一种检测耐候钢锈层与基体之间结合强度的方法与流程

本发明涉及一种检测耐候钢锈层与基体之间结合强度的方法，属于耐候钢锈层检测分析技术领域。

背景技术：

与普通的碳钢相比，耐候钢在大气中能够形成致密、结合力良好的稳定锈层，能够有效地阻挡腐蚀介质深入到内部腐蚀基体，从而提高耐候钢的耐蚀性，达到以锈止锈的作用。但是，由于耐候钢稳定锈层的形成受到多方面的影响，例如大气环境、空气相对湿度、表面状态等，使得具有保护能力的锈层形成复杂多变，而判断耐候钢的锈层是否具有保护能力成为了一个难点。因此，如何判断耐候钢所形成的锈层是否具有保护能力，已经成为耐候钢锈层检测分析技术领域中一个亟待解决的问题之一。

目前对于腐蚀锈层的保护能力大小的评价手段主要有失重法、腐蚀产物分析法、电化学阻抗谱法、氮吸附法和吸脱醇速率等方法。

失重法是通过将钢表面的腐蚀产物清除后通过计算钢表面单位面积上的减薄量来确定钢在某种环境下的腐蚀程度。例如我国标准gb/t16545-1996中针对金属的腐蚀产物的清除标准做出了明确的规定。该方法能够真实的反映出钢的大气腐蚀情况，并且能够反应钢的腐蚀动力学。但是采用失重法判断耐候钢表面锈层保护能力的大小，操作过程较为繁琐，而且需要较长的处理时间。

腐蚀产物分析法是将收集的腐蚀产物进行一系列表征手段对腐蚀产物的物相结构和性能进行分析。如文献compositionandprotectiveabilityofrustlayerformedonweatheringsteelexposedtovariousenvironments（corrosionscience[j],2006,48(9):0-2812）中指出当稳定相α-feooh与非稳定相γ-feooh、β-feooh和fe3o4的比值大于1时认为耐候钢具有了稳定的保护锈层。但是该分析法需要对腐蚀产物进行多种表征手段分析，而且在工程应用过程中很难采用该方法对耐候钢板表面锈层进行判断。

电化学阻抗谱法通过采用电化学方法测试钢在某种特定腐蚀液中的内阻大小，通过内阻大小去判断锈层的保护能力大小。如文献“模拟工业-海岸大气中so2对q235b钢腐蚀行为的影响”（金属学报[j]，2014）中研究q235b钢在模拟工业-海岸大气中的电化学腐蚀行为。但是电化学阻抗谱法的抗干扰能力差，在测试的过程中容易出现实验误差，影响测试结果。

氮吸附法通过测定腐蚀产物的颗粒大小间接反映锈层的致密性，但是氮吸附法在测试时需要专门的测试仪器，同时测试过程长而复杂。

吸脱醇速率是通过耐候钢锈层的吸醇和脱醇测试，得到耐候钢锈层的增失重判断锈层的吸脱醇速率，进而判断耐候钢的锈层是否具有保护能力。但是该方法测试较为繁琐，需要通过大量的计算来判定锈层是否起到保护作用。

目前研究如何判断耐候钢锈层的保护能力的相关技术仍然存在许多不足和缺点，例如：操作方法复杂，依赖高端设备，无法满足工程的需求，因此急需一种操作简单、快捷的判定方法检测耐候钢锈层的保护能力大小。

一般情况下，具有较强保护能力锈层的耐候钢通常会与基底具有良好的结合能力。因此，可以通过测试耐候钢锈层与基地之间的结合强度大小，有效地判断耐候钢锈层的保护能力。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供一种检测耐候钢锈层与基体之间结合强度的方法，该方法能够通过比较与基体之间的结合强度，进而判断耐候钢的锈层是否具有保护能力，同时，该方法在对耐候钢的测试过程中不需要采用高精端表征设备，同时，操作简单、易于实际工业生产操作。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种检测耐候钢锈层与基体之间结合强度的方法，包括如下步骤：

s1、采用市售、具有一定拉伸强度的胶水将带锈耐候钢试样与拉伸试验机的卡具粘结在一起，静置一段时间后使试样与卡具充分粘结；

s2、将粘结牢固的试样固定在拉伸试验机上；

s3、运行拉伸试验机，直到试样和卡具分离，记下分离时的结合力大小f1；

s4、重复步骤s1-s3对试样的同一位置进行n次拉伸分离，直到分离的锈层面积与剥离面积之比小于80%，证明结合失败，则停止分离，记下每次试样与卡具分离时的结合力分别为f1、f2、f3^……fn；

s5、根据压强计算公式计算每次试样与卡具分离时的单位面积的压强，通过对比单位面积的压强，检测耐候钢锈层与基体之间结合强度，进而判定耐候钢表面锈层的保护能力大小。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述卡具包括呈圆柱体设置的粘结部和设置于粘结部顶端中心位置的拉伸部，且拉伸部上设置有安装孔，所述粘结部的底面为卡具与试样粘结的粘结面，所述粘结面的直径为r。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤s4中剥离面积为粘结面的面积。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤s5中压强计算公式为：p=f/s=f/（πr²/4），

其中，p是试样与卡具分离时的单位面积的压强，f为试样与卡具分离时的结合力，s是卡具与试样的粘结面的面积。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤s1中胶水为粘结力强、表面不敏感的瞬干胶，拉伸强度大于10kg/m²·s。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤s1中静置时间为0.5～5h。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明发现不同结合能力的锈层，分离次数不同，并且分离锈层时分离单位面积的压强分布规律也有所不同，将分离得到的腐蚀产物（锈层）通过xrd表征手段发现：当锈层分离过程产生的单位面积压强越大时，获得稳定相（α-feooh和fe3o4）与非稳定相（γ-feooh和β-feooh）的比例越高，说明采用此方法获得的单位面积压强越大时，则耐候钢表面锈层的保护能力越好，本发明步骤简单，无需专门的测试仪器，操作性强，并且能够准确判断耐候钢表面锈层的保护能力。

附图说明

图1是本发明卡具的主视图；

图2是本发明卡具的俯视图；

图3为本发明卡具的左视图；

图4为本发明实例1河北秦皇岛曝晒2年的锈层分离的单位面积的压强图；

图5为本发明实例1河北秦皇岛曝晒2年的锈层xrd图；

图6为本发明实例2周期浸润腐蚀试验为432h锈层分离的单位面积的压强图；

图7为本发明实例2周期浸润腐蚀试验为432h的锈层xrd图；

图8为本发明实例3河北秦皇岛晒0.5年的锈层分离的单位面积的压强图；

图9为本发明实例3河北秦皇岛曝晒0.5年的锈层xrd图；

图10为本发明实例4浙江舟山2年的锈层分离的单位面积的压强图；

图11为本发明实例4浙江舟山曝晒2年的锈层xrd图；

图12为本发明实例5山东青岛曝晒2年的锈层分离的单位面积的压强图；

图13为本发明实例5山东青岛曝晒2年的锈层xrd图；

图14为本发明结合成功和结合失败示意图；

其中，1、粘结部，2、拉伸部，3、安装孔。

具体实施方式

以具体实施例详细说明本发明提供的一种评价耐候钢锈层保护能力大小的判定方法，但不以任何形式限制本发明的保护范围，所属领域技术人员根据技术方案所进行的改善修改或者类似替换，均应包含在本发明的保护范围之内。实施例中所涉及的试剂，如无特别说明，均可常规市售获得，所涉及的方法、操作，如无特殊说明，均为常规操作。

实施例1

将在河北秦皇岛曝晒2年的q420qenh的耐候钢，机加工成150mm*100mm*4mm大小试样。第一，使用市面上售卖的406胶水将带锈被测试样和卡具粘合在一起，固定并静置1h后使试样和卡具粘结牢固；第二，将粘结牢固的试样固定在拉伸试验机上；第三，运行拉伸试验机，直到试样和卡具分离，记下分离时产生的力的大小；第四，重复上述步骤对锈层和试样进行拉伸分离，分离到第3次时，则结合失败，结合成功和结合失败图如图14所示，记下每次锈层结合力的大小为f1、f2、f3。通过压强公式，计算每次锈层分离的单位面积的压强，如图4所示。将每次锈层分离获得腐蚀产物收集后，对腐蚀产物进行xrd表征，如图5所示。经过对比发现，在剥离的第1层中主要是以非稳定相（γ-feooh和β-feooh）物质为主，而第2、3层中明显能够观察到稳定相的比例逐渐的提高，说明稳定相比例的提高能够有效的提高锈层与基底之间的结合能力。说明通过本发明测试锈层与基底的结合力时，当获得的结合能力值越大，锈层的保护能力则越大。

实施例2

将在q420qenh的耐候钢机加工成150mm*100mm*4mm大小试样，进行模拟工业大气环境下加速腐蚀试验，参考tb/t2375《铁路用耐候钢周期浸润腐蚀试验方法》标准，腐蚀溶液是0.01mol/lnahso3溶液，ph值的范围约为4.4～4.8。设计试验箱的条件：空气温度为27±1℃，溶液温度为45±2℃，相对湿度为70％±5％；试验箱干湿周浸循环周期为60min，其中干燥持续时间为10min，浸润持续时间为12min，试验时间为432h。试验完毕后，第一，使用市面上售卖的406胶水将带锈被测试样和卡具粘合在一起，固定并静置3h后使试样和卡具粘结牢固；第二，将粘结牢固的试样固定在拉伸试验机上；第三，运行拉伸试验机，直到试样和卡具彼此分离，记下分离时产生的力的大小；第四，重复上述步骤对锈层和试样进行拉伸分离3次，记下每次锈层结合力的大小为f1、f2、f3。通过压强公式，计算每次锈层分离的单位面积的压强，如图6所示。将每次锈层分离获得腐蚀产物收集后，对腐蚀产物进行xrd表征，如图7所示。经过对比发现，在剥离的第1、2层中主要是以非稳定相（γ-feooh和β-feooh）物质为主，而第3层中的稳定相比例相对有所增加。说明通过实验室加速腐蚀获得的耐候钢锈层的保护能力较小。

实施例3

将在河北秦皇岛曝晒0.5年的q420qenh的耐候钢，机加工成150mm*100mm*4mm大小的试样。第一，使用市面上售卖的406胶水将带锈被测试样和卡具粘合在一起，固定并静置2h后使试样和卡具粘结牢固；第二，将粘结牢固的试样固定在拉伸试验机上；第三，运行拉伸试验机，直到试样和卡具彼此分离，记下分离时产生的力的大小；第四，重复上述步骤对锈层和试样进行拉伸分离3次，记下每次锈层结合力的大小为f1、f2、f3。通过压强公式，计算每次锈层分离的单位面积的压强，如图8所示。将每次锈层分离获得腐蚀产物收集后，对腐蚀产物进行xrd表征，如图9所示。经过对比发现，在剥离的第1层中主要是以非稳定相（γ-feooh和β-feooh）物质为主，而第2、3层中明显能够观察到稳定相的比例逐渐的提高。

实施例4

将在浙江舟山曝晒2年的q420qenh的耐候钢，机加工成150mm*100mm*4mm大小试样。第一，使用市面上售卖的406胶水将带锈被测试样和卡具粘合在一起，固定并静置1h后使试样和卡具粘结牢固；第二，将粘结牢固的试样固定在拉伸试验机上；第三，运行拉伸试验机，直到试样和卡具彼此分离，记下分离时产生的力的大小；第四，重复上述步骤对锈层和试样进行拉伸分离3次，记下每次锈层结合力的大小为f1、f2、f3。通过压强公式，计算每次锈层分离的单位面积的压强，如图10所示。将每次锈层分离获得腐蚀产物收集后，对腐蚀产物进行xrd表征，如图11所示。经过对比发现，在剥离的第1、2层中主要是以非稳定相（γ-feooh和β-feooh）物质为主，而第3层中明显能够观察到稳定相的比例逐渐的提高。

实施例5

将在山东青岛曝晒1年的q420qenh的耐候钢，机加工成150mm*100mm*4mm大小试样。第一，使用市面上售卖的406胶水将带锈被测试样和卡具粘合在一起，固定并静置1h后使试样和卡具粘结牢固；第二，将粘结牢固的试样固定在拉伸试验机上；第三，运行拉伸试验机，直到试样和卡具彼此分离，记下分离时产生的力的大小；第四，重复上述步骤对锈层和试样进行拉伸分离3次，记下每次锈层结合力的大小为f1、f2、f3。通过压强公式，计算每次锈层分离的单位面积的压强，如图12所示。将每次锈层分离获得腐蚀产物收集后，对腐蚀产物进行xrd表征，如图13所示。经过对比发现，在剥离的第1、2层中主要是以非稳定相（γ-feooh和β-feooh）物质为主，而第3层中明显能够观察到稳定相的比例逐渐的提高。