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沈阳研发的腐蚀试验流程成国标
发布时间:[2020-03-06]  查看次数:

  中国科学院金属研究所研究出的海洋工程及船舶用防腐涂料,将极大增加我国防腐蚀领域的科研能力。

  资料图片

  阳光、空气、水是人们生活中离不开的元素,但同时,它们也是双刃剑,腐蚀着人们生活环境中的一些材料。尤其在现在,工业化进程的加快和汽车尾气的排放,让更多硫化物、氮氧化物等进入大气,造成污染。而这些污染,正是加速腐蚀进程的元凶之一。如今,腐蚀和污染一样都在不断加剧。每年因腐蚀造成的损失约占各国GDP的3%~5%。腐蚀一旦出现,若不及时采取对策,轻则造成经济损失,严重的还可导致人员伤亡。

  基于此,为了避免腐蚀造成的后果,腐蚀科学这门新兴的边缘学科备受关注。国际上,材料在自然环境中腐蚀的试验工作已经走向全球化,我国也在加强研究材料在自然环境下腐蚀试验的工作。目前,中科院金属研究所自主研发的金属和合金的腐蚀以及钢铁户外大气加速腐蚀试验,已经成为国家标准。用该标准测量腐蚀进程并提取数据,可以算出不同地区环境对于金属等材料的腐蚀速率,从而指导人们采取方法,更好地防腐蚀。

  沈阳污染物中以硫化物为首

  材料或零件在大气环境下,通常都容易发生腐蚀。只不过不同情况下,不同材料受腐蚀的程度不同,且肉眼不易发现。很多时候,直到腐蚀已经较为严重,人们才想起补救。给桥梁、道路上的护栏刷防护涂层,就是防止腐蚀的一种方式。

  腐蚀的过程是如何形成的?从事腐蚀科学的研究人员表示,看上去坚硬无比的金属,置于大气环境中时,其表面通常会形成一层极薄的不易看见的水膜。当这层水膜达到20-30个分子厚度时,它就变成电化学腐蚀所需要的电解液膜。这种电解液膜的形成,或者是由于水分(雨、雪)的直接沉淀,或者是大气的湿度或温度变化以及其他种种原因引起的凝聚作用而形成。

  其实,如果金属表面只是处于纯净的水膜中,一般不足以造成强烈的电化学腐蚀。但大气环境下,诸多的污染物往往让水膜含有了水溶性的盐类及溶入的腐蚀性气体,腐蚀的发生就比较容易了。

  作为老工业基地,沈阳的能源结构以煤炭为主,污染物排放总量大,大燃煤装置多,排放密度大,再加上扬尘污染和机动车尾气污染所占比例不断上升,大气污染较重。目前在沈阳,主要污染物是可吸入颗粒物、二氧化硫和二氧化氮,造成腐蚀的污染物以硫化物为首。

  甲醛可致新装修房间内腐蚀加速

  除了不同区域有着不同的污染物之外,一些人为因素也是加剧腐蚀产生的原因。空气中的颗粒污染物,就能以不同的方式影响腐蚀进程。据介绍,在室内,由于建筑材料、室内家具与设备有释放物,人们生活过程中会产生新陈代谢物,导致甲醛、乙酸、水蒸气和细菌等的存在,这些都是室内大气污染及腐蚀的源头。

  腐蚀科学研究显示,在不同污染物的共同作用下,对于许多金属腐蚀的影响非常显著。再加上温度和湿度的波动,尤其在湿度较大的时候,可能导致在较冷物质的表面出现结露。结露的频率和时间对于发生在室内的腐蚀来说是很重要的因素,比如钢、锌、铜,都对室内的湿度非常敏感,钢在相对湿度高于50%时,将吸附多层水分子,更易发生腐蚀。

  三种方式抵御腐蚀

  抵御腐蚀大致有三种方式,一是直接采用耐蚀的金属或非金属材料,如不锈钢、塑料、玻璃钢、石墨等制作设备。二是在需要防腐蚀的物体表面覆盖各种耐蚀保护层,如防腐涂层、贴面等。三是采用技术措施,在物体表面采取特殊处理,增强物体的耐蚀性。中科院金属研究所的工作人员表示,想要更有针对性地防腐蚀,需要用科学的方式来计算不同材料的受腐蚀进程。如何计算,有一套标准化程序。

  现在,很多国家都已经把防腐蚀标准化研究摆上了日程。“ATLAS公司除了在美国本土有6个大气暴晒场以外,在全球其它8个国家还设立了11个特殊环境的暴晒场。”中国科学院金属研究所材料环境腐蚀研究中心的工作人员表示,这就是为了研究不同物质暴露在大气环境下腐蚀的速率,给防腐蚀研究提供数据依据。

  记者了解到,中科院金属研究所自主研发的金属和合金的腐蚀以及钢铁户外大气加速腐蚀试验,成为国家标准。目前,这项标准已经公布,用该标准做试验,可以较快获得金属等不同物质在大气环境下的腐蚀数据。“如果想了解自己所在地区金属的腐蚀速率,可以用这个标准来试验。标准能让经过多年腐蚀后产生的变化和反应,在短时间内显现出来。通过试验,人们就能看到金属等物质在特定环境下多年后的模样,了解其腐蚀速率。而这个腐蚀速率,可指导人们有针对性地防腐蚀。”中科院金属研究所的工作人员介绍。

  在中科院金属研究所,记者了解到了这个标准化试验的过程。测算暴露在户外环境中的金属等物质的腐蚀速率,采用的是加速腐蚀试验。这种试验一年安排两次,每次三到四个月,只是不能在雨季和冰冻季进行。中科院金属研究所的工作人员表示,考虑到昼夜温度和日照有差异,试验时段分为早6时到晚6时和晚6时到早6时两个时段,分别设定试验周期。6时到18时期间,每10-20分钟对研究的试样进行一次一分钟的喷雾,让水汽与试样充分接触。18时至6时期间,每20-40分钟对试样进行一次一分钟的喷雾。之后,在试验的第10天、30天、60天、90天和120天分别取样,了解材料的腐蚀速率。

  沈阳研制出海洋工程及船舶用防腐涂料

  如今,各行业都积极推广采用防腐蚀新设备、新技术、新工艺、新材料。日前,中国科学院金属研究所研究出了海洋工程及船舶用防腐涂料,这将极大增加我国防腐蚀领域的科研能力,减少腐蚀带来的损失。

  据介绍,海洋工程及船舶用防腐涂料采用纳米浓缩浆和纤维增强技术,可以大大提高漆面涂层的抗老化和耐腐蚀性能。以往在国内,95%以上的船舶涂料和海洋工程涂料,都是被国外企业所垄断。中科院金属研究所研发出的产品,经过实验室加速试验和现场挂片试验,已经证明可以达到国际防腐蚀涂料的标准。据透露,目前这种涂料已经与企业合作进行批量化生产,价格将不到国外产品的一半。

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