磁阻探针研究碳钢在模拟污染大气和聚氨酯泡沫浸渍液中的腐蚀行为

论文摘要

磁阻探针以其测试灵敏、响应迅速、环境适应性强、可进行在线实时原位检测的特点,成为极具吸引力的腐蚀检测新技术。但是,由于探头结构复杂、价格昂贵,加上探头材料本身的局限性,使得磁阻探针在腐蚀研究中的应用受到很大限制,进一步的应用研究报道并不多见。本论文工作根据国家重点基础研究发展规划（973）项目“材料的失效过程与环境行为”（G19990650）和国家自然科学基金重大项目“材料在自然环境腐蚀过程中原位实时监检测新技术的基础与应用研究”（50499335）提出,主要发展磁阻探针检测技术在金属材料自然环境腐蚀检测中的应用。为此,建立了一套磁阻探针大气腐蚀检测系统,应用该系统研究了碳钢在模拟污染大气中的腐蚀行为。结合电化学测试技术,应用磁阻探针研究了碳钢在几种不同聚氨酯泡沫保温材料浸渍液中的耐腐蚀性。主要研究结果如下:将磁阻探针与模拟加速腐蚀试验箱相结合,建立了一套磁阻探针大气腐蚀检测系统。并对该检测系统的进一步发展和完善提出一些设想。实验结果表明,该检测系统响应灵敏迅速,测量精确,满足金属材料大气环境腐蚀检测的需要。用建立的磁阻探针大气腐蚀检测系统研究了硫化物、氮化物和氯化物等大气主要污染物对碳钢腐蚀性的影响。结果表明,单种污染介质对碳钢的腐蚀性的影响:SO2-4最强,Cl-次之,NO-3最弱;混合污染介质对碳钢的腐蚀行为影响不是各介质单独作用的简单叠加,存在较复杂的协同作用机理。首次设计并应用磁阻探针结合电化学测试技术,研究了碳钢在几种不同聚氨酯泡沫材料浸渍液中的腐蚀行为。磁阻探针与线性极化测试结果均表明,掺有缓蚀剂的泡沫浸渍液显示出明显的缓蚀剂吸附作用,碳钢的腐蚀速率最低。电化学阻抗谱测试结果表明,泡沫浸渍液是高阻体系,除华北油田现场使用聚氨酯泡沫保温材料外,其它三种泡沫浸渍液均显示出一定的缓蚀作用效果。磁阻探针不仅可以测试碳钢在聚氨酯泡沫材料浸渍液中的腐蚀速率,还可以评价缓蚀剂效应,其测试结果与电化学测试方法得到的检测结果具有可比性。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 自然环境腐蚀概况
• 1.2.1 大气腐蚀
• 1.2.1.1 大气腐蚀概念及分类
• 1.2.1.2 大气腐蚀影响因素
• 1.2.1.3 大气腐蚀的研究方法
• 1.2.2 海水腐蚀
• 1.2.2.1 海水腐蚀特征
• 1.2.2.2 海水腐蚀影响因素及腐蚀评价方法
• 1.2.3 土壤腐蚀
• 1.2.3.1 土壤腐蚀特征
• 1.2.3.2 土壤腐蚀的影响因素及腐蚀防护
• 1.3 腐蚀检测技术
• 1.3.1 腐蚀检测技术概述
• 1.3.2 物理检测方法
• 1.3.2.1 现场挂片法
• 1.3.2.2 警戒孔监视法
• 1.3.2.3 电阻探针
• 1.3.2.4 氢探针
• 1.3.2.5 磁阻探针
• 1.3.2.6 石英晶体微天平（ QCM）
• 1.3.3 化学方法
• 1.3.4 电化学方法
• 1.3.4.1 极化阻力法
• 1.3.4.2 电位监测
• 1.3.4.3 电化学阻抗谱技术（ EIS）
• 1.3.4.4 电化学噪声技术
• 1.4 磁阻探针应用研究现状
• 1.5 本课题主要研究内容
• 第二章 磁阻探针大气腐蚀检测系统的建立
• 2.1 引言
• 2.2 磁阻探针测试系统
• 2.2.1 磁阻探针工作原理
• 2.2.1.1 探头结构
• 2.2.1.2 探头工作原理
• 2.2.1.3 测量工作电路
• 2.2.2 磁阻探针结构与测试软件
• 2.2.2.1 磁阻探针的组成
• 2.2.2.2 测试软件
• 2.3 磁阻探针大气腐蚀检测系统的建立
• 2.3.1 检测系统组成与控制
• 2.3.1.1 模拟加速腐蚀试验箱概况
• 2.3.1.2 检测系统结构与工作原理
• 2.3.2 测试参数确定
• 2.4 检测系统进一步完善的构想
• 2.5 小结
• 第三章 磁阻探针研究碳钢在模拟污染大气环境中的腐蚀行为
• 3.1 引言
• 3.2 磁阻探针研究碳钢在模拟污染大气环境中的腐蚀行为
• 3.2.1 实验方法
• 3.2.2 结果与讨论
• 3.2.2.1 单种污染介质中的碳钢大气腐蚀研究
• 3.2.2.2 混合污染介质中的碳钢大气腐蚀研究
• 3.2.2.3 讨论
• 3.3 小结
• 第四章 聚氨酯泡沫材料浸渍液中碳钢腐蚀性研究
• 4.1 引言
• 4.2 磁阻探针研究碳钢在聚氨酯泡沫材料浸渍液中的腐蚀行为
• 4.2.1 实验方法
• 4.2.1.1 聚氨酯泡沫材料浸渍液的制备
• 4.2.1.2 磁阻法测试
• 4.2.2 结果与讨论
• 4.3 电化学测试研究碳钢在聚氨酯泡沫材料浸渍液中的腐蚀行为
• 4.3.1 实验方法
• 4.3.1.1 试样制备
• 4.3.1.2 测试方法
• 4.3.2 结果与讨论
• 4.3.2.1 线性极化法研究碳钢在聚氨酯泡沫材料浸渍液中的腐蚀行为
• 4.3.2.2 电化学阻抗谱（ EIS）研究碳钢在聚氨酯泡沫材料浸渍液中的腐蚀行为
• 4.4 小结
• 第五章 全文总结
• 5.1 磁阻探针研究碳钢在模拟污染大气中的腐蚀行为
• 5.2 碳钢在聚氨酯泡沫材料浸渍液中的腐蚀行为研究
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢