一种针对储油罐用钢使用寿命的预测方法技术

本发明专利技术涉及一种针对储油罐用钢使用寿命的预测方法，涉及大气腐蚀模拟领域，将试样进行自然暴露腐蚀试验，自然暴露腐蚀试验完成后计算腐蚀失重V

【技术实现步骤摘要】
一种针对储油罐用钢使用寿命的预测方法


[0001]本专利技术涉及大气腐蚀模拟领域，具体涉及一种针对储油罐用钢使用寿命的预测方法。

技术介绍

[0002]钢作为最常用的结构材料被广泛应用于建筑材料、交通运输和资源环境等领域。多数情况下，钢在服役环境中不可避免地直接与大气接触，发生大气腐蚀。由于腐蚀过程是环境与材料构建的体系发生的反应，当环境改变后，同种材料的腐蚀行为会变得大相径庭。常压储油罐用钢为16MnNiVR，常压储罐是油品储运系统主要的储存设施，在生产中有着极其重要的作用。油罐的设计寿命一般为20年，由于油罐作为一个整体，其某一个部位发生腐蚀，油罐的使用寿命都会大幅缩短，严重的腐蚀更可以使油罐在一年左右发生腐蚀穿孔。储罐设施的运行状况直接影响储运系统生产安全运行。厂区化工大气以及地处沿海等地理环境对储罐外壁腐蚀，因此油罐的外壁腐蚀是影响油罐使用寿命最重要的因素。
[0003]我国油库大部分临海而建，通常情况下，沿海地区由于处在海洋大气环境中，含有较高的Cl
‑
浓度。但是对于油库来说，其靠近沿海，不仅大气中Cl
‑
含量高，周围环境湿度也大，年平均相对湿度可高达81.48％，还存在一定浓度的工业污染物SO2。此外，由于储油罐受到所处地理位置及建设条件影响，储油罐用钢16MnNiVR全年受紫外辐照影响。对于整体大气腐蚀环境来说，高Cl
‑
和SO2以及紫外辐照量成为影响储油罐用钢16MnNiVR的使用寿命的主要因素。户外暴露试验虽然是最直接研究16MnNiVR在某区域内腐蚀行为的最直接方法，但是其试验周期长，试验结果滞后。
[0004]鉴于此，本专利技术提供一种针对储油罐用钢使用寿命的预测方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种针对储油罐用钢使用寿命的预测方法。目的是提供一种耗时短，具有模拟性、加速性和重现性，且能够快速分析和预测油罐用钢在渤海区域工业海洋大气环境中的使用寿命的预测方法。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种针对储油罐用钢使用寿命的预测方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1：以储油罐用钢16MnNiVR为试样，将含有HSO3‑
和Cl
‑
的盐形成混合盐溶液沉积在试样表面，烘干，得到处理试样；
[0008]步骤2：将步骤1中的试样按照ISO
‑
4542标准进行自然暴露腐蚀试验，自然暴露腐蚀试验的时间为4
‑
8个月，自然暴露腐蚀试验完成后计算腐蚀失重V
corr
；将步骤1中得到的处理试样放入紫外老化试验箱内，按照“润湿
→
干燥
→
紫外辐照”的顺序进行循环交替的模拟加速试验，模拟加速试验的时间至少为20天，模拟加速试验期间每隔1
‑
2天计算腐蚀失重V
’
corr
；
[0009]步骤3：利用步骤2计算的腐蚀失重V
’
corr
进行模拟加速试验腐蚀动力学分析，并与
自然暴露腐蚀试验的腐蚀失重V
corr
结果做比对，以此进行储油罐用钢使用寿命的预测。
[0010]其中，步骤2中去除腐蚀产物时根据国家标准GB/T 16545
‑
1996进行，计算腐蚀失重V
corr
，从腐蚀失重V
corr
和腐蚀产物层组成等方面对模拟加速试验结果进行分析，按自然暴露试验下罐用钢16MnNiVR的实际腐蚀行为做标准，当腐蚀产物化学相关性相同时，利用步骤2计算的腐蚀失重V
’
corr
进行模拟加速试验腐蚀动力学分析，可以通过腐蚀动力学曲线作为评判依据，再将自然暴露腐蚀试验腐蚀失重结果V
corr
带入上述曲线，找到自然暴露腐蚀试验腐蚀失重结果V
corr
在曲线的点，通过将自然暴露腐蚀实验的时间与自然暴露腐蚀试失重结果V
corr
在曲线的点时间作比，就可以实现预测储油罐用钢在工业海洋性大气环境中的使用寿命。
[0011]本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的预测方法所使用模拟加速试验结果的腐蚀产物与户外暴露试验结果相一致，腐蚀产物主要以羟基氧化铁、三氧化二铁和四氧化三铁的形式存在；
[0012](2)本专利技术的模拟加速试验的腐蚀动力学曲线包含了户外暴露试验半年腐蚀数据，由此说明储油罐用钢16MnNiVR在大气环境中的腐蚀量可以被腐蚀动力学曲线预测；
[0013](3)模拟加速试验后储油罐用钢16MnNiVR的腐蚀动力学曲线及腐蚀产物构成与自然暴露结果相一致，可以预测油罐用钢在工业海洋性大气环境中使用寿命；
[0014](4)本专利技术耗时短，且具有模拟性、加速性和重现性，利用实验室模拟加速试验，通过对大气腐蚀环境中主要腐蚀因子的模拟，以此来研究油罐用钢16MnNiVR在工业海洋大气中的腐蚀过程，快速分析和预测油罐用钢16MnNiVR在工业海洋大气环境中的使用寿命。
[0015]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0016]进一步，步骤1中的所述混合盐溶液中含有HSO3‑
的盐为NaHSO3、NH4HSO3、KHSO3或Ca(HSO3)2中的任1种或2种以上；步骤1中的混合盐溶液中含有Cl
‑
的盐为NaCl、KCl、MgCl2或NH4Cl中的任1种或2种以上。
[0017]进一步，所述混合盐溶液的浓度按如下步骤进行确定：
[0018](1)收集至少一年工业海洋性大气环境中污染物Cl
‑
和SO2的瞬时值，按月平均进行计算后渤海区域的Cl
‑
和SO2的瞬时值C
Cl
‑
及C
SO2
；
[0019](2)根据公式(Ⅰ)和(Ⅱ)将Cl
‑
和SO2瞬时值转化为全年污染物总量M
Cl
‑
及M
SO2
，
[0020]M
Cl
‑
＝C
Cl
‑
×
V
×
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(Ⅰ)，
[0021]M
SO2
＝C
SO2
×
V
×
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(Ⅱ)；
[0022]其中，式(Ⅰ)和(Ⅱ)中，C
Cl
‑
单位为:克/平方米
·
月，C
SO2
的单位为:克/平方米
·
月，V为收集器体积，t为时间常数；
[0023](3)根据大气环境中污染物在所述试样的表面液膜中的电离方程(Ⅲ)、(Ⅳ)及(
Ⅴ
)，计算出1L混合盐溶液中含有Cl
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对储油罐用钢使用寿命的预测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：以储油罐用钢16MnNiVR为试样，将含有HSO3‑
和Cl
‑
的盐形成混合盐溶液沉积在试样表面，烘干，得到处理试样；步骤2：将步骤1中的试样按照ISO
‑
4542标准进行自然暴露腐蚀试验，自然暴露腐蚀试验的时间为4
‑
8个月，自然暴露腐蚀试验完成后计算腐蚀失重V
corr
；将步骤1中得到的处理试样放入紫外老化试验箱内，按照“润湿
→
干燥
→
紫外辐照”的顺序进行循环交替的模拟加速试验，模拟加速试验的时间至少为20天，模拟加速试验期间每隔1
‑
2天计算腐蚀失重V
’
corr
；步骤3：利用步骤2计算的腐蚀失重V
’
corr
进行模拟加速试验腐蚀动力学分析，并与自然暴露腐蚀试验的腐蚀失重V
corr
结果做比对，以此进行储油罐用钢使用寿命的预测。2.根据权利要求1所述一种针对储油罐用钢使用寿命的预测方法，其特征在于，步骤1中的所述混合盐溶液中含有HSO3‑
的盐为NaHSO3、NH4HSO3、KHSO3或Ca(HSO3)2中的任1种或2种以上；步骤1中的混合盐溶液中含有Cl
‑
的盐为NaCl、KCl、MgCl2或NH4Cl中的任1种或2种以上。3.根据权利要求1所述一种针对储油罐用钢使用寿命的预测方法，其特征在于，步骤1中的所述混合盐溶液中含有HSO3‑
的盐为NaHSO3，含有Cl
‑
的盐为NaCl。4.根据权利要求2所述一种针对储油罐用钢使用寿命的预测方法，其特征在于，所述混合盐溶液的Cl
‑
和HSO3‑
的物质的量的浓度按如下步骤进行确定：(1)收集至少一年工业海洋性大气环境中污染物Cl
‑
和SO2的瞬时值，按月平均进行计算Cl
‑
和SO2的瞬时值C
Cl
及C
SO2
；(2)根据公式(Ⅰ)和(Ⅱ)将Cl
‑
和SO2瞬时值C
Cl
及C
SO2
转化为全年污染物总量M
Cl
‑
及M
SO2
；M
Cl
‑
＝C
Cl
‑
×
V
×
t
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(Ⅰ)，M
SO2
＝C
SO2
×
V
×
t
ꢀꢀꢀꢀ
(Ⅱ)；其中，式(Ⅰ)和(Ⅱ)中，C
Cl
的单位为g/m3·
月，及C
SO2
的单位为g/m3·
月，V为收集器体积，t为时间常数；(3)根据大气环境中污染物Cl
‑
和SO2在所述试样的表面液膜中的电离方程(Ⅲ)、(Ⅳ)及(
Ⅴ
)，计算出1L混合盐溶液中含...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹旦夫，淦邦，曹国民，王萌萌，马凯军，侯学瑞，史振龙，齐峰，耿云鹏，王世凯，
申请(专利权)人：国家管网集团东部原油储运有限公司徐州金桥石化管道输送技术有限公司，
类型：发明
国别省市：