一種大氣環境對碳鋼材料腐蝕狀態的評價方法
【專利摘要】本發明屬于材料腐蝕【技術領域】，涉及一種大氣環境對碳鋼材料腐蝕狀態的評價方法，包括建立標準數據庫、獲取現場設備的碳鋼材料表面腐蝕信息、腐蝕評價和系統自學習的步驟。該方法簡便實用，通用性強，精度高，處理方法靈活，信息保存、傳送可靠；該方法可實現自動化作業，能大幅度提高大氣環境對碳鋼材料腐蝕狀態評價的準確性，使試驗數據更可靠、更有說服力；該方法的實施可減少人為因素的干擾，并能給出科學結論，以便設備管理和維護單位采取有效措施，有針對性地開展設備檢修和進行腐蝕防護。
【專利說明】一種大氣環境對碳鋼材料腐蝕狀態的評價方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于材料腐蝕【技術領域】，具體地說，是一種大氣環境對碳鋼材料腐蝕狀態的評價方法。
【背景技術】
[0002]在社會經濟高速發展的今天，腐蝕一直是困擾工業健康、可持續發展的重要制約因素。材料腐蝕不可避免，它給國民經濟造成了巨大的經濟損失，甚至帶來災難性的事故，材料的腐蝕不僅浪費寶貴的資源與能源，而且會造成污染環境。在國民經濟各部門中，每年都有大量的設備構件和設備因腐蝕而報廢。據調查，每年由于腐蝕造成的損失約占國民經濟總產值的4%以上。在腐蝕作用下，世界上每年生產的鋼鐵中有10%被腐蝕消耗。
[0003]為了減少材料腐蝕損失，著力研究并采取合理、經濟、有效的腐蝕防護措施，不僅已成為社會各界有識之士的共識，而且也是人類工業文明走向可持續發展的必由之路。
[0004]開展腐蝕與防護研究的重要內容之一就是對設備、材料的腐蝕狀況進行分析、評價和等級劃分。目前，在腐蝕研究領域雖然可根據材料在介質中的腐蝕速率判定設備腐蝕狀況，但在一般已經使用的設備和環境中無法通過實驗測定腐蝕速率，而為了有針對性的對設備進行腐蝕防護就必須根據材料表面狀況判斷腐蝕的嚴重程度，確定腐蝕等級，因此在腐蝕防護研究中腐蝕等級的判斷尤為重要。
[0005]然而，長期以來，對于投用的設備和材料人們一般只是采用肉眼人為判斷的方式進行設備腐蝕程度評價，無法科學判斷其腐蝕狀況和程度，更無法進行有效防護措施的選擇，所以有必要提出一種定量的科學評判方法。
[0006]計算機技術的發展給自動化、標準化的腐蝕評價方法提供了可能。采用圖像識別技術可將從圖像中抽象出來的“相似性”作為原型，拿它來檢驗所要識別的圖像，以標準腐蝕試片為基準將其與生產設備或材料相對比，通過計算機的擬和、處理和對比而得出較為準確的數據。
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的技術問題是提供一種自動、準確和便捷的大氣環境對碳鋼材料腐蝕狀態的評價方法。
[0008]本發明解決其技術問題所采用的技術方案:
一種大氣環境對碳鋼材料腐蝕狀態的評價方法，其特征在于步驟如下:
步驟I建立標準數據庫
(1)制作標準試片
根據HG3523《冷卻水化學處理標準腐蝕試片技術條件》的要求，采用普通A3碳鋼，制作長、寬、高分別為 50.0 mm±0.1 mm、25.0 mm±0.1mm、2.0 mm±0.1mm,光潔度全部為▽ 7的標準試片；所述標準試片設有掛孔，其直徑為4.0 mm±0.1mm，光潔度為▽ 4 ；
(2)創建模擬腐蝕環境采用鹽霧發生器創建模擬腐蝕環境，用來模擬大氣環境，通過調整標準鹽霧發生器的NaCl水溶液濃度、溫度、濕度、pH值和SO2通入量，創建下列6種模擬腐蝕環境:
a.無腐蝕環境
環境條件如下:NaCl水溶液濃度為0.5%~1.0%(質量濃度)，溫度為25°C ±2°C，濕度為 60% ~80%, pH 值為 7.0 ~7.2，SO2 通入量為 0.4X 10-4 ~0.5 X KT4L.mirT1 ；
b.弱腐蝕環境
環境條件如下=NaCl水溶液濃度為1.0%~2.0%，溫度為30°C ±2°C，濕度為80%~85%, pH 值為 6.5 ~7.2，SO2 通入量為 I X 10 —4 ~2 X 10 — 4L.mirT1 ；
c.輕度腐蝕環境
環境條件如下=NaCl水溶液濃度為3.0%~4.0%，溫度為35°C ±2°C，濕度為85%~90%，卩!1值為6.0~6.5，502通入量為4\10一4~6\10 — 41^.mirT1 ；
d.中度腐蝕環境
環境條件如下=NaCl水溶液濃度為6.0%~8.0%,溫度為40°C ±2°C，濕度為90%~95%, pH 值為 5.5 ~6.0, SO2 通入量為 9 X 10 —4 ~11 X 10 — 4L.mirT1 ；
e.較強腐蝕環境
環境條件如下=NaCl水溶液濃度為9.0%~10%，溫度為45°C ±2°C，濕度為95%~98%，pH 值為 5.0 ~5.5，SO2 通入量 為 18 X 10 —4 ~22 X 10 — 4L.mirT1 ；
f.強腐蝕環境
環境條件如下=NaCl水溶液濃度為15%~20%，溫度為50°C ±2°C，濕度為95%~98%，pH 值為 4.0 ~5.0，SO2 通入量為 50 X 10 一4 ~80 X 10 — 4L.mirT1 ；
(3)進行模擬腐蝕環境加速腐蝕實驗
在上述6種模擬腐蝕環境中分別進行加速腐蝕實驗，使所述標準試片在不同的模擬腐蝕環境中加速腐蝕，試驗周期為168h，然后放置于自然空氣中約4h，當其表面狀態恢復到相對穩定狀態時，停止實驗；
由上述實驗得到各腐蝕環境下的標準腐蝕試片，所述標準腐蝕試片的最大腐蝕深度如
下:
al.無腐蝕環境下，所述標準腐蝕試片最大腐蝕深度為O~0.001 mm ； bl.弱腐蝕環境下,所述標準腐蝕試片最大腐蝕深度為0.001~0.025 mm ；
Cl.輕度腐蝕環境下，所述標準腐蝕試片最大腐蝕深度為0.025~0.050 mm ； dl.中度腐蝕環境下，所述標準腐蝕試片最大腐蝕深度為0.050~0.20 mm ; el.較強腐蝕環境下，所述標準腐蝕試片最大腐蝕深度為0.20~1.0Omm ；
Π.強腐蝕環境下，所述標準腐蝕試片最大腐蝕深度為I~5 mm ;
(4)檢查所述標準腐蝕試片
檢查腐蝕程度，測定標準腐蝕試片的最大腐蝕深度是否符合設計要求，不符合的應重新進行實驗；
(5)建立“腐蝕圖片-腐蝕程度”數據庫
模擬腐蝕環境的加速腐實驗結束后，對符合要求的所述標準腐蝕試片進行拍照，用相機采集所述各標準腐蝕試片表面狀況數據，提取特征照片，建立對應的“腐蝕圖片-腐蝕程度”數據庫；采集到的圖片應大于lOMbits，照片長邊不小于5000像素；步驟2獲取現場設備的碳鋼材料表面腐蝕信息
利用照相機對需要進行評價的大氣環境中現場設備的碳鋼材料表面進行圖像采集，采集到的圖片也應大于IOM bits，照片長邊不小于5000像素，將采集到的圖像信息進行存儲，獲得現場設備的碳鋼材料表面狀況圖像數據信息；
步驟3腐蝕評價
利用數據處理軟件，將采集到的現場設備的碳鋼材料表面圖像信息與“腐蝕圖片-腐蝕程度”數據庫的信息采用模糊識別技術進行比對，即通過計算機視覺、圖像處理與模式識別技術相結合，對采集到的現場設備的碳鋼材料表面圖像進行檢測并與“腐蝕圖片-腐蝕程度”進行對比、分類、識別和處理，得出現場設備的碳鋼材料表面的腐蝕程度，得到現場設備的碳鋼材料表面腐蝕狀況的腐蝕程度評價等級；
步驟4系統自學習
將已經獲得狀態評價的現場設備的碳鋼材料表面的圖片重新納入“腐蝕圖片-腐蝕程度”數據庫中，使其成為“腐蝕圖片-腐蝕程度”數據庫的一部分，通過不斷的判斷和補充，持續完善“腐蝕圖片-腐蝕程度”數據庫，使以后的評價方法更接近現場實際。
[0009]本發明的有益效果如下:
本發明方法提出了一種準確高效和自動快捷的大氣環境對碳鋼材料腐蝕狀態的評價方法，該方法簡便實用，通用性強，精度高，處理方法靈活，信息保存、傳送可靠；該方法可實現自動化作業，能大幅度提高大氣環境對碳鋼材料腐蝕狀態評價的準確性，使試驗數據更可靠、更有說服力；該方法的實施可減少人為因素的干擾，并能給出科學結論，以便設備管理和維護單位采取有效措施，有針對性地開展設備檢修和進行腐蝕防護。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明的評價方法流程圖；
圖2為本發明無腐蝕環境下標準腐蝕試片圖片；
圖3為本發明弱腐蝕環境下標準腐蝕試片圖片；
圖4為本發明輕度腐蝕環境下標準腐蝕試片圖片；
圖5為本發明中度腐蝕環境下標準腐蝕試片圖片；
圖6為本發明較強腐蝕環境下標準腐蝕試片圖片；
圖7為本發明強腐蝕環境下標準腐蝕試片圖片。
【具體實施方式】
[0011]本發明能由實施例1-6得到支持，但不局限于所述實施方式，見圖1-7。
[0012]實施例1:
某外殼為碳鋼材料的某變壓器設備表面已出現腐蝕情況，為了判斷其腐蝕狀態，制定應對措施，現使用“一種大氣環境對設備腐蝕狀態的評價方法”進行評價。
[0013]步驟I建立標準數據庫
(I)制作標準腐蝕試片
根據HG3523《冷卻水化學處理標準腐蝕試片技術條件》的要求，采用普通A3碳鋼，制作長、寬、高分別為 50.0 mm±0.1 mm、25.0 mm±0.1mm、2.0 mm±0.1mm,光潔度全部為▽ 7的標準試片；所述標準試片設有掛孔，其直徑為4.0 mm±0.1mm，光潔度為▽ 4 ；
(2)創建模擬腐蝕環境
采用鹽霧發生器創建模擬腐蝕環境，用來模擬大氣環境，通過調整標準鹽霧發生器的NaCl水溶液濃度、溫度、濕度、pH值和SO2通入量，創建下列6種模擬腐蝕環境，試驗具體參數見表1 ;
a.無腐蝕環境
環境條件如下:NaCl水溶液濃度為0.5%~1.0%(質量濃度)，溫度為25°C ±2°C，濕度為 60% ~80%, pH 值為 7.0 ~7.2，SO2 通入量為 0.4X 10-4 ~0.5 X KT4L.mirT1 ；
b.弱腐蝕環境
環境條件如下=NaCl水溶液濃度為1.0%~2.0%，溫度為30°C ±2°C，濕度為80%~85%, pH 值為 6.5 ~7.2，SO2 通入量為 I X 10 —4 ~2 X 10 — 4L.mirT1 ；
c.輕度腐蝕環境
環境條件如下=NaCl水溶液濃度為3.0%~4.0%，溫度為35°C ±2°C，濕度為85%~90%，卩!1值為6.0~6.5，502通入量為4\10一4~6\10 — 41^.mirT1 ；
d.中度腐蝕環境
環境條件如下=NaCl水溶液濃度為6.0%~8.0%,溫度為40°C ±2°C，濕度為90%~95%, pH 值為 5.5 ~6.0, SO2 通入量為 9 X 10 —4 ~11 X 10 — 4L.mirT1 ；
e.較強腐蝕環境
環境條件如下=NaCl水溶液濃度為9.0%~10%，溫度為45°C ±2°C，濕度為95%~98%，pH 值為 5.0 ~5.5，SO2 通入量為 18 X 10 —4 ~22 X 10 — 4L.mirT1 ；
f.強腐蝕環境
環境條件如下=NaCl水溶液濃度為15%~20%，溫度為50°C ±2°C，濕度為95%~98%，pH 值為 4.0 ~5.0，SO2 通入量為 50 X 10 一4 ~80 X 10 — 4L.mirT1 ；
表1模擬環境試驗條件
【權利要求】
1.一種大氣環境對碳鋼材料腐蝕狀態的評價方法，其特征在于步驟如下: 步驟I建立標準數據庫 (1)制作標準試片 根據HG3523《冷卻水化學處理標準腐蝕試片技術條件》的要求，采用普通A3碳鋼，制作長、寬、高分別為 50.0 mm±0.1 mm、25.0 mm±0.1mm、2.0 mm±0.1mm,光潔度全部為▽ 7的標準試片；所述標準試片設有掛孔，其直徑為4.0 mm±0.1mm，光潔度為▽ 4 ； (2)創建模擬腐蝕環境 采用鹽霧發生器創建模擬腐蝕環境，用來模擬大氣環境，通過調整標準鹽霧發生器的NaCl水溶液濃度、溫度、濕度、pH值和SO2通入量，創建下列6種模擬腐蝕環境: a.無腐蝕環境 環境條件如下:NaCl水溶液濃度為0.5%~1.0%(質量濃度)，溫度為25°C ±2°C，濕度為 60% ~80%, pH 值為 7.0 ~7.2，SO2 通入量為 0.4X 10-4 ~0.5 X KT4L.mirT1 ； b.弱腐蝕環境 環境條件如下=NaCl水溶液濃度為1.0%~2.0%,溫度為30°C ±2°C，濕度為80%~85%, pH 值為 6.5 ~7.2，SO2 通入量為 I X 10 —4 ~2 X 10 — 4L.mirT1 ；` c.輕度腐蝕環境 環境條件如下=NaCl水溶液濃度為3.0%~4.0%，溫度為35°C ±2°C，濕度為85%~90%，卩!1值為6.0~6.5，502通入量為4\10一4~6\10 — 41^.mirT1 ； d.中度腐蝕環境 環境條件如下=NaCl水溶液濃度為6.0%~8.0%,溫度為40°C ±2°C，濕度為90%~95%, pH 值為 5.5 ~6.0, SO2 通入量為 9 X 10 —4 ~11 X 10 — 4L.mirT1 ； e.較強腐蝕環境 環境條件如下=NaCl水溶液濃度為9.0%~10%，溫度為45°C ±2°C，濕度為95%~98%，pH 值為 5.0 ~5.5，SO2 通入量為 18 X 10 —4 ~22 X 10 — 4L.mirT1 ； f.強腐蝕環境 環境條件如下=NaCl水溶液濃度為15%~20%，溫度為50°C ±2°C，濕度為95%~98%，pH 值為 4.0 ~5.0，SO2 通入量為 50 X 10 一4 ~80 X 10 — 4L.mirT1 ； (3)進行模擬腐蝕環境加速腐蝕實驗 在上述6種模擬腐蝕環境中分別進行加速腐蝕實驗，使所述標準試片在不同的模擬腐蝕環境中加速腐蝕，試驗周期為168h，然后放置于自然空氣中約4h，當其表面狀態恢復到相對穩定狀態時，停止實驗； 由上述實驗得到各腐蝕環境下的標準腐蝕試片，所述標準腐蝕試片的最大腐蝕深度如下: al.無腐蝕環境下，所述標準腐蝕試片最大腐蝕深度為O~0.001 mm ； bl.弱腐蝕環境下,所述標準腐蝕試片最大腐蝕深度為0.001~0.025 mm ； Cl.輕度腐蝕環境下，所述標準腐蝕試片最大腐蝕深度為0.025~0.050 mm ； dl.中度腐蝕環境下，所述標準腐蝕試片最大腐蝕深度為0.050~0.20 mm ; el.較強腐蝕環境下，所述標準腐蝕試片最大腐蝕深度為0.20~1.0Omm ； Π.強腐蝕環境下，所述標準腐蝕試片最大腐蝕深度為I~5 mm ;(4)檢查所述標準腐蝕試片 檢查腐蝕程度，測定標準腐蝕試片的最大腐蝕深度是否符合設計要求，不符合的應重新進行實驗； (5)建立“腐蝕圖片-腐蝕程度”數據庫 模擬腐蝕環境的加速腐實驗結束后，對符合要求的所述標準腐蝕試片進行拍照，用相機采集所述各標準腐蝕試片表面狀況數據，提取特征照片，建立對應的“腐蝕圖片-腐蝕程度”數據庫；采集到的圖片應大于lOMbits，照片長邊不小于5000像素； 步驟2獲取現場設備的碳鋼材料表面腐蝕信息 利用照相機對需要進行評價的大氣環境中現場設備的碳鋼材料表面進行圖像采集，采集到的圖片也應大于1OM bits，照片長邊不小于5000像素，將采集到的圖像信息進行存儲，獲得現場設備的碳鋼材料表面狀況圖像數據信息； 步驟3腐蝕評價 利用數據處理軟件，將采集到的現場設備的碳鋼材料表面圖像信息與“腐蝕圖片-腐蝕程度”數據庫的信息采用模糊識別技術進行比對，即通過計算機視覺、圖像處理與模式識別技術相結合，對采集到的現場設備的碳鋼材料表面圖像進行檢測并與“腐蝕圖片-腐蝕程度”進行對比、分類、識別和處理，得出現場設備的碳鋼材料表面的腐蝕程度，得到現場設備的碳鋼材料表面腐蝕狀況的腐蝕程度評價等級； 步驟4系統自學習 將已經獲得狀態評價的現場設備的碳鋼材料表面的圖片重新納入“腐蝕圖片-腐蝕程度”數據庫中，使其成為“腐蝕圖片-腐蝕程度”數據庫的一部分，通過不斷的判斷和補充，持續完善“腐蝕圖片-腐蝕程度”數據庫，使以后的評價方法更接近現場實際。
【文檔編號】G01N17/00GK103592214SQ201310551473
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月8日 優先權日:2013年11月8日
【發明者】王平, 馬東偉, 任漢濤, 周慧波, 龍瀟, 張建華 申請人:國家電網公司, 國網河北省電力公司電力科學研究院, 河北省電力建設調整試驗所