船舶间浸部分冲洗缓蚀剂的研究

论文摘要

缓蚀剂的发展已经有一百多年的历史,从产品研发应用到缓蚀作用机理研究都已经取得了丰硕的成果,目前研究的缓蚀剂大多是应用于全浸体系和封闭气相体系,而关于冲洗缓蚀剂的研究报道还很少。船舶间浸部分(如上层建筑部分)处于苛刻的海洋环境中,当排水时,阴极保护失去作用,只有涂层保护,但涂层又因为施工工艺和老化等原因出现裂纹或者剥落,导致船舶间浸结构部分已成为船舶腐蚀的重灾区。要解决此部分的腐蚀,冲洗缓蚀剂是一种有效、可行的方法,可以延长船舶的使用寿命、降低维护费用。同时,冲洗缓蚀剂的开发和应用拓展了缓蚀剂的应用领域。本文针对冲洗工艺的特点采用失重法筛选对船舶间浸结构主体材料907A、921A、980钢有较高缓蚀效率而对间浸结构其他材料无加速腐蚀的缓蚀剂配方,并对冲洗工艺进行了研究。运用稳态极化法、电化学阻抗谱法、瞬态恒电位阶跃法等电化学测试手段和环境扫描电镜等表观分析方法对缓蚀剂的缓蚀机理进行了探讨研究。主要研究结果有:通过失重法筛选出对907A、921A、980钢有较高缓蚀效率的缓蚀剂ADD4、ADD5、ADD10,缓蚀效率能达到90%以上;通过正交实验对这三种药剂进行复配,确定最佳复配比例是4:4:1,使用浓度为2.5ml/L时,其缓蚀效率对907A、921A、980钢分别达到97.28%、94.15%、97.21%;通过恒电流电化学性能实验验证了此复配缓蚀剂对铝牺牲阳极的电化学性能无明显的影响;通过对船舶上层建筑材料紫铜、HDR双相不锈钢和钛60的失重挂片实验表明,此缓蚀剂对上述几种材料没有加速材料腐蚀的倾向,对紫铜还起到了一定的缓蚀作用。针对船舶实际的工况条件,从几种冲洗工艺中确定出最佳冲洗工艺,即船舶间浸结构部分排空后暴露在海洋大气环境下,先用自来水冲洗,以除掉表面的盐分,再用蒸馏水配制好的缓蚀剂进行冲洗;试样先浸泡海水不同时间,再浸缓蚀剂,发现浸泡海水时间越长,浸过缓蚀剂的试样与浸同样时间的海水空白样对比越明显,比自来水冲洗的缓蚀效率提高10%;通过失重实验确定冲洗周期为三个周冲洗一次。以907A为基体,研究了缓蚀剂ADD4、ADD5、ADD10的缓蚀作用机理。通过电化学阻抗,采用不同的等效电路模型,阐述缓蚀剂在全浸条件下的缓蚀机理;采用稳态极化曲线说明缓蚀剂作用类型,这三种缓蚀剂都是以阳极抑制为主的缓蚀剂。在冲洗缓蚀剂初期,液膜厚度较大,仍然是大量溶液的作用行为,运用瞬态恒电位阶跃技术说明在浸泡药剂2小时内,界面电容和极化电阻的变化情况,从而阐述在液膜厚度较大时,缓蚀剂的作用机理。通过环境扫描电镜观察907A试样在缓蚀剂ADD5中电位负移前后表面的变化情况。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 缓蚀剂的研究进展
• 1.2.1 缓蚀剂的分类及作用机理
• 1.2.2 缓蚀剂研究的国内外发展现状
• 1.2.3 缓蚀剂缓蚀机理研究方法的进展
• 1.2.4 缓蚀剂的未来发展方向
• 1.2.5 冲洗缓蚀剂的研究进展
• 1.3 本课题研究内容、学术思路及技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 学术思路及技术路线
• 2. 船舶主体材料缓蚀剂的筛选
• 2.1 实验方法
• 2.1.1 实验试剂、材料及仪器设备
• 2.1.2 成品缓蚀剂的筛选
• 2.1.3 ADD4、ADD5、ADD10 的缓蚀效果的评价
• 2.1.4 缓蚀剂的复配
• 2.1.5 复配缓蚀剂的性能评价
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 成品缓蚀剂的筛选
• 2.2.2 ADD4、ADD5、ADD10 的缓蚀效果的评价
• 2.2.3 缓蚀剂的复配
• 2.2.4 复配缓蚀剂的性能评价
• 2.3 本章小结
• 3. 冲洗缓蚀剂对船舶其他材料腐蚀的影响
• 3.1 实验方法
• 3.1.1 实验试剂、材料及仪器设备
• 3.1.2 冲洗缓蚀剂对铝牺牲阳极的影响
• 3.1.2.1 铝阳极恒电流电化学性能实验
• 3.1.2.2 铝阳极电化学阻抗和极化曲线电化学性能研究
• 3.1.3 冲洗缓蚀剂对紫铜、HDR 双相不锈钢、钛60 的影响
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 冲洗缓蚀剂对铝牺牲阳极的影响
• 3.2.1.1 铝阳极恒电流电化学性能实验
• 3.2.1.2 铝阳极电化学阻抗和极化曲线电化学性能研究
• 3.2.2 冲洗缓蚀剂对紫铜、HDR 双相不锈钢、钛60 的影响
• 3.3 本章小结
• 4. 冲洗缓蚀剂冲洗工艺的研究
• 4.1 实验方法
• 4.1.1 实验试剂、材料及仪器设备
• 4.1.2 冲洗工艺实验
• 4.1.3 浸泡海水时间对缓蚀效率的影响
• 4.1.4 冲洗缓蚀剂冲洗周期的确定
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 冲洗工艺实验
• 4.2.2 浸泡海水时间对缓蚀效率的影响
• 4.2.3 冲洗缓蚀剂冲洗周期的确定
• 4.3 本章小结
• 5. 冲洗缓蚀剂的缓蚀机理研究
• 5.1 实验方法
• 5.1.1 实验试剂、材料及仪器设备
• 5.1.2 瞬态恒电位阶跃实验
• 5.1.3 线性极化实验
• 5.1.4 稳态极化曲线实验
• 5.1.5 电化学交流阻抗实验
• 5.1.6 微观表面观察
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 缓蚀剂ADD5 的缓蚀机理研究
• 5.2.1.1 瞬态恒电位阶跃实验
• 5.2.1.2 线性极化实验
• 5.2.1.3 极化曲线实验
• 5.2.1.4 电化学阻抗谱实验
• 5.2.1.5 微观表面观察实验
• 5.2.2 缓蚀剂ADD4 的缓蚀机理研究
• 5.2.2.1 瞬态恒电位阶跃实验
• 5.2.2.2 线性极化实验
• 5.2.2.3 极化曲线实验
• 5.2.2.4 电化学阻抗谱实验
• 5.2.3 缓蚀剂ADD10 缓蚀机理研究
• 5.2.3.1 瞬态恒电位阶跃实验
• 5.2.3.2 线性极化实验
• 5.2.3.3 极化曲线实验
• 5.2.3.4 电化学阻抗谱实验
• 5.3 本章小结
• 6. 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文