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船舶典型结构材料电偶腐蚀行为研究

2020-12-12阅读(540)

船舶典型结构材料电偶腐蚀行为研究

论文摘要

海水是自然界中腐蚀性很强的介质,由于结构功能的要求,船舶典型结构使用了各种金属材料的组合,异种金属接触导致的电偶腐蚀给船舶的安全性和结构的完整性带来了严重危害。因此开展海洋环境中船舶典型结构材料电偶腐蚀行为规律研究,提供经济有效的防护措施具有十分重要的理论意义和现实意义。本文系统研究了921A,B10,TA2组成的偶对921A/B10、921A/TA2、B10/TA2的电偶腐蚀行为。采用极化曲线测试,阻抗谱测试,电偶腐蚀测量,失重等实验方法研究了溶解氧含量,温度,面积比对电偶腐蚀行为的影响;通过扫描电子显微镜(SEM),能谱分析(EDS),X射线衍射(XRD)等方法对腐蚀形貌和腐蚀产物进行了分析,探讨其腐蚀机理。研究结果表明:由于TA2本身阴极吸氧过电位高,阴极效应不强,虽然电位差较大,但TA2与921A偶合时,腐蚀并没有急剧加速,921A失重相比自腐蚀921A增大约一倍左右;和921A/B10偶对阳极腐蚀速率相近,反应机理也相同。对于这两个偶对,低氧(DO=0.2mg/L)时,阳极921A腐蚀速率接近同条件下921A自腐蚀速率,电偶效应不明显。随溶解氧含量增加,电偶腐蚀均加剧。温度升高,可显著增大两个偶对中921A阳极腐蚀速率,温度升高在增加氧扩散速度加速腐蚀的同时,也会降低氧的溶解度以及促进钙质沉淀层形成,从而使腐蚀速度减缓,921A/B10在45℃出现了腐蚀极值现象。921A/B10和921A/TA2两个偶对均在面积比为400时出现腐蚀极值。B10和TA2表面均易形成坚固致密的钝性氧化薄膜,表现出较强的耐蚀性,B10/TA2偶对电偶腐蚀加速不大。在DO=0.2mg/L时,由于氧含量不足,氧化膜的溶解和自修复能力减弱,腐蚀并未因扩散氧减少而减轻。溶解氧增多,利于钝化膜的修复和生长,自我防护能力加强。这种双重作用导致阳极腐蚀失重随溶解氧含量变化增大趋势不明显。温度变化对该偶对电偶腐蚀影响不大。只要钛合金与B10等耐蚀合金在面积比适当时匹配使用,不会出现因电偶连接而激烈加速B10的腐蚀。涂层保护不能完全消除腐蚀,而且涂层破损极易造成大阴极小阳极的情况加速腐蚀。牺牲阳极可降低系统的电位,能有效地保护偶对中的阳极。涂层与铝牺牲阳极保护相结合,可以达到更好的保护效果。但阴极保护电流的变化规律和电极布置等仍需要进一步研究。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 海洋环境中电偶腐蚀影响因素
  • 1.2.1 偶对材料特性的影响
  • 1.2.2 偶对几何因素的影响
  • 1.2.3 环境因素的影响
  • 1.3 海洋环境下金属材料的腐蚀保护
  • 1.4 目前存在的问题
  • 1.5 研究内容
  • 第2章 试验方法
  • 2.1 试验材料
  • 2.2 海水环境腐蚀参数控制
  • 2.3 金属材料的极化曲线测试
  • 2.3.1 试样的制备与处理
  • 2.3.2 电化学测试
  • 2.4 金属材料的电偶腐蚀测量
  • 2.4.1 试样制备
  • 2.4.2 电偶腐蚀测量
  • 2.5 金属材料的腐蚀速率测试
  • 2.5.1 失重试验
  • 2.5.2 腐蚀产物的清除
  • 2.5.3 腐蚀速度的计算
  • 2.6 腐蚀形貌的观察
  • 2.7 腐蚀产物分析
  • 2.8 电偶腐蚀防护试验
  • 2.8.1 涂层试样的制备
  • 2.8.2 电偶腐蚀测量方法
  • 2.8.3 电化学阻抗谱测试
  • 2.8.4 腐蚀形貌观察
  • 第3章 921A/B10 在海水中的电偶腐蚀行为及防护
  • 3.1 921A/B10 偶对在海水中的腐蚀规律
  • 3.1.1 金属材料极化行为研究
  • 3.1.2 溶解氧含量对电偶腐蚀的影响
  • 3.1.3 温度对电偶腐蚀的影响
  • 3.1.4 面积比对电偶腐蚀的影响
  • 3.2 921A/B10 在自然海水中腐蚀机理
  • 3.3 921A/B10 电偶对腐蚀防护
  • 3.3.1 电偶腐蚀行为
  • 3.3.2 电化学阻抗谱测试
  • 3.3.3 腐蚀形貌观察
  • 3.4 小结
  • 第4章 921A/TA2 偶对在海水中电偶腐蚀行为及防护
  • 4.1 921A/TA2 偶对在海水中电偶腐蚀规律
  • 4.1.1 金属材料电化学极化行为
  • 4.1.2 溶解氧含量对电偶腐蚀的影响
  • 4.1.3 温度对电偶腐蚀的影响
  • 4.1.4 面积比对电偶腐蚀的影响
  • 4.2 921A/TA2 在自然海水中腐蚀机理
  • 4.3 921A/TA2 电偶对腐蚀防护
  • 4.3.1 电偶腐蚀测量
  • 4.3.2 电化学阻抗谱测试
  • 4.3.3 腐蚀形貌观察
  • 4.4 小结
  • 第5章 B10/TA2 偶对在海水中电偶腐蚀行为及防护
  • 5.1 B10/TA2 偶对在海水中电偶腐蚀规律
  • 5.1.1 金属材料电化学极化行为
  • 5.1.2 溶解氧含量对电偶腐蚀的影响
  • 5.1.3 温度对电偶腐蚀的影响
  • 5.1.4 面积比对电偶腐蚀的影响
  • 5.2 B10/TA2 在自然海水中腐蚀机理
  • 5.3 B10/TA2 电偶对腐蚀防护
  • 5.4 小结
  • 第6章 结论
  • 6.1 主要结论
  • 6.2 本论文的主要创新点
  • 6.3 未来工作展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 个人简历
  • 发表学术文章

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