及锥度承插联接。电厂玻璃钢烟囱内筒本体之间采用法兰联接, 安装方便, 减少了高空手糊工作强度, 但电厂玻璃钢烟囱内筒本体之间用法兰连接, 增加了电厂烟囱施工过程中的吊装次数。电厂玻璃钢烟囱内筒本体之间锥度承插联接, 优点是烟囱接口内外部不需再进行手糊工作, 施工时比较方便, 但电厂玻璃钢烟囱内筒本体之间锥度承插联接对烟囱支撑的固定及导向支撑要求较高。电厂玻璃钢烟囱内筒本体之间手糊对接施工简单, 接头强度好, 电厂玻璃钢烟囱内筒本体之间手糊对接缺点是, 内部较难操作, 需要搭设专门的施工平台。
4.3 烟囱之间的固定支撑与导向支撑
这两支撑的设计, 主要目的在于防止烟囱的环向及轴向产生不合理的位置移动, 如果出现较大幅度的位置移动, 就会影响烟气的实际排放效果。
5 电厂玻璃钢烟囱内筒的质量控制
5.1 电厂玻璃钢烟囱内筒质量控制要求
目前国内无专门针对电厂玻璃钢烟囱内筒质量要求的国家及行业标准, 电厂玻璃钢烟囱内筒的制作及检验, 可参照其它玻璃钢或储罐的标准。
5.2 电厂玻璃钢烟囱内筒内衬层质量要求
电厂玻璃钢烟囱内筒的内衬质量十分重要, 电厂玻璃钢烟囱内筒内表面应质地细腻、平滑, 色泽鲜丽, 没有硬伤, 电厂玻璃钢烟囱内筒裂纹深度不得大于2mm。
5.3 结构层质量要求
对于结构层的质量控制, 必须严格按照相关技术要求, 提高层间之间的胶接密度, 防止出现缝隙, 不要出现颗粒超出规定范围的夹杂物。
6 结束语
对于湿法脱硫的电厂烟囱, 采用玻璃钢内筒具有造价相对较低、防腐性能优异、耐久性好的优点, 随国内工程实践的逐步开展, 玻璃钢烟囱在设计、制作等方面的问题将逐步得到解决, 这一新型的烟囱型式存在巨大的发展空间。
参考文献
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耐腐蚀材料 篇2
经过一学期的学习，以及老师的精心讲解，我对过程装备腐蚀与防护这门课程有了更深的认识。现在就本人的学习心得与对课本的认识作如下讲述：
腐蚀现象几乎涉及国民经济的一切领域。例如，各种机器、设备、桥梁在大气中因腐蚀而生锈；舰船、沿海的港口设施遭受海水和海洋微生物的腐蚀；埋在地下的输油、输气管线和地下电缆因土壤和细菌的腐蚀而发生穿孔；钢材在轧制过程因高温下与空气中的氧作用而产生大量的氧化皮；人工器官材料在血液、体液中的腐蚀；与各种酸、碱、盐等强腐蚀性介质接触的化工机器与设备，腐蚀问题尤为突出，特别是处于高温、高压、高流速工况下的机械设备，往往会引起材料迅速的腐蚀损坏。
目前工业用的材料，无论是金属材料或非金属材料，几乎没有一种材料是绝对不腐蚀的。因此，研究材料的腐蚀规律，弄清腐蚀发生的原因及采取有效的防止腐蚀的措施。对于延长设备寿命、降低成本、提高劳动生产率无疑具有十分重要的意义。
比如说管道吧，管道腐蚀产生的原因： 1外界条件
① 输管道涉及的土壤性质比较复杂，准确评定其腐蚀性非常困难道周围介质的腐蚀性介质的腐蚀性强弱与土壤的性质及其微生物密切相关，然而对于长。
② 周围介质的物理性状的影响：主要包括地下水的变化、土壤是否有水分交替变化等情况，以及是否有芦苇类的根系影响等。
③ 包括环境温度和管道运行期间产生的温度。温度的升高，腐蚀的速度会大大加快。温度的高低与管路敷设深度有直接的关系，同时更受地域差别的影响。④ 蚀速度，杂散电流可对管道产生电解腐蚀。
⑤油气本身含有氧化性物质：如含水，及H S、C O 等酸性气体可造成类似原电池的电化学反应和破坏金属晶格的化学反应，可造成管道内壁的腐蚀。
2.防腐措施的问题
防腐层失效是地下管道腐蚀的主要原因，轻度失效可增大阴极保护电流弥补防腐作用；特殊的失效，如因防腐层剥离引起的阴极保护电流屏蔽及防腐层的破坏，管道就会产生严重的腐蚀。腐蚀发生的原因是防腐层的完整性遭到破坏，主要产生于防腐层与管道剥离或是防腐层破裂、穿孔和变形。
①防腐层剥离，即防腐层与管道表面脱离形成空问。如果剥离的防腐层没有破口，空间没有进水一般不产生腐蚀。若有破口，腐蚀性介质进入就可能出现保护电流不能达到的区域，形成阴极保护屏蔽现象。在局部形成电位梯度，管道就会因此产生腐蚀。管道内壁有足够大的拉应力，拉应力与腐蚀同时作用，可产生危害更大的应力腐蚀破裂。
②防腐层破裂、穿孔、变形，可直接破坏防腐层，腐蚀介质从破口进人防腐层，还能进一步促成防腐层剥离，在一定条件下产生阴极屏蔽，破裂严重时可导致管道腐蚀。破裂的主要原因为土壤应力、外力和材料老化。穿孔多由施工时的创作不当或外力所造成。还有报道认为，腐蚀层不完整造成局部腐蚀加剧，如某油田计量站管道防护层多处破损点，形成小阳极，造成局部腐蚀。
③有些工程未能对金属管道及时有效地实施阴极保护措施。阴极保护对延长金属管道使用寿命十分重要，尤其是当管道老化或局部破损后阴极保护的作用显得非常重要。
④)管道补口、维修没有完全按防腐标准规范执行。管道补口要求将粘附在金属管道表面残留物清除干净，然后用电动钢丝刷等除锈达到2级标准，再刷防腐漆或缠防腐胶带，如果除锈2级标准达不到2级标准容易造成底漆与管道粘结不牢，发生剥离或阴极剥离，为管道腐蚀埋下隐患。
石油管道腐蚀的分类
(1)和一般的腐蚀一样，按照最基本的可以分成3大类，一般化学腐蚀、电化学腐蚀、与物理腐蚀，其中石油管道以其所处的的复杂环境，是这3中腐蚀都占有，但是是以电化学腐蚀为主。
(2)按石油管道破坏形式的分类：石油管道被破坏就只有内壁及外壁，更具体的是
① 点蚀：在点或孔穴类的小面积上的腐蚀叫点蚀。这是一种高度局部的腐蚀形态，孔有大有小，一般孔表面直径等于或小于它的深度，小而深的孔可能使金属板穿孔；孔蚀通常发生在表面有钝化膜或有保护膜的金属（如不锈钢﹑钛等）。
② 缝隙腐蚀：金属表面由于存在异物或结构上的原因而形成缝隙（如焊缝、铆缝﹑垫片或沉积物下面等），缝隙的存在使得缝隙内的溶液中与腐蚀有关的物质迁移困难，由此而引起的缝隙内金属的腐蚀，称为缝隙腐蚀。由于石油管道都是里程很长不可能一根钢管做的那么长，所以都是通过焊接技术将其连接起来的，所以这中腐蚀在石油管道中最常见。③晶间腐蚀：沿着合金晶界区发展的腐蚀叫间晶腐蚀。腐蚀由表面沿晶界深入内部，外表看不出迹象，但用金相显微镜观察可看出晶界呈现网状腐蚀.这种腐蚀可使金属在表面上看不出有任何变化的情况下丧失强度，造成构件或设备的严重破坏.晶间腐蚀易发生在不锈钢﹑镍合金上。
④丝状腐蚀：涂有透明清漆或油漆膜的金属暴露在潮湿的大气中时，金属表面由于漆膜能渗透水分和空气而发生腐蚀.腐蚀产物呈丝状纤维网样，这种腐蚀称丝状腐蚀。其产生原因是潮湿大气的作用，其机理为氧的浓差电池作用。
⑤应力腐蚀开裂：也称SCC。金属和合金在腐蚀与拉应力的同时作用下产生的破裂，称为应力腐蚀开裂。这是一种最危险的腐蚀形态，但它只是在一定条件下才能发生：一是有一定的拉应力；二是有能引起该金属发生应力腐蚀的介质；三是金属本身对应力腐蚀敏感.如“奥氏体不锈钢—氯离子”,“碳钢－硝酸根离子”等。应力腐蚀的裂缝形态有：沿晶界发展的晶间破裂和穿越晶粒的穿晶破裂，也有二者的混合型。一般认为纯金属不会发生应力腐蚀的，含有杂质的金属或是合金才会发生应力腐蚀
⑥电偶腐蚀：当两种金属浸在腐蚀性溶液中，由于两种金属之间存在电位差，如相互接触，就构成腐蚀电偶。较活泼的金属成为阳极溶解，不活泼金属（耐腐蚀性较高的金属）则为阴极，腐蚀很小或完全不腐蚀。这种腐蚀称为电偶腐蚀，或接触腐蚀，亦称为双金属腐蚀
管道防腐对策
目前石油管道防护工程上主要由四类防腐腐蚀技术，分别是覆盖层技术电化学保护技术、缓蚀剂技术和合理选材优化结构。前两种技术直接与管道材料——环境界面，是应用最广泛的技术类别；缓蚀剂着眼与环境，最后一种技术着眼与材料本身，似乎是机械设计部分的事。但是搞设计的一定要多知道防腐需要考虑的角度，可以达到事半功倍的效果。
耐腐蚀材料 篇3
关键词：无机化工；腐蚀性；材料；选择；影响
目前，无机化工生产过程中介质对生产设备的腐蚀问题日益突出，严重影响了无机化工产业的正常生产，甚至造成了严重的安全事故，不利于无机化工行业的可持续发展。因此，必须加强对腐蚀性的分析和研究，根据不同的生产工艺，选择不同的防腐材料，以实现企业经济效益的最大化。
1 无机化工生产过程中发生的腐蚀情况分析
目前在无机化工生产过程中，由于介质条件的不同以及使用的溶液大多数为腐蚀性极强的多元混合溶液，在流速、浓度、温度以及压力等不同条件的共同作用下，生产设备极易发生腐蚀问题，并且不同的耐腐蚀材料形成的腐蚀类型也不相同，主要分为均匀腐蚀、石墨化腐蚀以及磨损腐蚀，具体如下：
1.1 均匀腐蚀 均匀腐蚀是电化学腐蚀的基本形态，也是无机化工生产设备最为常见的一种腐蚀形态。均匀腐蚀主要是完全暴露在介质的表面并进行均匀腐蚀，导致金属均匀变薄，重量逐渐变轻，直至最后出现破坏性结构。
1.2 石墨化腐蚀 石墨化腐蚀主要发生在铸铁生产过程中，石墨以网状形态存在于铁素体内，在盐水、矿物质水、稀释酸性水以及酸性溶液等介质中，铁素体发生选择性腐蚀。石墨化腐蚀会增加整个设备的重量，受到外界自然环境的作用下外部铁锈发生脱落现象，对设备产生结构性破坏。
1.3 磨损腐蚀 磨损腐蚀的发生主要是因为金属表面和腐蚀流体之间的相对运动，加速金属的破坏，其是腐蚀、磨损、化学作用以及机械作用共同或交替进行的结果。磨损腐蚀会使整个结构表面产生细小的裂缝和孔洞，相较于单一的腐蚀过程此种腐蚀程度更为激烈。
2 不同类型的材料在无机化工生产中的使用
上述几种腐蚀形式在无机化工生产过程中经常发生，并且对生产产生了极大的影响，因此，化工行业有必要针对现存的腐蚀问题，加快钛材料、不锈钢材料、非金属材料以及各种防腐技术的引用和研发。
2.1 钛材料在无机化工生产中的应用
钛是轻金属并且容易和氧、氢、氮、碳等元素发生反应形成稳定的化合物，具有质轻、高强度等优势，已在国外化工生产中得到了广泛的应用。钛的平衡电位E=-1.63v（SCE）表明钛的化学性质很活泼，但钛具有较强的自钝能力并且稳定性较高，在受到机械损伤后具有快速的自修复能力，尤其是在含有强烈破坏钝化膜的CI-溶液中也表现出较好的抗点蚀能力。因此，钛材料具有的优良性能使之在无机化工生产设备中得到了广泛的使用，与以往使用碳钢制作的冷凝器设备相比，钛材设备使用的寿命可长达10年以上，具有显著的优势。此外，阀门是无机化工生产的重要的装置，主要有截止阀、闸阀、浆液阀、球阀以及旋塞等，使用的材质有不锈钢、钛以及铸铁。根据实际的使用情况分析数据显示，胶膜阀和铸铁阀的使用寿命通常只有3个月，铸铁阀门中的铸铁材质耐腐蚀性较低并且铸铁的重量较大，使化工生产设备经常发生泄漏问题，不利于无机化工的稳定、有序生产。而钛材质的阀门表现出了较强的内腐蚀性和防冲刷性能，使用寿命可达20年，提供了化工生产的稳定性。
近年来，钛材料已应用在无机化工生产的技术改造及新装置的制造中，例如无机化工生产使用的塔内冷却管、热换器管或板、泵叶以及仪表等设备的重要部件。从目前钛材料在化工生产设备中的应用情况来看，已相对成熟，由钛材料制成的静止设备或是传动设备在腐蚀介质或是腐蚀、冲刷兼有的介质中都表现出了较长的使用寿命，为化工生产企业带来了较高的经济效益和社会效益。
2.2 不锈钢材料在无机化工生产中的应用
2.2.1 奥氏体不锈钢 不锈钢材料在无机化工生产中的使用主要以奥氏体不锈钢和奥氏体-铁素体双相不锈钢为主，其中奥氏体不锈钢又以含有钼的00MO5不锈钢、高镍钼904L不锈钢以及316L不锈钢为主，00MO5不锈钢具有优良的抗孔蚀和缝隙腐蚀能力，主要用于塔设备冷却管的制作，也可以用于接触海水介质的冷却小管，但由于其标准不一致，限制了此种不锈钢材料的使用和推广；904L不锈钢的铬镍及MO含量很高，具有比00MO5还高的耐全面腐蚀性，同时还具有抗点蚀能力及冷热加工性能；316L不锈钢主要在设备、管道以及仪表等上面使用。
2.2.2 双相不锈钢 双相不锈钢主要以3RE60和CD4MCU铸造不锈钢为主。我国将此种材料应用在蒸发、吸收等设备的重要部位，双相不锈钢具有较好的抗晶间腐蚀的能力，其耐氯化物应力腐蚀性能只有在低应力下才会凸显优越性。
2.3 非金属材料在无机化工生产中的应用
2.3.1 工程塑料 耐蚀塑料主要分为热塑性与热固性两类，其中热塑性塑料包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、氯化聚醚、聚苯硫醚等，这些热塑性塑料具有优良的耐腐蚀性能；热固性的树脂包括树脂有环氧、酚醛、聚酯、呋喃四大类，由于这些材料的刚度与强度较差，在用于化工设备的制造时需通过纤维来增强其刚度和强度。耐蚀塑料主要用于管道、通用设备、槽罐、热换器、泵、阀等化工设备的制造中。
2.3.2 玻璃钢 玻璃钢是一种纤维增强高分子材料，经合成树脂为粘合剂并以玻璃纤维为增强材料的新型复合结构材料，具有高强、轻质、耐蚀以及优良的耐热性能。耐蚀玻璃钢制品主要有储罐、槽车、耐蚀风机以及管道等，另外玻璃钢还可以替代钢结构制作设备平台、梯子、电缆桥架等，虽然一次性的投入成本较大，但能够有效节约采用钢结构带来的周期性防腐费用。需要注意的是选用玻璃钢时要对粘合剂品种及其配制进行分析，以保障玻璃钢的耐腐蚀性能。
3 结束语
通过本文上述内容的分析，我们可以看出腐蚀问题是无机化工生产过程中需要重点解决的问题。在科学技术不断进步的今天，化工行业应加快防腐材料和技术的研发和使用，提高化工生产设备的防腐蚀性能，有效保障化工生产的安全、稳定，促进化工行业的健康发展。
参考文献：
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耐腐蚀材料 篇4
1硫酸铵饱和器腐蚀介质及腐蚀原因分析
由上一工段来的煤气经电捕焦油器、煤气预热器后, 加热为60~70℃进入饱和器与硫酸溶液接触, 煤气中的氨被硫酸吸收。净化后的煤气由饱和器上方逸出, 经脱酸后进入下一工段。为保证饱和器对氨的吸收效果, 维持饱和器内吸收液游离酸含量3.5%~4% (鼓泡式饱和器游离酸含量4%~6%) , 设备长期与酸性介质接触腐蚀严重;喷淋式饱和器内置式除酸器在除去饱和器后煤气夹带的酸性雾滴时也受酸液腐蚀[1]。同时, 焦炉煤气中含有较多氢气, 在温度、压力的作用下容易产生氢腐蚀。另外, 受器型、材料、操作温度、煤气压力等因素影响, 还可能产电化学腐蚀、应力腐蚀。多种腐蚀共同作用, 对设备维护、连续生产产生较大影响。
2金属腐蚀形式及危害[2]
2.1硫酸腐蚀
指金属接触腐蚀介质硫酸, 发生化学反应引起的破坏和变质。这种腐蚀属于化学腐蚀, 发生在金属表面, 腐蚀层与金属结合不牢固一层层脱落, 减少饱和器壁厚, 降低力学性能。另外, 腐蚀生成的化合物Fe SO4不稳定, 在母液中溶解成为杂质离子, 吸附在硫酸铵结晶的表面, 遮蔽了结晶表面的活性区域, 使结晶成长缓慢、着色, 形成细小、畸形颗粒, 影响硫酸铵结晶生产。
2.2氢气腐蚀
氢与钢材直接接触时被钢材吸附, 以原子态向钢材内部扩散, 首先, 溶解在铁素体中形成固溶体或在晶格缺陷处聚集形成氢气, 使钢材内部产生很高的内用力;其次, 溶解在钢材中的氢气与渗碳体在晶格处发生化学反应生成甲烷气体。甲烷聚集在晶界孔隙内形成局部高压, 引起应力集中使晶界变宽, 产生裂纹;聚集在钢材表层夹杂等缺陷中形成鼓泡, 降低钢材力学性能。
渗碳体还原为铁素体时体积减小, 产生的组织应力与上述内应力叠加共同使裂纹扩张, 而裂纹的扩张又有利于氢和碳的扩散。这样反复进行, 最终使钢材完全脱碳, 裂纹形成网格, 严重降低了钢材力学性能, 甚至遭到破坏。
2.3应力腐蚀
饱和器在操作不稳定时, 容易受局部的温度压力改变而产生拉应力, 拉应力与酸性母液共同作用形成应力腐蚀这一破坏形式。腐蚀和拉应力起相互促进作用, 一方面腐蚀减少金属的有效截面积, 形成表面缺口, 产生应力集中;另一方面拉应力加速腐蚀的进程, 使表面缺口向深处扩展, 最后穿孔破坏。
2.4电化学腐蚀
是材质不均匀或夹杂引起的局部腐蚀, 金属与内部的碳等杂质 (尤其位于表面的杂质粒子) 或不同的金属浸润在电解质硫酸铵母液中形成原电池发生原电池反应释放电流, 金属失去电子成为离子溶解在溶液中, 从而形成电化学腐蚀。
电化学腐蚀往往会造成点腐蚀、区域腐蚀的腐蚀形式, 这种腐蚀很危险, 因为整个设备的强度是依据最弱的断面强度而定的, 这种腐蚀发生在设备敏感部位使强度大大降低。尤其是点蚀常常造成设备穿孔引起渗漏。
3耐腐蚀材料及选择
3.1防腐材料选择原则
设计和制造化工设备时, 合理选择和正确使用材料是一项十分重要的工作。不仅要从设备结构、制造工艺、使用条件和寿命的角度考虑, 还要从材料的耐腐蚀性能及物理、力学性能要适应设备的工作条件, 用料少, 来源丰富, 价格低廉等方面考虑。
3.2硫酸铵设备用耐腐蚀材料
3.2.1铅
铅对硫酸具有很好的耐腐蚀性能, 但是同时具有强度低、硬度低、不耐磨、非常软等特点, 不适于单独制造化工设备, 只能做设备衬里。铅和锑的合金为硬铅, 硬度强度比纯铅高, 可用来制造鼓泡器。
3.2.2不锈钢
不锈耐酸钢是制作饱和器常用的材料。其耐蚀性能与所添加的合金元素的种类、数量有关。不锈钢的耐蚀性随钢中铬、镍含量的提高而增加。为了提高不锈钢的耐蚀性, 可以选择添加硅、钼及少量贵金属如铜、铂及钯等元素的不锈钢, 在非氧化性的硫酸中抗腐蚀性能表现显著。其次, 奥氏体不锈钢中含有铁素体时, 或加入强碳化物钛不锈钢钢的耐晶间腐蚀性能会得到明显改善[3], 在不同程度上都能满足耐蚀性在生产上的需求。
3.2.3酚醛树脂玻璃钢
酚醛树脂玻璃钢是采用酚醛树脂做粘结剂, 玻璃钢做增强物的高分子复合材料, 具有强度高, 耐腐蚀性好等优点, 尤其在稀酸环境下耐酸性能优越。作为硫酸铵饱和器的内衬材料使用能够满足生产需求。
3.2.4耐酸陶瓷
耐酸陶瓷是在普通陶瓷的基础上以黏土, 瘠性料和助溶剂三大类材料经烧结而成, 陶瓷表面常用食盐上釉, 这种釉坚固结实, 与坯体结合好, 耐酸不脱落, 不开裂, 可提高陶瓷的抗渗透性。耐酸陶瓷具有耐腐蚀、不渗透性、能耐一定的温度急变、承受一定压力等特点。
4 结语
硫酸铵饱和器在使用过程中面对复杂的腐蚀环境往往单一的材料制成的设备是有不足的, 所以将各种耐腐蚀材料依据其特性和耐腐蚀性能联合应用于硫酸铵饱和器的设计中是经济又科学的选择。
参考文献
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[2]高安全, 刘明海.化工设备机械基础[M].北京:化学工业出版社, 2011.
耐腐蚀材料 篇5
湿法烟气脱硫系统的腐蚀原因及防腐材料的选择
分析了湿法烟气脱硫装置腐蚀的`原因,提出了区域防腐概念,针对不同腐蚀区域,提出了不同的防腐方法和材料,介绍了湿法烟气脱硫系统防腐材料的选用及其在目前火力发电企业的防腐实践及效果.
作 者：时瑞生 SHI Rui-sheng 作者单位：哈尔滨动力设备股份有限公司,黑龙江,哈尔滨,150040 刊 名：有色冶金节能 英文刊名：ENERGY SAVING OF NON-FERROUS METALLURGY 年，卷(期)： 24(3) 分类号：X505 关键词：烟气脱硫(FGD) 腐蚀 防腐材料耐腐蚀材料 篇6
关键词：铁粉；吸氧腐蚀；析氢腐蚀；腐蚀原理；实验探究
文章编号：1005–6629（2015）10–0046–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 问题的提出
金属的电化学腐蚀是高中化学新教材《化学反应原理》中的一个重要内容。为了帮助学生理解金属的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的原理，苏教版教材《化学反应原理》[1]中安排了铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀实验：将铁粉和碳粉混合后分别撒入用氯化钠和稀醋酸润湿的具支试管中，通过观察与具支试管相连接导管中的水柱上升或下降情况，以体验铁的电化学腐蚀。但有化学教师发现，按照教材中的实验方法可能需要几十分钟的时间才能观察到明显现象[2]。很多教师就此实验进行了改进研究，如谭文生[3]通过用泡菜水浸湿的滤纸条沾附铁粉和碳粉混合物进行铁的吸氧腐蚀实验，和用稀醋酸浸湿的滤纸条沾附铁粉和碳粉混合物进行铁的析氢腐蚀实验；陶俞佳[4]对铁粉和碳粉混合物的吸氧腐蚀实验装置进行了改进；唐敏[5]改用不同溶液浸湿铁粉和碳粉混合物探究铁的电化学腐蚀。总体看来，多数对铁的析氢、吸氧腐蚀实验的改进，旨在使实验现象更为明显，而对于铁析氢腐蚀的同时是否也发生吸氧腐蚀的探查较少。为了帮助学生更好地理解铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的原理，笔者改进了实验装置和实验操作方法，从定量的角度探究铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀过程。
2 实验过程
2.1 实验原理
经NaCl溶液湿润的碳粉、铁粉混合物在空气中发生吸氧腐蚀，其电极反应及电池反应的方程式为：
2.2 实验装置
改进后的实验装置如图1所示。装置中具支试管壁上沾有NaCl溶液或稀酸溶液湿润的碳粉、铁粉混合物，具支试管上的玻璃活塞用于腐蚀实验开始时调节具支试管中的压强与外界压强一致；具支试管与盛有红墨水的U型玻璃细导管相连，结合标尺，可观察记录U型玻璃细导管中红墨水的液面差（Δh）随时间的变化。
2.3 实验操作
实验1 HCl浓度变化对铁析氢腐蚀影响的探究
在图1所示装置的具支试管中分别加入1.5mL 3% HCl、4% HCl、5% HCl溶液，使溶液充分润湿试管壁；称取3.0g还原性铁粉和0.6g碳颗粒在研钵中充分研磨，将研磨好的碳粉、铁粉混合物迅速倒入具支试管中，振荡试管使碳粉、铁粉混合物附着在试管壁上，迅速塞紧橡皮塞，打开活塞，U型玻璃导管中红墨水左右两边液面持平后关闭活塞。每隔一定时间记录U型玻璃导管中红墨水左右两边的液面高度差Δh。
实验2 饱和NaCl溶液、5% HAc溶液对铁腐蚀影响的探究
分别以饱和NaCl溶液、5% HAc溶液代替实验1中的盐酸溶液，在图1所示装置中进行铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀实验。
实验3 铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀组合实验探究
在图2所示装置的两只具支试管中分别加入1.5mL饱和NaCl溶液和1.5mL 5% HCl溶液，使溶液充分润湿试管壁，分别称取两份0.6g碳颗粒和3.0g还原性铁粉，在研钵中充分研磨，将研磨好的碳粉、铁粉混合物迅速倒入具支试管中，振荡试管使碳粉、铁粉混合物附着在试管壁上，迅速塞紧橡皮塞，打开活塞，U型玻璃导管中红墨水左右两边液面持平后关闭活塞。每隔一定时间记录U型玻璃导管中红墨水左右两边的液面高度差Δh。
3 实验结果与讨论
3.1 不同酸度溶液对铁析氢腐蚀的影响
在空气中，盐酸溶液湿润的碳粉、铁粉混合物发生电化学腐蚀，导致实验装置中U型玻璃导管内红墨水的液面发生变化。不同浓度的盐酸溶液湿润的碳粉、铁粉混合物发生电化学腐蚀时U型玻璃细导管中红墨水的液面差（Δh）随时间的变化曲线如图3所示。图中Δh<0表示具支试管内压强增大，具支试管内有气体生成；Δh>0表示具支试管内压强减小，具支试管内有气体被消耗。
从图3中可以看出：（1）用浓度为3%～5%的盐酸溶液湿润的碳粉、铁粉混合物，在空气中经过约10分钟的电化学腐蚀，具支试管内压强均会减小，说明即使在酸性环境中，铁电化学腐蚀也会消耗氧气。（2）用浓度为5%的盐酸溶液湿润的碳粉、铁粉混合物，在空气中发生电化学腐蚀时，可明显观察到析出氢气和吸收氧气的现象，在铁开始腐蚀约1分钟内，由于腐蚀的酸度较大，析氢腐蚀导致的具支试管内压强增大强于吸收氧气导致的具支试管内压强减小，可观察到具支试管内压强增大（Δh<0）；随着腐蚀的继续进行，环境的酸度不断下降，铁析氢腐蚀的速率减小，吸收氧气导致的具支试管内压强减小明显地表现出来，总体观察到具支试管内压强减小（Δh增大）。（3）在空气中用3%的盐酸溶液湿润的碳粉、铁粉混合物的腐蚀实验，实验过程中很难观察到发生析氢腐蚀产生的析出氢气的现象，只能观察到具支试管内压强减小。笔者认为这并不能说明该条件下不发生析氢腐蚀，只是在该条件下铁电化学腐蚀吸收氧气导致具支试管内压强减小比析氢腐蚀析出氢气导致具支试管内压强增大要强得多，因而只能观察到具支试管内压强减小的现象。
3.2 不同介质对铁电化学腐蚀的影响
图4给出了分别用5%的盐酸溶液、醋酸溶液和饱和氯化钠溶液湿润的碳粉、铁粉混合物在空气中电化学腐蚀时，U型玻璃导管中红墨水左右两边的液面高度差Δh随时间的变化曲线。为了说明铁析氢腐蚀时吸氧腐蚀的速率，图4中同时给出了在图2装置中所做的铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀组合实验的结果。
比较图4中的曲线1、2、3发现：（1）用5%的盐酸溶液、醋酸溶液和饱和氯化钠溶液湿润的碳粉、铁粉混合物在空气中电化学腐蚀时，都能观察到铁的吸氧腐蚀。用饱和氯化钠溶液湿润的碳粉、铁粉混合物在空气中腐蚀时仅能观察到吸氧腐蚀；用5%的盐酸溶液或醋酸溶液湿润的碳粉、铁粉混合物在空气中腐蚀时，既能观察到析氢腐蚀又能观察到吸氧腐蚀。（2）碳粉、铁粉混合物用5%的盐酸溶液湿润比用5%的醋酸溶液湿润，更利于观察铁在酸性氛围中的析氢腐蚀。
利用装置2进行的铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀组合实验的结果为图4中的曲线4。该装置中U型玻璃导管一边联接着铁吸氧腐蚀装置，另一边联接着铁析氢腐蚀装置，记录的Δh为与铁吸氧腐蚀装置相连的U型玻璃导管内红墨水上升和与铁析氢腐蚀装置相连的U型玻璃导管内红墨水下降的差值（Δh增大表示铁吸氧腐蚀装置内压强减小）。比较曲线1和曲线4发现：（1）在时间约为90秒前曲线4的Δh上升的速率明显大于曲线1的Δh上升的速率，说明在该时间段内装置2中用5%的盐酸溶液湿润的碳粉、铁粉混合物发生的析氢腐蚀产生的氢气速率大于其发生吸氧腐蚀消耗的氧气速率，加上装置2中用饱和氯化钠溶液湿润的碳粉、铁粉混合物发生着吸氧腐蚀消耗氧气，整体表现为曲线4中的Δh上升的速率大于仅存在用饱和氯化钠溶液湿润的碳粉、铁粉混合物发生着吸氧腐蚀的Δh上升的速率。（2）在实验中铁腐蚀发生约90秒后，曲线4的Δh上升的速率明显减小，并出现下降。说明在该时间段装置2中用5%的盐酸溶液湿润的碳粉、铁粉混合物发生的析氢腐蚀析出氢气的速率下降，而其吸氧腐蚀消耗氧气的速率上升，且出现用5%的盐酸溶液湿润的碳粉、铁粉混合物吸氧腐蚀消耗的氧气速率大于用饱和氯化钠溶液湿润的碳粉、铁粉混合物发生的吸氧腐蚀消耗氧气的速率。其可能原因是，用酸性溶液湿润的碳粉、铁粉混合物发生析氢腐蚀的同时，还发生着两个反应，一是析氢腐蚀生成的Fe2+和Fe（OH）2进一步与氧气反应消耗氧气，二是暴露在空气中的铁粉（特别是没有完全被酸性溶液湿润的铁粉）直接发生吸氧腐蚀消耗氧气，这两个反应消耗氧气的总速率比用饱和氯化钠溶液湿润的碳粉、铁粉混合物发生的吸氧腐蚀消耗氧气的速率大。
3.3 结论
（1）铁在酸性环境中发生腐蚀时，析出氢气和消耗氧气的反应同时发生着。通过观察铁腐蚀体系中的压强差来说明铁发生析氢腐蚀的实验，必须在铁腐蚀析出氢气的速率大于铁腐蚀消耗氧气的条件下进行。即用类似于装置1进行铁析氢腐蚀实验时，要求湿润碳粉、铁粉混合物的酸性溶液具有一定的酸度，例如用4%～5%的盐酸溶液湿润碳粉、铁粉混合物。
（2）铁在酸性环境中发生腐蚀时，如果酸性介质中H+的物质的量不是较大（酸性介质中H+的物质的量较大时，发生的是酸与铁的反应），用如图1所示装置，实验中能同时观察到析出氢气和吸收氧气的现象。
（3）在其他条件相同时，用装置2进行铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀组合实验，可观察到“铁发生析氢腐蚀过程中消耗氧气的速率大于铁单纯发生吸氧腐蚀消耗氧气的速率”的现象。
参考文献：
[1]王祖浩主编.普通高中课程标准实验教科书·化学反应原理（选修）[M].南京：江苏教育出版社，2009：23～25.
[2]任志强，徐素芳.苏教版《化学反应原理》中值得商榷的几个问题[J].中学化学教学参考，2008，（11）：36.
[3]谭文生.铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀对比实验设计[J].化学教学，2011，（6）：46～47.
[4]陶俞佳，李桂林.吸氧腐蚀实验的改进[J].化学教学，2009，（6）：26～27.
浅析防腐蚀性材料的改进 篇7
首先究其原因, 钢铁的腐蚀绝大多数都是因为发生电化学腐蚀过程。电化学腐蚀是钢与介质发生电化学反应而引起的腐蚀, 可以分为阴极区和阳极区, 电流在金属的一定范围内流动。在金属表面形成原电池是电化学腐蚀的必要的条件。把两种不同的金属放在电解质溶液中, 用导线连接后可以发现导线上有电流通过, 称这种装置为原电池。
钢铁在大气中, 表面会吸附氧气、水分等, 加上一些气他腐蚀性介质就会形成电解溶液, 再由于金属表面的化学性不均性, 就形成电化学腐蚀的阴、阳两级。腐蚀电池的总反应为:
反应产生的就是人们常见的铁锈的主要成分。
目前的防腐手段:现在主要的防腐方法有三种:涂层法, 阴极保护法, 电化学保护法。
涂层法:涂层法是指在钢铁表层涂抹一层防腐涂料, 其隔绝原理是:通过隔绝空气、水、电解质等物质, 使其不具备形成原电池的条件, 从而防止钢铁腐蚀。这种防腐涂料也是各种各样, 改性醇酸重防腐蚀涂料、环氧重防腐蚀涂料、富锌涂料比比皆是。涂料的使用也是随处可见的, 但施工技术上不够理想, 通常只能用手工粉刷、热喷涂技术等一些较为传统的方式, 这些方式在钢材锚固处就捉襟见肘, 不能完全覆盖钢材表面, 使得钢材锈蚀速度过快, 即使用年限较短。
阴极保护法:通过对被保护的金属施加外部电流进行阴极化, 让金属材料作为阴极, 这样金属就不会因为失去电子而升阶形成铁锈化合物。该方法能够灵活地根据环境的改变而控制阴极保护电流的输出量;在恶性的腐蚀条件下也能够使用;每个辅助电源的保护范围大, 当条件允许时, 一个阴极保护站的保护范围可以达到几十公里。但是该方法一次性投入很高, 而且维护困难且费用高。
电化学保护法:这是用一种比所保护的金属活性更高的金属或者合金与被保护的金属连接在一起, 依靠活性更高的金属作为负极失去电子来保护其它金属。该方法一次投入低, 且在运行过程中基本不需要维护费用;保护电流利用率较高, 不会有过保护现象;对临近的金属设备没有干扰, 适用于厂区的长输管道。但由于受阳极寿命的限制, 需要定期更换电极, 同时各种金属的使用环境有所要求。
磁性材料的简介:磁性是由于电子轨道磁矩和电子自旋磁矩共同作用, 从而在宏观上表现出磁性。以物质能否被磁化来划分, 物质可分为三种性质的:抗磁性物质 (产生与外磁场相反的磁场) , 顺磁性物质 (能产生微弱的磁场) , 铁磁性物质 (自旋平行排列产生磁场) 。有极少的一部分物质具有天然的磁性, 但大部分物质因内部磁畴之间自发的磁化方向不同 (磁畴是指当温度低于居里温度事, 近邻的原子的磁矩同向取向) , 因此并不具有磁性, 但通以强磁场可以使部分物质磁化。
磁化状态按外加磁场强度可分为四种:可逆畴壁位移磁化过程、不可逆畴壁位移磁化过程、可逆磁畴转动磁化过程、不可逆磁畴转动磁化过程。通过磁化可以让物质短暂时间内或者长期都带磁性, 有利于一些特殊用途。利用这些方法可以生产出软磁材料和永磁材料。
软磁材料是指能够迅速响应外磁场的变化, 且能低损耗的获得高磁感应强度的材料, 它很容受外加磁场磁化又容易退磁。这类材料的制作价格低廉, 且加工性好, 电阻率低, 是一种广泛应用于电力、电子、通信等领域的重要材料。
永磁材料是指被外加磁场磁化后, 除去外磁场, 仍然能保留较强磁性的一类材料。在世纪年代发现了铁氧体永磁材料, 其原材料便宜, 工艺简单, 产量迅速跃居第一。在目前的“磁王”美誉之称的稀土永磁材料的发展更是引导着磁性材料领域的发展。
磁性防腐材料:防腐涂料是目前最常用的防腐方法, 在大面积的防腐工程中也是最廉价和施工最方便的措施。但由于喷涂过程中对于角落处钢材的防腐措施不到位, 造成的局部腐蚀严重, 钢材的使用寿命会急剧减短。难于喷涂是由于位置过于的狭隘, 器具不方便喷涂, 但当涂料具有磁性时, 涂料就能自动的与钢材吸附, 即便在角落里的部分也能得到充分的覆盖, 同时涂料有磁性也可以让吸附更紧密和均匀, 使得防腐能力得到大大提升。
对于传统防腐蚀涂料来说, 主要成分大多是有机质涂料, 如:沥青、醇酸树脂、酚醛树脂等, 还有大量的重防腐涂料就不在此讨论。当前有种许多种类的金属有机材料, 它是指烷基和芳香基的羟基与金属原子结合形成的化合物, 也就是说有机物能够与钠、镁、铝等金属形成有机金属化合物。同时在磁性分类上, 钠、镁、铝金属都是顺磁性材料, 可以通过技术磁化来形成一类具有微弱磁性的有机物防腐涂料。这类材料可以利用对钢材的磁性吸附力, 让其能够自动吸附在钢材锚固处, 同时在钢材表面分布的更均匀与密实, 有利于隔绝外界条件, 使得钢材能够经受住时间的考验。
总结:防腐工程一直是我国的重要工程, 但是材料的限制让这项工作受到很大的约束。利用磁性防腐材料可以让防腐进行的更彻底, 既廉价又实用。但目前金属有机物对环境的危害比较大, 里面的危害物质会通过食物链积累, 造成生物中毒。如果解决了这个问题, 磁性防腐涂料将能稳居防腐材料首位, 减少大量因腐蚀产生的大量经济损失。
摘要：钢材是当今最重要的材料之一, 用途包括范围很广。日常生活中我们离不开钢材, 钢材优势很明显, 刚度强、韧性好、可塑性强, 这让钢走进了我们生活。建筑的用钢量占我国总产量的, 但是钢的腐蚀却一直是个难以很好解决的问题。每年的钢腐蚀量占全年钢产量的10%到20%, 因钢材腐蚀的损失占国民经济的左右, 解决钢材腐蚀问题, 迫在眉睫。
关键词：钢材腐蚀,腐蚀性材料,防腐方法,磁性材料
参考文献
[1]安云岐, 易春龙.钢桥梁腐蚀防护与施工.
[2]刘新, 时虎.钢结构防腐蚀和防火涂装.
[3]严密, 彭晓领.磁学基础与磁性材料.
耐腐蚀材料 篇8
1 工程监理接地材料使用现状
输电线路的杆塔接地装置主要是为了导泄雷电流入地, 以保持线路有一定的耐雷水平, 对输电线路安全运行起着重要的作用。但是根据调查分析, 长期埋在地下的接地装置, 由于土壤的腐蚀作用, 7~8年便发生严重损坏, 从而影响杆塔的耐雷水平。近年来, 随着我国电力需求量的增大, 在沿海等盐碱地区将建设更多的输电线路等电力设施, 其腐蚀环境的恶劣将使得接地装置的腐蚀和安全问题更为突出。因此开展盐碱土壤中接地材料腐蚀行为和防腐蚀材料的研究, 对保证接地网接地性能的稳定性和输电线路的安全运行有着非常重要的作用。
目前, 国内输电线路的水平接地体多采用镀锌圆钢或扁钢, 垂直接地体采用钢管或角钢, 该材料虽然造价低, 硬度大, 但耐腐蚀性差、寿命低, 一般运行5年左右就需要开挖检修, 在腐蚀性地区甚至3年就因腐蚀严重而全面更换, 钢材作为接地材料的缺陷是十分明显的, 各类防腐措施对钢材只能起到有限的延缓腐蚀作用, 并不能完全防腐。滨州地区土质以碱性土为主, 腐蚀性较强, 需要使用新型材料或其他办法降低接地材料的腐蚀率, 因此要找到一种耐腐蚀性较高的材料, 节省投资费用, 延长使用寿命。
2 接地材料腐蚀情况调查
沾化-滨州500k V输电线路工程、沾化-黄河500k V输电线路工程位于滨州地区, 工程线路沿线地形50%为河网泥沼。我们在铁塔基础点附近分别取十处作为土壤环境、地电流情况测试点。接地极长期埋设在土壤当中, 并直接与大地接触。土壤腐蚀是接地极材料最主要的腐蚀类型, 因此, 土壤的腐蚀性是接地网腐蚀的重要指标。通过测量土壤的电阻率、瞬时腐蚀率来评价土壤的腐蚀性。土壤电阻率与瞬时腐蚀速率反应土壤环境电化学腐蚀的强弱。检测结果表明, 滨州地区土壤环境腐蚀性较强, 这与当地的地质因素有关。通过分析、统计, 接地材料腐蚀原因主要表现为土壤的腐蚀性和材料的耐腐蚀率。
3 原因分析
我们针对“土壤电阻率”和“接地材料”主要因素进行了原因分析, 因此接地腐蚀率可分为:一是土壤电阻率高。其盐碱地区电阻率高和接地体埋深不够、上层土壤腐蚀快;二是人员水平。表现在施工人员水平低和经验少;三是接地材料。其钢材耐腐蚀性差、引下线耐腐蚀性较差和接地材料规格过小;四是操作工艺。其焊接头存在虚焊、假焊想象, 会用砂子、碎石和建筑垃圾作回填土。
4 制定相关解决对策
(1) 针对接地体埋深不够, 上层土壤含氧率较高, 吸氧腐蚀快等问题, 采取现场严格检查施工情况, 准确测量接地体埋深。确保接地材料埋深符合设计和相关工程规范要求。
(2) 针对用砂子、碎石和建筑垃圾作回填土等问题, 采取现场监理旁站等方式确保人员监督到位, 确保回填土符合设计和相关规范要求。
(3) 针对施工过程中, 接地材料焊接头存在虚焊、假焊等现象, 并且对焊接头没有做防腐处理等问题, 我们要求监理人员事先审查焊接方案并要求施工人员进行预焊接, 检查合格后方可进行正式焊接。
(4) 针对接地引下线没有采取过渡防腐措施, 没有刷防腐漆等问题, 要求现场监理人员及时检查施工方案和现场施工情况, 要求施工人员严格按照图纸施工。
(5) 针对钢表面的镀锌层以及导电涂层在盐碱土壤中存在较短时间内就腐蚀或失效, 以至于对接地体保护效果较小等问题, 我们利用相关仪器设备测量接地材料在盐碱地区的瞬时腐蚀率, 确保瞬时腐蚀率满足要求。
(6) 针对土壤盐碱程度高等问题, 我们联系设计方采取多种措施降低土壤电阻率。
通过综合上述措施, 并对相关接地材料进行实地考察, 我们最终确定采用新型材料铜覆钢作为接地材料, 根据材料检测情况, 控制该接地材料腐蚀率在2%以下, 做好铜覆钢的敷设工作, 确保敷设准确到位。
5 经济情况分析
采用新型接地材料, 我们必须对新旧接地系统进行经济情况分析, 以确保新型材料经济性和实用性满足施工要求。
(1) 传统接地系统虽然前期投资小, 但后期使用维护费用较大, 特别是因接地材料腐蚀造成线路运行安全带来的经济损失和社会效益损害是不可估量的, 新型铜覆钢系统虽然一次性投资大, 但其优越稳定的性能减少和避免了因接地材料腐蚀带来的电力安全事故, 极大提高了输电线路运行的安全性和可靠性。
(2) 铜覆钢材料的耐腐蚀性可较热镀锌钢提高5—10倍, 使用寿命更长, 导电性能更好, 而且也克服了纯铜材质造价过高、硬度不够难以深钻等缺点。在滨州这样的盐碱地形条件下应用具有非常突出的优势。同等条件下铜覆钢则可达到40年设计寿命。不仅如此, 从长远的寿命周期及维护来看投入成本, 在40年设计寿命条件下, 使用铜覆钢材料, 材料的全寿命周期投资比可比铜降低105%左右, 比热镀锌钢降低35%左右。
(3) 输电线路施工以往通常输电线路接地极采用Ф12圆钢, 接地引下线采用Ф12镀锌圆钢。镀锌钢材的导线截面积为s=I√t/70, 30%导电率铜覆钢的导线截面积为S=I√t/176, 采用70mm2铜覆钢即可。通过比较, 采用铜覆钢新型材料也可以节约大量接地材料的使用, 经济效益较好。
通过使用新型铜覆钢接地系统, 我们对两个500k V输电线路工程地基腐蚀率进行检查, 共检查150点, 平均接地材料腐蚀率为0.005%。通过本次接地材料的研究, 我们贯彻了施工工程“一次成优、过程创优”理念, 提高了经济效益, 实现了工程安全可靠、质量优良、工艺先进、环保节约的工程建设目标。通过保证接地材料的质量, 减少了质量隐患, 实现了输电线路工程“零缺陷”移交, 为后续工作打下了坚实基础, 产生了较大的社会效益和推广价值。
参考文献
[1]张建波, 徐世泽.镀铜钢接地在输电线路中的应用[J].电工技术, 2011 (03) 10.
耐腐蚀材料 篇9
金属材料在服役过程中由于承受的拉应力和腐蚀介质相互作用而产生低应力脆断的现象被称为应力腐蚀断裂。应力腐蚀在航空、核电、石油和汽车等工业领域中已经成为金属承力件失效的一种主要形式[1,2,3,4]。由于其破坏具有突然性特征,因此人们对各种金属材料的应力腐蚀行为进行了大量的研究,以期合理地选材,或采取有效的控制措施。
慢应变拉伸实验可以获得材料在应力腐蚀过程中各种力学参数的变化,并具有较高的灵敏性,因而被广泛用于研究材料的应力腐蚀敏感性,探讨应力腐蚀的机制和影响因素[5,6]。
为了实现对大量数据的处理和分类管理,为设计者和使用者提供腐蚀的基础数据,腐蚀数据库的建设引起了人们的重视。国家自然基金委持续地资助了材料自然环境腐蚀网络数据库的建设[7],从而有效地推动了腐蚀数据库的建设和应用。目前的腐蚀数据库主要是按照两种类型来建设的,一是按腐蚀介质分类,如海水腐蚀数据库[8]、大气腐蚀数据库[9]和CO2腐蚀数据库[10];二是按行业应用分类,如管道腐蚀数据库[11]和舰艇腐蚀数据库[12]。
目前还没有应力腐蚀数据库的相关报道,而应力腐蚀的实验周期很长,过程控制复杂,如果能够将分散的实验结果共享,将对控制应力腐蚀产生重大意义。为此,本课题组设计了能够对SSRT结果计算力学参数、判断应力腐蚀敏感性、分析断口特征、输出案例结论和储存腐蚀案例的应力腐蚀数据库。
1 应力腐蚀数据库的设计
图1是应力腐蚀数据库的设计流程图。数据库包括实验参数输入、实验数据计算和断口图片分析3个模块。数据库的数据可以来自实验原始数据,也可以取自文献资料,将数据输入程序,经过一系列计算、绘图和分析,给出具体材料在特定实验条件下的应力腐蚀敏感性综合评价;然后建立数据库,将该案例储存在数据库中,作为共享资源进行分类管理,以便查询、浏览、修改和对比分析等,并方便用户打印输出结果。
采用VB编程实现内部数据识别、图形绘制、参数计算及其模块的可视化界面,采用Microsoft Office Access建立数据库。通过添加ADO数据对象、建立DSN连接和ADO数据控件,以ADO连接方式实现数据库的连接。
2 实验参数输入模块
参数输入包括实验材料、腐蚀介质、外界条件、拉伸速率、试样标距、试样截面积、断口截面积和测试单位(或文献来源),对每个输入项建立一个独立的文本框控件(Text)。
如图2所示,一部分参数用于实验数据的力学性能指标计算,如拉伸速率、试样标距、试样截面积和断口截面积,在实验数据计算模块调用;另一部分则用于数据库中对该案例的定性描述,获得应力腐蚀的材料、环境和力学的相关性信息,在数据库模块调用。设置了“重新设置”、“取消”和“确定”按钮,便于管理者对录入数据的操作。
3 实验数据计算模块
将由慢应变拉伸实验测试的应力、应变、电位随时间变化的数据存为TXT文件,由数据计算模块导入该文件,绘制电位-时间和应力-应变曲线,对腐蚀介质中材料的力学性能进行计算,或与空气中拉伸的力学性能进行对比,选择应力腐蚀敏感性的判据。
系统根据数值大小自定义坐标,自动标注坐标和条件,实现曲线的绘制,并具有“局部放大”和“显示全部”功能。在程序中设计了曲线叠加功能,可以将腐蚀介质中的曲线和空气中的曲线同时显示,直观地进行比较。
对评价应力腐蚀敏感性的力学指标进行计算,断裂寿命为:
TF=Tmax (1)
式中:Tmax为时间数据的最大值。延伸率为:
undefined×100% (2)
式中:X为拉伸速率,TS为屈服点时间,L为标距。吸收能量J即为应力-应变曲线下的面积,采用分割积分的方式计算。断面收缩率按式(3)计算:
undefined×100% (3)
式中:AI和AF分别为试样初始和断裂时的横截面面积。塑性损失为:
undefined×100% (4)
式中:EI和EF分别为试样在惰性介质和腐蚀介质中的断裂延伸率。为了综合各种力学性能指标,定义应力腐蚀指数[13]:
undefined
式中:σF和σI分别为试样在腐蚀介质和惰性介质中的断裂强度,EF和EI分别为试样在腐蚀介质和惰性介质中的延伸率。
如图3所示,定义了两种应力腐蚀敏感性的定量判据:(1)塑性损失判据[14],如果PL>35%,体系具有应力腐蚀敏感性,PL<25%时无明显的应力腐蚀敏感性,而25%
4 断口图片分析模块
断口图片包括断裂试样断口的宏观照片和微观图片。根据断口形貌特征对图片进行分类,按照断裂应变分为韧性断裂和脆性断裂,按照断裂路径分为穿晶断裂、沿晶断裂和混合断裂,分别建立分类文件夹。
导入图片(.jpg或.bmp格式)后,先判断断裂的类型,以便将图片存储在相应的文件夹中。设置了比对功能,可以将数据库已有的各种断裂类型的图片调出,在同屏幕下显示,辅助确定断裂类型。在“图像分析”框中填写对断口图片的文字描述,对应力腐蚀敏感性进行评价。
除了按断裂类型分类外,也设置了材料名称和腐蚀介质类型,用户可以对比同种材料在不同介质中的断口形貌,或者对比同种介质中不同材料的断口形貌。程序设置了图片的查阅、调用、浏览、缩放等功能,以及文字描述的修改功能。
5 应力腐蚀案例数据库
在实验参数输入模块、实验数据计算模块和断口图片分析模块运行之后,设计了综合评价窗口,对实验结果建立数据库。数据库界面包括“应力-应变曲线”、“电位-时间曲线”、“断口图片”、“实验条件”、“图像分析”、“数据处理结果”和“案例结论”,所有内容直接从前面的模块中调用。这样用户就可从实验条件、具体数据、断口特征、特性曲线几个方面全面直观地认识材料在此实验条件下的应力腐蚀敏感性,指导实际应用。该界面作为一个独立的案例存储,成为共享资源,供用户调用,也可以直接输出打印。
6 应用案例
在含0.122g/L KCl、0.131g/L MgSO4·7H2O、0.483 g/L NaHCO3和0.127g/L CaCl2的模拟土壤液中,研究了Q235钢的SSRT,并与空气中的结果进行比较,该应力腐蚀案例数据库结果界面如图4所示。
计算结果表明,采用塑性损失作为应力腐蚀敏感性判据,其值为14.1%。由此可知在该条件下Q235钢应力腐蚀不敏感,同时与空气中实验结果相比,其它指标减小程度不大,也证明应力腐蚀敏感性较低。从图4中断口图片发现大量韧窝存在,说明该材料在土壤溶液中属于韧性断裂,不具备应力腐蚀的脆断特征。故案例的结论为Q235钢在该体系中不存在应力腐蚀敏感性。
7 结论
(1)采用VB程序进行编程,实现了实验参数输入、实验数据计算和断口图片分析3个模块可视化界面。
(2)通过界面操作,可以获得相关曲线、力学参数和断口形貌特征,对应力腐蚀敏感性进行综合评价。
(3)采用Microsoft Office Access建立数据库,以ADO方式实现数据库与可视化界面的连接,将分析结果作为案例进行储存和管理。
耐腐蚀材料 篇10
材料外观颜色信息作为材料外观腐蚀的主要特征之一［１］,能够客观地记录及反映材料表面腐蚀现象,即材料腐蚀特征产物颜色,根据颜色腐蚀特征状况来评定材料在环境中的腐蚀程度［２］。在材料外观腐蚀特征等级评定中, 颜色信息作为材料外观腐蚀特征图像等级评定的主要数据［３］,由于材料特征腐蚀区域的颜色并非单一、均匀分布, 早期腐蚀特征颜色信息主要通过人工观察方式来进行,而人的视觉系统感知颜色特性的能力和人眼对色彩的分辨率有限,评定结果将会产生一定的差异［４］,特别是在一个区域范围内的颜色评定中,由于区域面积内多颜色的特点,不同的人将会用不同相似颜色来表示该区域的主颜色值,所以,消除人为主观因素,实现对腐蚀特征的定量或定性分析［５］,对材料外观腐蚀特征区域颜色定量化处理显得尤为重要。
1颜色信息获取与颜色空间
1.1材料腐蚀特征颜色获取
通过工业数字相机、镜头、照明光源、样品放置平台及计算机系统所构建的图像采集系统进行材料腐蚀特征图像信息的获取,图像信息按*.BMP文件格式存入计算机中,图1为图像采集系统获取的材料腐蚀特征原图。在该图像信息中,需要处理的是特征区域颜色信息,考虑到能更好理解图像信息及其中的特征区域颜色,需将腐蚀特征区域图像分离出来。图像分割是指按照区域一致性准则将图像分成若干特定的、具有独特性质的区域,这些区域互相不交叉,每一个区域都满足特定区域的一致性,比如从图像的灰度、颜色、纹理等角度定义区域的一致性。所以,材料腐蚀特征区域颜色的获取,就是对材料腐蚀特征图像的分割处理。目前,阈值分割是一种广泛使用的图像分割技术,针对材料腐蚀区域的腐蚀程度不一,在阈值分割处理中,对特征图像的局部信息选择几个合适的灰度阈值,将图像分割成多个目标与背景的区域,在用自适应阈值分割腐蚀特征图像信息时,可提取不同的腐蚀特征区域,并对这些腐蚀特征区域进行相应的编号,为了适应亮度不均匀的图像分割,可先将特征图像进一步细分为子图像,使每个子图像内的亮度尽量均匀,然后在每个子图像内确定各自的阈值以方便进行局部二值化处理。
彩色图像是包含R、G、B三个大小相等二维矩阵的三维矩阵,二值图像是一个大小同R、G、B矩阵相等的二维矩阵,采用基于二值特征提取的数字图像处理技术提取图像的腐蚀特征区域。通过所得二值图像BW取反,得到BW′ ,并于R、G、B进行一一对应的相乘操作,即
进行以上一一对应相乘操作后的R′ 、G′ 、B′ 中,值为0代表非腐蚀区域,值为非0则为腐蚀区域,即腐蚀特征区域颜色信息。图2为特征分割图像,通过分割处理后,在原图像中得到所需要的腐蚀特征区域,达到提取各个腐蚀区域的颜色值的目的。
1.2材料腐蚀特征颜色与HSV颜色空间
在材料腐蚀特征颜色分析中,颜色是材料腐蚀等级的重要描述符,选择合适的颜色表达方式是材料腐蚀特征颜色处理中非常重要的一步,同时,对颜色的特征描述则依赖于所用的颜色空间,并不是所有的颜色空间都与人的视觉相一致［６］。颜色空间大致可分为:RGB空间、CMY空间、CIE空间、HSV空间等。由于硬件技术的关系,目前材料腐蚀特征原始图像信息的获取主要采用RGB颜色空间。由于颜色与人的视觉关系紧密,HSV颜色空间对应于画家配色模型,能较好反映人对颜色的感知能力和鉴别能力,即人类视觉感官对色彩的理解方式;此外,不同颜色在HSV空间中的欧式距离与视觉感官距离大体一致, 具有较好的区分度,所以使用HSV空间进行材料腐蚀特征颜色处理是一种有效的处理方式。对于HSV颜色空间,它使用色度(H)、饱和度(S)及亮度(V)分离的方式实现颜色的定量描述,H表示色彩信息,即所处的光谱颜色的位置取值范围为0°~360°;S取值范围为0.0~1.0,当S =0时,只有灰度,值越大,颜色越饱和;V表示色彩的明亮程度,取值范围为0.0(黑色)~1.0(白色),它与光强度无直接联系［７］。在HSV空间下的颜色处理中,H、S、V三个分量都存在明确的语义对应关系,其中亮度分量V和色度H是分开的,V分量与图像的色彩信息无关;考虑材料腐蚀特征原始图像信息为RGB格式,需要将RGB空间的色彩转化到HSV空间,对r、g、b归一化到0到1之间, 再从归一化后的r、g、b值计算h、s、v的值,变换方法为:
经过上述变换后,h∈ [0,360],s∈ [0,1],v∈ [0, 1],定义h,s,v为RGB空间颜色转换到HSV空间的连续值,而H,S,V为h,s,v三个分量量化后的离散值。
2材料腐蚀特征颜色量化处理
2.1材料腐蚀特征区域颜色处理
材料外观腐蚀特征等级评定的基础信息是腐蚀特征区域主颜色值,在图2所示的材料腐蚀特征图像信息中, 即分割后的腐蚀特征区域信息,通过统计封闭腐蚀区域像素点的个数n来表示腐蚀区域的面积,用Sｉ表示,其中i为腐蚀区域的编号,各个腐蚀区域的面积百分比Pｉ的计算公式为:
其中,S表示整个图像的面积,每一个腐蚀特征区域都由若干个像素组成,每个像素都有不同的R、G、B值,则每个腐蚀区域的平均颜色值可定义为:
在该腐蚀特征区域颜色块中,由于材料腐蚀特征区域的颜色分布不均匀,其受腐蚀程度不一影响,导致存在某些敏感点的像素,如果用平均值方法处理该区域主颜色值容易受一组数据中极端数值(特大或特小)的影响,将产生主颜色处理偏差,另外,在图像信息采集中,受工业相机及照明光源等的影响,所采集的图像信息有可能存在一定的噪声,对于图像的噪声完全去除存在一定困难,噪声的滞留将导致个别像素点产生敏感点,所以,当一组数据(颜色信息)为明显的偏态分布时,其平均值代表性就很差。因此,在材料腐蚀特征区域颜色处理中,直接使用均值处理区域颜色将不适用于具有敏感点的存在及偏态分布下的材料腐蚀特征区域图像信息处理。
2.2特征区域颜色非均匀量化方式
通过特征提取后,材料腐蚀特征图像信息需要进行腐蚀特征区域颜色量化处理。材料腐蚀特征颜色值用特征区域范围内的颜色表述该区域的颜色值,因此对于一个材料腐蚀特征区域的颜色值,一般由多种颜色组成;而人眼可见光颜色红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等7种基本色以及这些颜色的中间色大约为120种颜色。所以,考虑材料腐蚀特征区域颜色种类繁多,量化后的颜色应该大于等于人眼所能识别的范围。如果直接采用HSV颜色空间的颜色直方图来描述该特征区域颜色,其计算量较大,为了减少信息处理量以及简化去除噪声颜色的处理过程,对转化后的h、s、v三个分量值进行进一步量化,并将量化后的值合成一个一维颜色矢量L,另外,非均匀量化处理方式不仅速度较快,对颜色的敏感度也较高,从而可降低了其它噪声对颜色特征的干扰［８］,因此采用非等间隔量化处理方式具有一定的优点,针对材料腐蚀特征区域颜色,其非均匀量化处理规则为:
(1)色调H从0°~360°变化时,色调依次呈现为红、 橙、黄、绿、青、蓝、紫,在符合人眼视觉对颜色的心理感知［９］中,对H量化分为不等间隔的16份,饱和度S空间和亮度V空间则非等分为3份,当h落在[0,15]或者[345,360],则H量化为0;当h落在[15,25)、[25,45)、 [45,55)、[55,80)、[80,108)、[108,140)、[140,165)、 [165,190)、[190,220)、[220,255)、[255,275)、[275, 290)、[290,316)、[316,330)、[330,345)则依次量化为1, 2,3…,15。
(2)构造一维特征矢量L。根据上述量化级,将3个颜色分量H、S、V合成为一维的特征矢量L,其公式为:
因此,一维特征矢量L的取值范围为[0,1…144],根据L可以获得144bin的一维直方图。
2.3特征区域颜色敏感点的处理方式
当材料腐蚀特征区域颜色存在敏感点时,在材料腐蚀特征区域颜色处理中,针对敏感点及偏态分布颜色信息对区域颜色的影响,降低或消除敏感点及颜色的偏态分布, 需要对区域颜色进行相应的处理,其处理方式为:
(1)设定敏感点阈值。在HSV颜色空间颜色量化后的直方图总颜色像素分布中,存在一些所占比例微小的颜色种类像素,根据量化颜色分布情况,设定一个阈值λ,对于所占比例小于λ的颜色像素点定义为敏感点,即需要剔除的点。
(2)区域颜色再分块。对腐蚀特征区域颜色值进行相应的敏感点剔除后,即剩下的颜色点为腐蚀特征的主颜色样本点。对主颜色值的处理,由于像素点越少,同时像素的颜色值越接近时,其用平均值定为中心值越准确。因此,对特征区域根据量化结果进行区域再分块,并用均值确定其块的颜色中心值。
(3)区域块颜色取样及权重处理。在特征区域颜色非均匀量化处理后的直方图分布,材料特征腐蚀区域的颜色分布符合高斯分布,采用累积百分比的方式处理特征区域主颜色值,将各种颜色(Cｉ)按其对应的百分比(Wｉ)按降序排列,以确定主颜色的取样,考虑小样本,设定敏感点不超过10~15%,所以,一旦百分比之和大于0.85~0.9, 则停止主颜色取样,在块的分布下,根据每种颜色所占的块数进行权值处理,确定区域主颜色值。
2.4特征区域颜色确定
在特征区域颜色确定中,由于材料特征腐蚀区域颜色的多样性,该区域中的每一种颜色其在主颜色贡献不同, 所以在该特征区域范围内应进行腐蚀特征区域分块,然后在区域特征分块下进行权重处理,最后确定特征区域主颜色值。
(1)特征区域分块。当对区域图像直接采用X×X的小正方型分块时,由于材料腐蚀特征区域形状不规则,必须对部分区域周边的X×X块中的值进行填充,对于空白处填充后的值将直接影响整个区域主颜色的计算,产生一定的颜色误差。因此,考虑材料腐蚀特征区域形状不规则以及颜色不均匀,对材料腐蚀特征区域采用颜色像素点分块方式。首先,根据一维特征矢量L对颜色按其对应的百分比进行排序,从百分比最大开始取值,并累计百分比, 一旦百分比大于85~90%则停止取颜色;然后,对所选取的这些颜色进行等分,即每种颜色各自等分。针对特征区域使用的图像像素及分辨率,通过样品试验,综合各方面考虑,可选取每份的像素个数为64,对于每种颜色最后不足64个像素时,当其像素个数大于32时,则利用剩余像素的中值进行补充,相反,当剩下的像素个数小于32时, 则丢弃。
(2)区域分块颜色值。进行分块后,每一等份主颜色值的确定,即确定每一小份的颜色中心值。等分的过程是指把量化后同一种颜色的像素进行等分,由此可知,每一小份里像素的颜色值相差不大,因此,对于每一小份中心值的确定采用均值进行计算,具体公式为:
其中,hzｉｊ表示在第i小份中第j个像素的h分量值, 同样的szｉｊ、vzｉｊ分别是第i小份特征区域中第j像素的s、 v的分量值,hｉ、sｉ、vｉ分别代表第i小份特征区域的h、s、 v分量的中心值,即该区域的颜色中心值。
(3)块间相近颜色的合并。对n等份的腐蚀特征区域的颜色中心值,进行相近颜色的合并。在HSV颜色空间中颜色Cｉ(hｉ,sｉ,vｉ)与颜色Cｊ(hｊ,sｊ,vｊ)的相似性sｉｊ公式为:
其中,sｉｊ的值在[0,1]区间,当sｉｊ的值越趋近于1时, 说明Cｉ与Cｊ两个颜色越相似;反之则说明差异越大。
对于颜色的合并,可设置一个阈值th(th的取值在(0,1)之间):当sｉｊ<th时,则认为Cｉ与Cｊ两个颜色是一样的;反之,则说明Cｉ与Cｊ是两个不一样的颜色。
根据上述颜色合并方法,对于n小份的腐蚀特征区域进行相似颜色的合并,经过颜色相似合并后生成M种颜色类型。考虑到均值对奇异点的敏感性,每种类型的颜色中心值计算则采用中值算法进行,该种颜色中所有小份的中心值中的中值,即第i种的颜色中心值为(Hｉ,Sｉ,Vｉ)。
(4)区域颜色块权重处理。根据颜色量化及分块处理方式,每一块颜色权重采用动态分配,对于M种类型颜色的权重计算公式为:
其中,n是上述等分块腐蚀特征区域后的总数;mｉ是第i种颜色共含有mｉ个小份的腐蚀特征区域;Pｉ是第i类颜色的权值。
(5)区域主颜色确定。根据上述得到M种颜色、每种颜色类型的中心值(Hｉ,Sｉ,Vｉ)以及每种颜色类型的权重Pｉ,则计算该腐蚀特征区域的主颜色值,公式为:
其中,M是腐蚀特征区域颜色类型的个数,H、S、V分别为该腐蚀特征区域主颜色的3个分量。
3结语
材料腐蚀特征图像颜色处理技术建立在图像颜色处理与图像识别技术上,因此研究及开发材料腐蚀特征图像颜色处理技术可为材料腐蚀原值监测、腐蚀评价系统奠定技术基础,也是目前材料腐蚀学科所急需的一项实际应用处理技术。本文研究考虑到材料腐蚀特征区域的全局特征,同时也顾及到其局部特点,具有较高的实用价值,能较好地解决材料腐蚀特征区域颜色处理问题,其研究成果已得到应用。
摘要：材料腐蚀特征颜色的人工评定无法解决颜色量化问题,在RGB空间获取材料腐蚀特征图像信息,通过HSV颜色空间对该腐蚀特征区域的颜色值进行相应量化处理,获得一维特征矢量直方图。由于材料腐蚀特征区域颜色并非单一、均匀分布,材料腐蚀特征区域中的颜色具有敏感点及颜色信息偏态分布,其用平均值方法无法进行有效处理,所以使用区域分块、累计百分比方式对区域中的颜色进行权重处理,从而实现在HSV空间下对材料腐蚀特征区域颜色量化处理,使得特征区域颜色值符合人工评定颜色的需要。
关键词：颜色量化,颜色分布权重,HSV颜色空间,材料腐蚀特征,区域主颜色值
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金属材料及防腐蚀措施分析研究 篇11
1.1 金属材料定义。
金属材料从广泛定义上来说, 是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。主要包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。
1.2 金属材料性能。
这里我们所说的性能主要是指它的机械性能。一般地可分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中, 金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏, 决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同, 要求的工艺性能也就不同, 如铸造性能、可焊性等。所谓使用性能是指机械零件在使用条件下, 金属材料表现出来的性能, 它包括机械性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏, 决定了它的使用范围与使用寿命。
就目前来看, 在机械制造业中, 一般机械零件都是在常温、常压和非强烈腐蚀性介质中使用的, 且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能, 称为机械性能。
金属材料的机械性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同, 对金属材料要求的机械性能也将不同。常用的机械性能包括:强度、塑性等。
2 金属材料防腐蚀措施分析
金属材料腐蚀与防腐蚀问题与现代科学技术发展和人民生活息息相关, 几乎所有金属材料都是在一定环境中使用。金属材料在使用过程中受环境的作用, 往往随时间的延长而逐渐受到损毁或性能下降, 通常称之为“腐蚀”或“老化”。自然环境主要是指大气、海水、土壤等环境, 它们对金属材料都会发生腐蚀作用。
笔者认为, 随着大型工程, 核电站, 石油与城市建设的发展, 大量的油、气、水管、电缆及其它金属构件大量埋入地下, 由于土壤造成的腐蚀损失也十分可观, 而这些损失是往往在出现漏油、漏气、火灾、爆炸等事故时才被发现, 加强腐蚀与防护问题更是十分突出。
鉴于这些情况, 笔者总结了些在实际工作中的防腐措施, 现形成文字如下。
2.1 可进行涂装材料。
这里我们对涂装材料有技术上的要求。在选用涂料时用经过工程实践证明其综合性能优良, 且能与国际接轨的一流产品;使用的涂料质量, 必须符合国家标准或国际相应涂料标准;涂料应配套使用。底、中、面漆宜选用同一厂家的产品;承包者采用任何一种涂料都应具备下列资料并报监理工程师审查。
2.2 涂装施工措施。
首先是金属材料的表面预处理。我们可以采用除涂层修补外, 应采用喷射方法进行表面预处理;喷射处理所用的磨料必须清洁、干燥。金属磨料应符合GB6484~6487的规定, 磨料料径应在0.5~1.5mm范围内, 磨料应不易碎裂, 粉尘少, 并符合环保条例的有关规定。矿物磨料粒径应在0.5~2.0mm范围内, 严禁使用河砂, 喷射处理所用压缩空气, 必须经过冷却装置及油水分离器处理, 以保证压缩空气的干燥、无油, 空气压力在0.4~0.6MPa范围。
其次是喷射处理后的金属表面清洁度等级:对于涂料涂装应不低于GB8923中规定的Sa212级, 对于热喷金属涂装应达到Sa3级, 对与混凝土接触表面应达到Sa2级, 手工和动力工具除锈只适用于涂层缺陷局部修理和无法进行喷射处理的部位, 其表面清洁度等级应达到GB8923中规定的St3级。
2.3 涂装工艺。
我们根据标书的规定, 制定涂装施工工艺规程报监理工程师批准后, 方能进行涂装施工。金属喷涂工艺可采用电弧喷涂或火焰喷涂, 优先采用电弧喷涂, 涂料喷涂应采用高压无气喷涂, 金属表面喷射除锈经检查合格后, 应尽快进行涂覆, 其间隔时间可根据环境条件一般不超过4~8h。各层涂料的涂装间隔时间, 应在前一道漆膜达到表干后才能进行下一道涂料的涂装, 具体间隔时间可按涂料生产厂的规定进行。金属热喷涂在尚有余温时, 再进行封闭涂料的涂装。
2.4 涂装检验。
首先是涂料涂装。我们要对涂料性能进行抽检, 还应对环境情况 (温度、湿度、天气状况及工件表面温度) 进行检测记录。涂装前应对表面预处理的质量、清洁度、粗糙度等进行检查, 合格后方能进行涂装;涂装结束漆膜固化后, 应进行干膜厚度的测定、附着性能检查、针孔检查等。
其次是热喷金属涂装。需要注意的是涂装前首先要对金属成份、纯度、直径进行抽检;还应对环境情况进行检测记录。涂装前应对表面预处理的质量, 清洁度、粗糙度等进行检查, 合格后方能进行涂装。只有在进行金属涂层的检验并确认合格后, 才能进行封闭涂料的涂装。
2.5 涂装监理。
在涂装施工单位质检基础上, 由监理工程师进行涂装施工全过程监理, 涂装监理除监督质量外, 还将监督涂装资金的使用情况, 确保涂装费用全部用在涂装施工上。
结语
近二、三十年来, 国内外腐蚀与防腐蚀科学成果辉煌, 据国内外有关部门和专家估计, 如果将现在腐蚀与防腐蚀科学知识得以普及, 可使腐蚀损失至少可减少30%。
笔者认为, 现代腐蚀科学正在迅速发展, 新的防腐蚀技术不断涌现, 加速了我国腐蚀科学知识的普及, 进一步把防腐蚀科学在各个领域的大量实际应用, 不仅对我国现代化建设发展意义深远, 而且还可大量节约国家能源, 保护资源, 减少污染, 减少灾害隐患, 提高社会, 经济和环境效益的有效途径。
摘要：金属材料被广泛应用于各种大型工程、核电站、石油与城市建设中, 由于各种外部因素造成的腐蚀损失十分可观, 加强腐蚀与防护问题就很突出。文章结合笔者的实际工作, 简述了金属材料定义、性能。在此基础上, 阐述了防腐蚀措施, 仅供参考。
关键词：金属材料,防腐蚀措施,应用施工
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