模擬深海條件下的電偶腐蝕行為研究.pdf

1、海洋環(huán)境中，由于結(jié)構(gòu)和性能的需要，大量不同電化學(xué)連接特性的材料不可避免地進行接觸。金屬材料在這種苛刻的環(huán)境中由于電偶腐蝕的作用，腐蝕過程明顯加快。多年來人們已對各種材料和構(gòu)件在表層海水中的腐蝕行為及保護方法進行了大量研究，而深海環(huán)境在光照、溫度、壓力、溶解氧、pH值、含鹽量、海水流速等因素與表層海水環(huán)境截然不同，因此其對材料的腐蝕行為與表層海水存在較大差異，表層海水相關(guān)數(shù)據(jù)在深海中能否安全使用還需進一步驗證和對比。因此有必要開展材料及構(gòu)

2、件在深海海水環(huán)境中的腐蝕試驗，研究腐蝕規(guī)律，積累腐蝕與防護數(shù)據(jù)。
　　本文采用艦船中常用的管路材料B10、B30銅鎳合金以及管路材料的一些附件結(jié)構(gòu)(彎頭、泵閥等)材料硅黃銅、鎳鋁青銅和304不銹鋼作為研究用材料，在控制溫度和溶解氧的條件下模擬了深海環(huán)境特點，研究了單一變量下材料的電偶腐蝕行為。
　　首先研究了實驗室條件下(20℃、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)5種材料在靜態(tài)海水中的腐蝕過程，通過穩(wěn)態(tài)極化曲線討論了它們在海水中的電化學(xué)特征，浸泡

3、實驗得出了在該條件下5種材料自腐蝕電位的變化趨勢，進而對它們之間的電偶腐蝕傾向進行了預(yù)測。運用原子力顯微鏡(AFM)、掃描電鏡(SEM)、光學(xué)顯微鏡以及表面元素分析技術(shù)，討論了5種材料在海水中的成膜及腐蝕機理。第二部分的工作主要是通過電化學(xué)阻抗(EIS)技術(shù)、極化曲線評價了它們在不同溫度、不同氧濃度條件下的電化學(xué)性能以及自腐蝕性能，運用混合電位理論對它們之間的偶合傾向、偶合電位及電流進行了預(yù)測。最后的工作主要是采用多通道電偶腐蝕實驗和腐

4、蝕失重實驗討論了低溫低氧條件下的電偶腐蝕規(guī)律，并與前面做的工作及預(yù)測結(jié)果進行了對比分析。研究結(jié)果表明：
　　5種實驗材料在實驗室條件下海水中的腐蝕電偶序順序為304>B30>B10>鎳鋁青銅>硅黃銅，結(jié)合自腐蝕變化曲線，推測在海水中B10、B30與鎳鋁青銅、硅黃銅偶合后將作為偶合陰極，與304為偶合陽極；在低溫、低氧條件下的電化學(xué)測試表明，溫度為電極多過程的影響因素，而氧濃度為電極單過程的影響因素，當(dāng)氧飽和度≥30％時，在控制氧濃

5、度不變的條件下，除鎳鋁青銅外陰極過程基本上不會受溫度影響或影響很小，而溫度只影響陽極鈍化過程；陰極極化氧擴散控制過程會隨著飽和度的降低而減弱。從混合電位理論獲得的偶合電位Ecouple隨溫度降低負(fù)移，隨飽和度降低亦負(fù)移，偶合電流密度 Icouple依賴于于Ecouple，電位負(fù)移電流密度減?。浑娕几g電流和電位監(jiān)測表明，偶合電流表現(xiàn)為隨溫度降低而降低的趨勢；同時還發(fā)現(xiàn)隨著溫度的降低，偶合電流密度進入穩(wěn)定狀態(tài)的所需時間減少。50%飽和度下