基于氢腐蚀生长因子预测不锈钢材料抗氢腐蚀性能的方法

本发明涉及不锈钢材料抗腐蚀性能检测，特别是一种基于氢腐蚀生长因子预测不锈钢材料抗氢腐蚀性能的方法。

背景技术：

1、氢能具有来源广泛、洁净环保、可再生等优点，是最有前途的无污染能源和有望替代化石燃料的未来战略资源，对解决人类发展进程中遇到的能源和污染问题具有十分重要的意义。然而，氢是一种非常活泼的元素，材料在氢气环境下容易发生氢致开裂行为，因此有必要对材料在氢气环境下的性能进行试验评估和研究。

2、目前,不锈钢材料抗氢致开裂氢腐蚀性能的检验主要有慢应变速率拉伸试验法和电化学试验法。其中，慢应变速率拉伸试验法中需使用高压氢气，不仅对设备要求高，而且试验周期长，人力和物力耗费大，检验成本高昂；电化学试验法能够加速腐蚀试验的进程，但该方法常用的氢扩散系数仍需基于大量慢拉伸试验予以确定，并且该系数计算复杂，也不直观。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于氢腐蚀生长因子预测不锈钢材料抗氢腐蚀性能的方法，能够快速预测不锈钢材料抗氢腐蚀性能，既大幅度缩短了试验周期，同时又能直观表达出材料的抗腐蚀性能，是对电化学方法的有效提升和完善。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：基于氢腐蚀生长因子预测不锈钢材料抗氢腐蚀性能的方法，包括以下步骤：

3、步骤1：通过线切割的方式将不锈钢材料切割成30mm×30mm×0.5mm的薄片试样，试样表面分别用磨床，320目、600目和1200目砂纸打磨至镜面，进行水洗，然后再用乙醇进行擦拭，冷风吹干，最后放入干燥器备用；

4、步骤2：对试件进行单面镀镍，镀镍面即为非充氢面；镀镍时试样为阴极，阳极为泡沫镍；将ch i660d双单元电化学工作站主单元的电极电缆线的辅助电极夹和参比电极夹夹在泡沫镍上，工作电极夹夹在试样上；电镀温度为25℃，电流密度为5ma/cm2，镀镍时间12min；镀镍完成后，先后用蒸馏水、酒精冲洗薄片试样备用；

5、步骤3：将在步骤2中制备好的薄片状待测试样放置在第一连通密封圈和第二连通密封圈之间，并使待测试样的具有镍涂层的一侧表面朝向阳极池，固定好测定装置，随后在阳极池中安装阳极池辅助电极和阳极池参比电极，并与待测试样和电化学工作站连接成阳极电解池测氢系统，同时将上述阳极电解池测氢系统与计算机相连；

6、步骤4：向阳极池中注入0.1mo l/l的naoh阳极电解液，调节电化学工作站的参比电位至300mv，使整个阳极电解池测氢系统开始工作；

7、步骤5：待计算机显示的氢渗透电流数值下降至1.0μa以下时，暂停记录并将计算机已记录的数据清零，随后在阴极池中安装阴极辅助电极，使直流恒流电源的正极和负极分别与阴极辅助电极和待测试样相连，同时向阴极池注入0.5mo l/l的h2so4与3g/l的硫脲的混合溶液作为阴极电解液，打开直流恒流电源，并控制其输出的电流密度为5ma/cm2，同时重新开始记录试验数据；

8、步骤6：待步骤5中计算机记录的氢渗透电流数据随时间不再上升并保持稳定状态一段时间后，结束氢渗透实验，关闭直流恒流电源和电化学工作站，并将实验数据保存在计算机上，最后分别排空阴极池和阳极池中的阴极电解液和阳极电解液，并取出夹在两电极之间的测试试样，对所得数据进行处理后，即得到氢渗透曲线；

9、步骤7：更换试样，重复步骤3至步骤6，并改变恒电流源输出电流密度，得到不同氢浓度下的氢扩散曲线，取得到的氢渗透曲线斜率最大值评价不锈钢材料抗腐蚀性能。

10、在一较佳的实施例中，氢腐蚀生长因子由下式(1)得到：

11、

12、式中，δ为一定氢浓度下断后伸长率；δ0为断后伸长率的参考值，取材料的拉伸断裂长度a，b，c，m为材料参数；

13、φ为氢腐蚀生长因子，k为一定氢浓度下氢扩散曲线斜率的最大值，k0是临界氢浓度下氢扩散曲线斜率的最大值。

14、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提出氢腐蚀生长因子的概念和基于该因子的评价方法，该方法基于电化学试验和小冲杆断裂测试确立断后伸长率和氢腐蚀生长因子的关系，能够快速预测不锈钢材料抗氢腐蚀性能。与常规方法相比，其优势在于：既大幅度缩短了试验周期，同时又能直观表达出材料的抗腐蚀性能，是对电化学方法的有效提升和完善。

技术特征：

1.基于氢腐蚀生长因子预测不锈钢材料抗氢腐蚀性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于氢腐蚀生长因子预测不锈钢材料抗氢腐蚀性能的方法，其特征在于，氢腐蚀生长因子由下式(1)得到：

技术总结
本发明提供了基于氢腐蚀生长因子预测不锈钢材料抗氢腐蚀性能的方法，包括以下步骤：步骤1：通过线切割的方式将不锈钢材料切割成薄片试样，试样表面分别用磨床砂纸打磨至镜面，进行水洗，然后再用乙醇进行擦拭，冷风吹干，最后放入干燥器备用；步骤2：对试件进行单面镀镍，镀镍面即为非充氢面；镀镍完成后，先后用蒸馏水、酒精冲洗薄片试样备用；应用本技术方案能够快速预测不锈钢材料抗氢腐蚀性能，既大幅度缩短了试验周期，同时又能直观表达出材料的抗腐蚀性能，是对电化学方法的有效提升和完善。

技术研发人员：刘康林,黄晏明,王宇奇,张经伟,程万里,贾溢,祝啸虎,孙鹏翔
受保护的技术使用者：福州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13