文章编号 :100026893 (2008) 0320634206
环境严酷性指数腐蚀当量方法及其应用研究
曹定国 ,任三元 ,王浩伟 (中国特种飞行器研究所 ,湖北荆门 480035)
Equivalent Method of Using ESI for Corrosion Damage and Its Application
Cao Dingguo , Ren Sanyuan , Wang Haowei
(China Special Flight Vehicle Research Institute , Jingmen 480035 , China)
environment severity index ( ES
) for corrosion damage and study its application in durability design for aircraft structures. On the basis of the relationship between material/ structure corrosion and a singularity environment type/ element/ intensity , according to ASTM G102289 (Standard practice for calculation of corrosion rates and related information from electrochemical measurements) , the ESI is induced and presented. Moreover , the ESI of a synthetical environ2 ment (comprised by several different environments) under certain engineering assumptions is also provided. According to the principle of equivalence of corrosion damage , the synthetical environment and its duration time (or environment spectrum) can be presented by a normal environment and its corresponding duration time. This method can be applied to provide basis for environment equivalence in accelerated corrosion tests and generate an environment equivalent spectrum to evaluate the inspection period/ calendar life of a structure in aircraft durability design. According to correlation test results , the ESI and the environment equivalent fac2 tor (EEF) in different environments for a typical metal and several cases for converting environment spectrum are calculated. Key words : corrosion prevention and control ; environment severity index ; equivalent ; aircraft structure ; dura2 bility design
摘 要 :建立统一的腐蚀损伤环境变量 ———环境严酷性指数 ( ESI) ,并研究其在飞机结构耐久性设计中的应用。在材料/结构腐蚀与单一环境类型/要素/强度关系基础上 ,按照《由电化学测量值计算腐蚀率和相关量的标准方法》(ASTM G102289) ,引入并给出相应的 ESI ,并在一定工程假设下 ,给出在综合环境 (由不同环境类型/要素/强度组成)作用下的 ESI。同时 ,在腐蚀损伤等效原则下 ,用标准的环境类型/要素/强度及其作用时间当量化地表征综合环境及相应的作用时间
(即环境谱),为环境加速试验环境当量提供依据并形成环境当量
谱以应用于飞机结构耐久性设计中的腐蚀防护与控制
( EEF) ,评估结构的检查周期/日历寿命。根据相关试验结果计算了典型金属材料在不同环境中的环境严酷性指数及环境当量化系数 ( EEF) ,给出了环境简化或折算的算例。
材料/结构在物理/化学环境作用下要发生腐的研究与阐述 ,本文目的是按照《由电化学测量值蚀 ,其腐蚀量/率随环境而变化。由于环境类型、计算腐蚀率和相关量的标准方法》(ASTM G1022 要素和强度以及表征腐蚀量/率的物理量的不同 ,89) [3]建立一种统一的腐蚀损伤环境变量 —
—环这种变化关系多样复杂 ,大量试验结果难以对比 ,境严酷性指数 (ESI) [4] ,并在腐蚀损伤等效原则特别是难以进行腐蚀损伤等效的当量分析。腐蚀下建立不同环境下的腐蚀损伤当量关系 ,即以某损伤的表征及当量等效长期为研究人员所关注和种标准/参考环境下的腐蚀效应当量地表征一种研究 ,文献[122]已经从腐蚀电量和腐蚀程度等实际环境/环境谱作用下的腐蚀效应 ,为环境加速不同方法对腐蚀损伤的当量关系进行了比较全面试验、结构耐久性设计中的腐蚀防护与控制的环
境当量谱以及结构全寿命期内的腐蚀环境工程奠
收稿日期 :2007208214 ;修订日期 :2007212214定基础。
基金项目 “:十五”海装预研课题 (401090201)
通讯作者 :曹定国 E2mail : caodg605 @1631com重要术语简述如下 :
阻、电位 ,与腐蚀损伤量存在一定转换关系。
金中第
i种元素的原子量 ; ni为合金中第 i种元素环境严酷性指数 :表征各环境 (不同类型 /要素/强度 )引起的腐蚀严酷程度的综合指数。1
EW =(4)
环境类型指大环境 ,如大气、海水、化学、热等 ,通常含有多种环境要素 ;环境要素指大环境包含的环境成分或特征量 ,如大气包含温度、湿度、盐雾等 ,它们由相应的环境要素强度表示 ;环境要素强度指环境要素的含量、烈度、浓度等 ,如大气湿度从 0变到 100 %;而综合环境指实际自然环境、使用环境或人造环境 ,一般由多种环境类型以不同加权百分数组成。如民用飞机舱底、厨房和盥洗室区域内的内部结构件 ,室温占 15 %,潮湿空气占 50 %, 31 5%盐水占 15 %和积存水占 20 %[5]。
腐蚀损伤量描述腐蚀损伤的宏观机械量 ,如腐蚀深度、直径、面积、质量 /重量损失等。而腐蚀损伤率描述在单位时间内发生的腐蚀损伤量。
腐蚀电量描述腐蚀的电化学量 ,如电流、电
1 ESI建立及环境当量化的电化学基础 [3]
11 1 腐蚀电流密度
腐蚀电流值可从伽法尼电池和极化测量值获得 ,包括塔菲尔 ( Tafel)外推值和极化电阻。第 1步是转换电流测量值或估算值为电流密度。这可用总电流值除以暴露于溶液中的电极的几何面积得到 ,其中假设电流均匀分布在所计算的面积上。在伽法尼电偶情况下 ,应该使用阳极试件的暴露区 ,计算可表达如下
icor =Icor /A (1)式中 :icor为腐蚀电流密度 ,μA/cm2 ; Icor为总的阳极电流 ,μA ;A为阳极试件暴露面积 ,cm 2。
计算中亦可利用其他单位 ,在某些计算机极化设备中 ,这些计算是自动进行的 ,试件面积通过程序输入计算机。
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本文链接地址：航空学报08大飞机专刊(77)
