專利名稱：一種用恒電位電解法測量焊管溝槽腐蝕的方法
技術領域：
本發明涉及一種對材料的耐氣候、耐腐蝕、或耐光照性能的測試方法領域，尤其涉 及一種采用恒電位電解法測量焊管產品焊縫溝槽腐蝕敏感性的快速、準確測試方法。
背景技術：
溝槽腐蝕性能是用戶在HFW(高頻電阻焊)焊管產品訂貨和使用中非常關注的重 要性能指標。目前，對HFW焊管產品的溝槽腐蝕性能國內外尚無統一的評價標準或規范，大 多數生產企業或用戶所采用或接受的方法是“在3. 5% NaCl溶液中外加電位_550mV/SCE 加速腐蝕144h”的方法。由于焊管基材成分和組織等存在差異，使得其腐蝕電位也各不相 同，因此，外加統一的_550mV電位不能準確反映產品的真實溝槽腐蝕性能。現有技術中對焊管溝槽腐蝕敏感性曾提到一種恒電位電解評價方法，恒電位法是 指控制被測電極的電位，測定相應不同電位下的電流密度，把測得的一系列不同電位下的 電流密度與電位值在平面坐標系中描點并連接成曲線，即得恒電位極化曲線。該方法具體 為將焊管的焊縫部位加工成20mmX15mmX3mm大小的試樣QOmm為垂直焊縫方向)， 將試樣在3. 5% NaCl溶液中外加-550mV/SCE的電位，加速腐蝕144h，然后通過金相觀察測 定焊縫的腐蝕溝槽深度并計算系數α (a = ^h2A1, h2為腐蝕溝槽深度，Ii1為試樣按失重 計算所得平均腐蝕深度)，將α = 1. 3作為判定焊縫耐溝槽腐蝕性能的臨界值，即α < 1. 3 為溝槽腐蝕性能合格。因此溝槽腐蝕測試是否準確至關重要，直接決定著焊管產品性能合 格與否。而上述現有技術的測評方法存在以下不足1.由于焊管基材本身電化學性質存在著差異，不同基材的腐蝕電位相差較大；2.外加的統一的_550mV/SCE電位，對不同的基材和焊縫實際起到的加速程度有 時相差明顯，從而導致所測不同品種焊管的溝槽腐蝕性能不具可比性；3.有的焊管焊縫區由于腐蝕電位較正，外加_550mV的電位起到相反的陰極保護 作用，使熱影響區(熔合線)和基材的腐蝕速度受到抑制，因而溝槽腐蝕系數無法準確獲 得，影響焊管溝槽腐蝕敏感性的測評準確性。
發明內容
為了解決上述問題，針對原有恒電位電解測試焊管溝槽腐蝕性能方法的不足，本 發明提供了一種用恒電位電解法測量焊管溝槽腐蝕的方法，所述方法系對焊管產品焊縫溝 槽腐蝕敏感性的快速、準確測試方法，所述測試方法系采用恒電位電解法測量焊管產品焊 縫溝槽腐蝕敏感性。本發明的所述方法基于“焊管焊縫材料的腐蝕電位在溫度、溶液成分、浸泡時間均 確定的情況下是穩定唯一的”這一特性，通過事先測量焊縫試樣的極化曲線，得到其腐蝕電 位，從而確定適當的溝槽腐蝕系數測量所需的外加電位值，通過優化外加電解電位值，在此外加電位下，進行電解測試。本發明的用恒電位電解法測量焊管溝槽腐蝕的方法的具體步驟如下1試樣制備采用電火花切割，獲得包括焊管內焊縫的大小為IO-IOOmm(垂直焊縫 方向)X IO-IOOmm (平行焊縫方向)X2_20mm(焊縫深度方向)的試樣，在試樣外表面焊接 導線，用環氧樹脂對試樣進行鑲封，然后將試樣的測試面(內表面)打磨拋光，為限制研磨 溝槽引起的增強反應，要求Ra值為0-5 μ m。2極化曲線測試恒電位/恒電流儀測量焊縫試樣的極化曲線。3加速電位優選從所測得的極化曲線上得到焊縫試樣的腐蝕電位Ecorr，根據電 解測試方法的原理確定外加電位的合理范圍是(Ecorr+40mV) (Ecorr+200mV)。4溝槽腐蝕系數測試在外加確定的優化加速電位下，在濃度為 5% NaCl溶 液，測試介質溫度范圍為15°C 60°C，測試前浸泡時間范圍為5min 60min時，加速腐蝕 4h-144h ；5.通過金相比圖測量或者千分尺直接測量獲得焊管產品相應的溝槽腐蝕系數。根據本發明的用恒電位電解法測量焊管溝槽腐蝕的方法，其特征在于，根據電解 測試方法的原理確定外加電位的合理范圍是(Ecorr+50mV) (Ecorr+lOOmV)。根據本發明的用恒電位電解法測量焊管溝槽腐蝕的方法，其特征在于，測試介質 采用濃度為3% 3. 5% NaCl溶液，測試介質溫度范圍為20°C 30°C，測試前浸泡時間范 圍為 IOmin 15min。根據本發明的用用恒電位電解法測量焊管溝槽腐蝕的方法，其特征在于，極化電 位掃描范圍為-1. 5V 0. 5V。根據本發明的用恒電位電解法測量焊管溝槽腐蝕的方法，其特征在于，掃描速率 范圍為 0. 05mV/s lmV/s。根據本發明的用恒電位電解法測量焊管溝槽腐蝕的方法，其特征在于，極化電位 掃描范圍為-0. 9V -0. 3V。根據本發明的用恒電位電解法測量焊管溝槽腐蝕的方法，其特征在于，掃描速率 范圍為 0. lmV/s 0. 2mV/s。根據本發明的用恒電位電解法測量焊管溝槽腐蝕的方法，其特征在于，獲 得試樣的焊管內焊縫的大小為垂直焊縫方向X平行焊縫方向X焊縫深度方向 20-30mmX 10-20mmX 2-5mm0根據本發明的用恒電位電解法測量焊管溝槽腐蝕的方法，所述金相比圖法測量溝 槽腐蝕系數，主要步驟是“通過磨制樣品的金相截面，并用金相圖標尺來測量樣品表面腐蝕 溝槽的深度h2(見圖4) ”。金相比圖法中樣品的平均腐蝕深度Ii1是通過稱量腐蝕前后樣品 的失重，換算成厚度得到的。具體步驟如下(1)加速試驗前的測量將整個試樣連同樹脂、導線一起干燥稱重，精確至0.OOlg。(2)將試樣按圖1連接，外接恒電位儀，在_550mV/SCE條件下加速腐蝕144h。(3)試樣試驗后的測量選擇最深溝槽位置，磨制金相截面，在金相顯微鏡下測量 出溝槽深度ti2，表征方式見圖4。
(4)溝槽腐蝕系數計算α = l+h2/hi' h由平均腐蝕失重計算得到。根據本發明的用恒電位電解法測量焊管溝槽腐蝕的方法，所述千分尺法則不需磨 制樣品金相截面，可以利用改造過的裝置來測量樣品的整體腐蝕深度和樣品表面腐蝕溝槽 的深度。具體步驟如下(1)加速試驗前的測量用千分尺測量樣品連同樹脂的原始厚度a，見圖5。(2)將試樣按圖1連接，外接恒電位儀，在_550mV/SCE條件下加速腐蝕144h。(3)試樣試驗后的測量用千分尺測量腐蝕后的樣品表面與引導線側樹脂之間的 厚度b，測量最深溝槽處的深度c，見圖5。(4)溝槽腐蝕系數計算α = l+c/(a-b)。根據本發明的用恒電位電解法測量焊管溝槽腐蝕的方法，基于“焊管焊縫材料的 腐蝕電位在溫度、溶液成分、浸泡時間均確定的情況下是穩定唯一的”這一特性，通過測量 焊縫試樣的極化曲線，得到其實際腐蝕電位，進而優化加速電位，從而使溝槽腐蝕系數測量 的準確性和可靠性極大提高。
圖1為本發明的焊管溝槽腐蝕敏感性測試特制電解池示意圖。圖2為X52鋼HFW焊管焊縫樣品極化曲線圖。圖3為X52鋼HFW焊管在不同外加電位條件下的腐蝕溝槽截面圖。圖4為某種HFW焊管產品腐蝕溝槽截面金相照片。圖5為溝槽腐蝕深度測量裝置。圖中，1-帶絕緣層的硬質導線；2-排氣孔；3-接線柱；4-擰緊螺栓；5-溶液注入 口 ；6-樹脂；7-試樣；8-溶液排出開口 ；9-膠皮軟管；10-夾具；11-飽和甘汞電極；12-石 蠟；13-防滑套；14-魯金毛細管插口； 15-有機玻璃外蓋；16-有機玻璃容器；17-704密封 膠；18-片狀石墨電極；19-魯金毛細管；20-電解液。
具體實施例方式以下，參照附圖，以具體實施例說明本發明。實施例1在本實施例中，為進一步說明本方法的用恒電位電解法測量焊管溝槽腐蝕的方法 的具體試驗過程和顯示實施效果，以X52鋼HFW焊管為例，詳細介紹本發明的方法。具體試驗步驟如下試樣制備采用電火花切割，獲得包括焊管內焊縫的大小為20mm(垂直焊縫方 向)X15mm(平行焊縫方向)X3mm(焊縫深度方向)的試樣，在試樣外表面焊接導線，用環 氧樹脂對試樣進行鑲封，然后將試樣的測試面(內表面)打磨拋光，Ra值為1 μ m。采用焊管溝槽腐蝕敏感性測試特制電解池測量極化曲線測試電介質采用25°C、3. 5% NaCl溶液，在電解池中注入溶液，將工作電極(試 樣)、參比電極和輔助電極按圖1安裝到位，將試樣在溶液中浸泡15min，開啟電化學設備， 進行極化曲線測試。
極化曲線測量的電位掃描速率選用0. 167mV/s,極化電位范圍選 用-0. 9V -0. 3V，測試結果如圖2所示，由此得到X52鋼HFW焊管焊縫試樣的腐蝕電位 為-MOmV/SCE。加速電位優選從所測得的極化曲線上得到焊縫試樣的腐蝕電位Ecorr，根據電 解測試方法的原理確定外加電位的合理范圍是(Ecorr+40mV) (Ecorr+200mV)。溝槽腐蝕系數測試在外加確定的優化加速電位下，在25°C、3. 5% NaCl溶液中， 加速腐蝕144h。通過金相比圖測量或者千分尺直接測量獲得焊管產品相應的溝槽腐蝕系數。不同加速電位測量結果比較圖3是相同工藝條件X52鋼HFW焊管內管試樣在不同外加電位條件 (_550mVseE、_490mVseE、-440mVSCE)下的溝槽腐蝕測試后試樣截面金相圖。表1為不同外加電位對X52鋼HFW焊管試樣溝槽腐蝕系數測試結果的影響。實施例2除了以下不同之處外，其他如同實施例1，用恒電位電解法評價焊管溝槽腐蝕敏感性。試樣制備采用電火花切割，獲得包括焊管內焊縫的大小為15mm(垂直焊縫方 向)X 12mm (平行焊縫方向)X 2. 5mm (焊縫深度方向)的試樣。所述掃描速率范圍為0. lmV/s 0. 2mV/s。極化電位掃描范圍為-1. 5V 0. 5V。實施例3除了以下不同之處外，其他如同實施例1，用恒電位電解法評價焊管溝槽腐蝕敏感性。測試介質采用濃度為40Z0 4. 5% NaCl溶液，測試介質溫度范圍為30°C 40°C， 測試前浸泡時間范圍為20min。加速腐蝕時間14h。實施例4除了以下不同之處外，其他如同實施例2，用恒電位電解法評價焊管溝槽腐蝕敏感性。試樣焊管內焊縫的大小為25mm(垂直焊縫方向)X IOmm(平行焊縫方 向)X3.5mm(焊縫深度方向)的試樣。將試樣的測試面(內表面)打磨拋光，Ra值為 0. 8 μ m0極化曲線測試恒電位/恒電流儀測量焊縫試樣的極化曲線。加速電位優選從所測得的極化曲線上得到焊縫試樣的腐蝕電位Ecorr，根據電 解測試方法的原理確定外加電位的合理范圍是(Ecorr+40mV) (Ecorr+200mV)。在濃度為1. 5% NaCl溶液，測試介質溫度范圍為20°C 30°C，測試前浸泡時間范 圍為45min 50min時，加速腐蝕IlOh0表 權利要求
1.一種用恒電位電解法測量焊管溝槽腐蝕的方法，其特征在于，所述方法的具體步驟 如下(1)試樣制備采用電火花切割，獲得包括焊管內焊縫的大小為垂直焊縫方向X平 行焊縫方向χ焊縫深度方向IO-IOOmmX IO-IOOmmX 2-20mm的試樣，在試樣外表面焊接導 線，用環氧樹脂對試樣進行鑲封，然后將試樣的測試面的內表面打磨拋光，Ra值為0-5μπι。(2)極化曲線測試恒電位/恒電流儀測量焊縫試樣的極化曲線；(3)加速電位優選從所測得的極化曲線上得到焊縫試樣的腐蝕電位Ecorr，根據電解 測試方法的原理確定外加電位的合理范圍是(Ecorr+40mV) (Ecorr+200mV)；(4)溝槽腐蝕系數測試在外加確定的優化加速電位下，在濃度為 5%NaCl溶 液，測試介質溫度范圍為15°C 60°C，測試前浸泡時間范圍為5min 60min時，加速腐蝕 4h-144h ；(5)通過金相比圖測量或者千分尺直接測量獲得焊管產品相應的溝槽腐蝕系數。
2.如權利要求1所述的用恒電位電解法測量焊管溝槽腐蝕的方法，其特征在于，根據 電解測試方法的原理確定外加電位的合理范圍是(Ecorr+50mV) (Ecorr+lOOmV)。
3.如權利要求1所述的用恒電位電解法測量焊管溝槽腐蝕的方法，其特征在于，所述 測試介質采用濃度為3% 3. 5% NaCl溶液，測試介質溫度范圍為20°C 30°C，測試前浸 泡時間范圍為IOmin 15min。
4.如權利要求1所述的用恒電位電解法測量焊管溝槽腐蝕的方法，其特征在于，所述 極化電位掃描范圍為-1. 5V 0. 5V。
5.如權利要求1所述的用恒電位電解法評價焊管溝槽腐蝕敏感性的方法，其特征在 于，所述掃描速率范圍為0. 05mV/s lmV/s。
6.如權利要求1所述的用恒電位電解法測量焊管溝槽腐蝕的方法，其特征在于，所述 極化電位掃描范圍為-0. 9V -0. 3V。
7.如權利要求1所述的用恒電位電解法測量焊管溝槽腐蝕的方法，其特征在于，所述 掃描速率范圍為0. lmV/s 0. 2mV/s。
全文摘要
一種用恒電位電解法測量焊管溝槽腐蝕的方法，步驟如下獲得包括焊管內焊縫的大小為10-100mm(垂直焊縫方向)×10-100mm(平行焊縫方向)×2-20mm(焊縫深度方向)的試樣，環氧樹脂鑲封，測試面打磨拋光，Ra值為0-5μm；極化曲線測試；加速電位優選(Ecorr+40mV)～(Ecorr+200mV)；溝槽腐蝕系數測試；通過金相比圖測量或者千分尺直接測量獲得焊管產品相應的溝槽腐蝕系數。根據本發明的用恒電位電解法評價焊管溝槽腐蝕敏感性的方法，基于“焊管焊縫材料的腐蝕電位在溫度、溶液成分、浸泡時間均確定的情況下是穩定唯一的”這一特性，通過測量焊縫試樣的極化曲線，得到其實際腐蝕電位，進而優化加速電位，從而使溝槽腐蝕系數測量的準確性和可靠性極大提高。
文檔編號G01B11/22GK102042951SQ20091019765
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月26日 優先權日2009年10月26日
發明者周慶軍, 王煒, 錢余海, 齊慧濱 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司