金属及涂装体系在化工大气环境下腐蚀行为研究

论文摘要

近年来,随着我国国民经济的快速发展,能源消耗加大,对石油的依赖性增强,而我国原油资源相对短缺,深度开采使得原油劣质化倾向严重,进口原油多为高硫、高酸原油,因此石化行业大气中腐蚀性气体含量日趋升高,设备装置腐蚀问题越来越严重。目前我国石化行业中除了对钢质管道、储罐的防护技术提出了相关规定要求外,对其他设备、设施尚未有规范、规程和标准可循,因此,研究金属及涂装体系在化工大气环境下的腐蚀行为,了解不同金属及涂装体系的腐蚀规律和耐蚀特性,对于合理选择防护措施,延长设备、材料使用寿命,减少腐蚀造成的经济损失,不仅有重要的意义,而且有广泛的应用价值。本文采用Q235碳钢、铜、铝和锌四种金属以及20种涂装体系,在石化厂区脱硫反应塔、测试中心和武汉大气环境材料腐蚀国家野外科学观测研究站三个暴露点进行大气暴露试验,用SEM和XRD等对锈层和腐蚀产物进行分析；在实验室用中性盐雾加速试验以及老化试验研究了涂装体系的耐候性以及耐蚀性,并探究了薄液膜下Q235碳钢的电化学腐蚀行为规律。研究表明,石化厂区大气环境对材料的腐蚀是一个复杂的过程。金属材料在脱硫反应塔研究站腐蚀速率高于另外两个站,其中Q235碳钢在脱硫反应塔腐蚀极其严重,腐蚀速率达到C5级别,另外两个研究站为C3级；涂装体系经过室外暴露结果和室内加速结果比对,喷铝涂层耐蚀性好,氟碳面漆耐候性优异,以富锌以及喷铝为底漆的体系耐蚀性能好。三个研究站点碳钢锈层形态各异,腐蚀产物也各不相同,腐蚀产物的成长对基体具有一定的保护作用。碳钢在石化厂区腐蚀并不是呈现均匀腐蚀,锈层与基体之间有缝隙,由一年腐蚀断面线扫描图可以看到,锈层中的硫元素的含量很低。碳钢在石化厂区初期为大量隆起状颗粒,随着腐蚀的进一步发生,颗粒连接为整片的锈层,但锈层具有裂纹,并不能完全阻碍腐蚀的产生。在含有氯离子、硫酸根离子以及两者混合同浓度离子的薄液膜下,氯离子对碳钢腐蚀影响作用较硫酸根离子的强。研究了各液膜厚度下Q235碳钢在各浓度硫酸钠溶液中的腐蚀速率,表明：随着液膜厚度的增大,腐蚀速率先减小后增大；不同浓度下Q235碳钢的腐蚀速率规律各不同。在7μm薄液膜下,腐蚀速率随浓度增大而减小。而在其余测试厚度薄液膜及本体溶液中,腐蚀速率则随浓度增大呈现先增大后减小的规律。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 项目重要性及意义
• 1.2 大气腐蚀研究国内外现状
• 1.2.1 大气腐蚀概述
• 1.2.2 大气腐蚀影响因素
• 1.3 大气腐蚀试验方法
• 1.3.1 大气腐蚀动力学分析方法
• 1.3.2 自然环境暴露试验
• 1.3.3 室内模拟试验
• 1.3.4 大气腐蚀电化学研究方法
• 1.4 研究内容和总体思路
• 第二章 材料及防护层体系的户外大气暴露腐蚀规律
• 2.1 前言
• 2.2 试验部分
• 2.2.1 试验地点
• 2.2.2 试验样品
• 2.2.3 试样处理及检测
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 金属试样在石化大气环境中腐蚀行为
• 2.3.2 金属喷涂层在石化大气环境中腐蚀行为
• 2.3.3 有机涂层在石化大气环境中腐蚀行为
• 2.4 小结
• 第三章 金属喷涂层及有机涂层防护性能实验室研究
• 3.1 前言
• 3.2 试验部分
• 3.2.1 中性盐雾试验
• 3.2.2 氙灯老化试验
• 3.2.3 紫外/冷凝老化试验
• 3.2.4 人工海水浸泡试验
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 金属喷涂层
• 3.3.2 有机涂层
• 3.3.3 富锌底涂层的电化学保护性能研究
• 3.4 小结
• 第四章 化工大气环境下碳钢锈层发生与发展行为
• 4.1 前言
• 4.2 试验部分
• 4.2.1 腐蚀形貌观测
• 4.2.2 腐蚀产物X射线衍射测试
• 4.2.3 电化学测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 腐蚀试样形貌
• 4.3.2 腐蚀试样断面分析
• 4.3.3 腐蚀产物
• 4.3.4 带锈试样电化学分析
• 4.4 小结
• 第五章 Q235碳钢在薄液膜下腐蚀的电化学研究
• 5.1 前言
• 5.2 试验部分
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 侵蚀性离子对碳钢大气腐蚀的影响
• 5.3.2 硫酸根离子对碳钢大气腐蚀的影响
• 5.4 小结
• 第六章 结语
• 参考文献
• 致谢
• 附录:攻读硕士学位期间的主要工作及发表论文