典型金属材料深海腐蚀行为规律与研究热点探讨

综述了碳钢与低合金钢、不锈钢、铜合金、铝合金以及钛合金等典型金属材料深海腐蚀行为规律的研究进展。结合深海环境的苛刻与独特性,探讨了深海腐蚀环境试验及实海原位电化学测试技术等领域研究方向,尤其是中国临近海域深尺度、涵盖当前实际需求材料的大规模深海环境试验以及耐受高静水压、集电化学数据采集与远程数据传输于一体的实海电化学测试技术。此外,从阴极保护、仿真预测、应力腐蚀、涂层防护等方面介绍了实验室深海模拟试验方面的研究热点,进一步展望了典型材料深海腐蚀数据积累及适用性研究发展前景。     

材料深海环境腐蚀试验

从开发海洋和军事应用前景等方面分析了材料深海环境腐蚀性能研究的实际需求和必要性；介绍了深海环境因素的特点——压力大、温度低、氧含量低；综述了美国、苏联、印度、挪威等国进行深海腐蚀试验的情况、试验研究方法。深海腐蚀试验的特点是困难、复杂、危险和昂贵。简述了我国进行深海试验的必要性和前荣。     

深海环境腐蚀试验装置研制取得重大进展

2006年9月10日,由中船重工七二五所、海洋腐蚀与防护国防科技重点实验室的科技人员在南海N 19°54.332′、E 116°16.818′,水深为1300 m的海域进行了深海环境腐蚀试验装置的实海投放回收试验。装置投放回收顺利完成,这标志着深海环境腐蚀试验装置的研制工作取得了重大进展。美国等先进国家在上世纪60年代就开始了材料的深海环境腐蚀试验研究,近年来挪威、印度等国家也开展了研究工作,我国目前尚属空白。随着对深海大洋的逐步开发和利用,急需掌握材料深海的腐蚀行为,要研究材料在深海环境中的腐蚀行为,首先要研制深海环境试验装置。中船重…     

关于深海环境下金属结构腐蚀的研究新进展

对于深海环境下金属结构工程腐蚀的研究新进展做了综述性描述,归纳了国内外在深海腐蚀研究领域所取得的最新成果,系统总结了溶解氧、温度、盐度等深海腐蚀环境因素的特征及变化规律,分析了深海环境因素的差异对金属结构腐蚀行为的影响。简要介绍了深海腐蚀实验技术以及深海环境因素对金属结构的腐蚀行为的影响,并对深海腐蚀技术的未来前景做了合理性的推测。     

不锈钢在西太平洋深海环境中腐蚀规律研究

目的 研究不锈钢在西太平洋海域深海环境中的腐蚀规律。方法 采用深海高效串型试验装置对304不锈钢和316L不锈钢在西太平洋深海环境中进行深海实海腐蚀试验,分析不锈钢的腐蚀形貌、腐蚀速率和点蚀深度规律等,研究2种不锈钢在500、800、1 200、2 000 m海深下的腐蚀规律。结果 304不锈钢与316L不锈钢腐蚀质量损失主要由缝隙腐蚀引起,316L不锈钢的腐蚀程度总体上低于304不锈钢,304不锈钢的腐蚀速率低于0.4 mm/a,316L不锈钢的腐蚀速率低于0.25 μm/a。深海环境中,304不锈钢的腐蚀产物主要是α-Fe2O3、γ-FeOOH、γ-Fe2O3,316L不锈钢的腐蚀产物主要是α-FeOOH、γ-FeOOH、γ-Fe2O3。结论304不锈钢和316L不锈钢在西太深海环境中使用过程中应避免缝隙的形成,降低其发生缝隙腐蚀和点蚀的概率。     

两种低合金钢在深海环境下腐蚀行为规律研究

目的研究两种低合金钢材料在不同深度海水环境下的腐蚀行为规律。方法通过深海实海试验,研究10CrNi3MoV与E47两种船用低合金钢在1200、2000、3000 m深度海水环境下暴露0.5、2 a的腐蚀行为规律。借助于三维视频显微镜和XRD等技术,分别进行腐蚀形貌观察与腐蚀产物成分分析,结合腐蚀动力学数据,对比研究两者深海环境耐蚀性能的优劣。结果不同深度环境下,腐蚀产物分内外两层,锈层下表面形态相对平整,存在大量细小点蚀坑。随深度的增加,点蚀坑数量呈增加趋势。腐蚀初期,2000m腐蚀速率和点蚀深度最低,随暴露时间的推移,锈层中α-FeOOH的含量明显提升,腐蚀速率均呈下降趋势。结论10CrNi3MoV深海耐蚀性劣于E47,初期2000 m深海腐蚀性略差,深度增加有利于两者点蚀形核过程。随着时间的推移,锈层对基体具有一定的保护作用,点蚀纵深发展阻力增大。     

发动机典型寿命敏感件环境谱加速技术研究现状

对发动机寿命敏感件环境谱加速技术的研究现状进行分析。从加速环境谱的编制原则、编制方法以及当量关系的确定和验证等方面,详细介绍了加速环境谱的概念内涵。发动机的使用寿命主要受金属敏感件的腐蚀和非金属敏感件的老化制约,重点从常规加速腐蚀试验、多因素综合腐蚀试验和高温加速腐蚀试验等3个方面阐述了加速腐蚀试验方法。从液体介质老化、热氧老化、综合环境老化等方面介绍了以橡胶为代表的非金属加速老化试验方法。最后指出目前当量关系确定方法的局限性和多因素综合模拟方法研究方面的欠缺,提出应综合材料、腐蚀、力学、环境等多学科的相关理论和实践,制定更加科学合理的当量关系确定方法,以及注重新型试验设备的研发等建议。     

不锈钢深海腐蚀研究

综述了不锈钢在深海条件下的点蚀、缝隙腐蚀、隧道腐蚀、应力腐蚀机理和影响因素及相应的腐蚀防护方法。用不锈钢在深海中发生腐蚀的实例说明了国内不锈钢深海应用存在的问题以及与国外深海腐蚀研究之间存在的差距。     

深海腐蚀研究试验装置成功投放

中国船舶重工集团公司第七二五研究所深海试验站科研人员于2008年9月13日搭乘中科院南海海洋研究所“试验三号”科学考察船在我国南海海域进行了深海腐蚀试验装置的投放工作,首次在500～1200m不同深度成功投放了3套深海腐蚀试验装置,标志着我国在材料深海环境腐蚀老化性能研究上进入了实施阶段。     

钝化金属深海环境电偶腐蚀性能研究

根据美国深海环境试验取得的数据和我国表层海水取得的数据,可知钛合金TA2与不锈钢SS316在海洋环境中无电偶腐蚀倾向,实际使用中SS316却出现了严重的电偶腐蚀。针对这一问题,在深海和模拟深海环境中对TA2和SS316的电偶腐蚀性能进行了研究,结果表明,静态下TA2和SS316无电偶腐蚀产生;当两种金属相互摩擦使SS316钝化膜破损时,产生电偶腐蚀,SS316为偶对中的阳极,会加速腐蚀。     

铝合金牺牲阳极深海应用性能研究

目的评价铝合金牺牲阳极在深海环境的电化学性能。方法通过利用中国船舶重工集团公司第七二五研究所深海试验技术和装置,原位测量三种铝合金牺牲阳极在南海1200 m深海环境的电化学性能。结果三种阳极在1200 m深海环境下的开路电位均在?1.17 V左右,工作电位在?1.11～?0.91 V范围内。1#和2#阳极的实际电容量小于2400A?h/kg,电流效率约为80%,表面存在明显的优先溶解和晶粒脱落现象,表面腐蚀产物有结壳现象发生。3#阳极的实际电容量约为2500A?h/kg,电流效率大于85%,表面微观溶解形貌相对均匀,但表面存在大面积未溶解区域,且腐蚀产物不易脱落。结论该研究结果为深海工程装备阴极保护设计提供了支撑。     

深水环境试验技术综述

系统总结了深水环境模拟试验装备的发展历程以及国内外发展状况,介绍了深水环境模拟的2个关键技术——压力和温度环境模拟技术、测试技术与结构状态评估方法.对深水环境模拟试验技术的工程应用进行了归纳和总结,对深水环境模拟试验技术的改进方向和发展趋势进行了展望.     

船用铝合金在海洋环境中的腐蚀研究

介绍了Al-Cu,Al-Mg,Al-Si系等3种主要的船用铝合金在海洋环境中的应用和腐蚀研究现状,对三种铝合金的性质以及在船舶及船用设备领域中的具体应用进行了概述,对船用铝合金在不同海域海洋大气、表层海水、深海海洋环境下的腐蚀状况以及在模拟海水条件下的腐蚀研究进展进行了归纳。已有研究表明,海洋环境下船用铝合金的腐蚀形式主要为点蚀和应力腐蚀,其腐蚀程度和敏感性随海水深度的增加而增大,相同海洋环境下Al-Mg系铝合金具有较好的耐腐蚀性能。最后综合实际生产和应用现状,对船用铝合金的发展趋势及其在海洋环境下的腐蚀研究工作的进一步开展做了展望。     

利用薄片穿透法确定铝合金最大蚀坑深度

目的研究铝合金最大蚀坑深度与环境试验时间的对应关系,为新型合金服役前的耐蚀性评级和结构件服役过程中的剩余寿命预测提供技术基础。方法利用光学显微镜、扫描电镜分析海洋大气环境中新型铝合金的腐蚀类型,并利用薄片穿透法研究铝合金薄片最大蚀坑深度与试验时间的对应关系。结果经过海洋大气环境暴露试验后,2A97铝合金发生了深入合金内部的严重点蚀,检测薄片试样背面电解液的出现时间,可以确定环境试验中蚀坑穿透薄片试样的时间。通过测量不同厚度薄片试样的穿透时间,可以确定最快生长局部腐蚀点的深度和时间的关系。结论中性盐雾试验环境下,达到相同的最大蚀坑深度,2A97铝合金与AA2024铝合金用时基本相当。     

铜合金在模拟深海低温条件下的电偶腐蚀行为研究

目的研究管路铜合金在模拟深海低温条件下的电偶腐蚀行为。方法对舰船常用的管路材料B10合金与管路泵阀材料镍铝青铜偶接后的电偶电位和电偶电流进行监测,对其电偶腐蚀速率和系数进行计算,评价电偶腐蚀敏感性。最后,结合动电位极化曲线的测量探讨温度对偶对阴阳极铜合金腐蚀行为的影响。结果 B10合金为偶合阴极,受到保护,而镍铝青铜为偶合阳极,加速腐蚀。在深海低温条件下,偶对的电偶腐蚀效应和腐蚀速率均较低,表现出轻度电偶腐蚀敏感性。结论温度的降低一方面会减缓B10合金Cu2O钝化膜中Ni的占位,降低膜层电位,同时减缓镍铝青铜的脱Al腐蚀,从而缩小了两者自腐蚀电位的差异,降低电偶腐蚀效应;另一方面,温度的降低会减缓阳离子向溶液本体中的迁移,造成腐蚀产物在电极表面的积累,抑制阳极溶解过程,也会大幅降低氧的扩散速率,造成阴极反应阻力的增大,降低电偶腐蚀速率。     

潜深增大对潜艇腐蚀防护影响分析与对策

探讨了大潜深环境下海水的含盐量、温度、溶氧量、pH值及海水流速对潜艇腐蚀的影响,综合分析了大潜深环境对新材料选择和应用、各种有机和无机涂层的腐蚀防护、阴极保护材料和技术及其它腐蚀防护措施的影响,并提出了大潜深环境下潜艇腐蚀防护的对策.     

CO2和微量H2S共存环境中套管防腐优选研究

目的研究不同材质套管在CO2和微量H2S共存环境中的腐蚀特征。方法采用高温高压腐蚀仪,以渤海某油田实际采出水样为腐蚀介质进行模拟实验,利用扫描电镜,能谱仪(EDAX)分析不同管材在不同腐蚀条件下腐蚀试样表面腐蚀产物的形貌和组分特征,对比分析不同钢材在对应腐蚀环境下的腐蚀速率,并建立长期腐蚀速率预测模型。结果单独CO2(分压为0.1 MPa)腐蚀环境中,N80材质在50℃条件下发现有局部腐蚀,其他材质表现为均匀腐蚀。CO2(分压为0.1 MPa)和微量H2S(分压为0.0006 MPa)共存条件下,碳钢和低Cr钢腐蚀差异小,为均匀腐蚀。微量H2S的加入改善了腐蚀环境,13Cr钢表面腐蚀程度较小,几乎不腐蚀。单独CO2与CO2/H2S共存的腐蚀速率相比,腐蚀速率降低60%以上。随着测试时间的增加,几种材质的腐蚀速率按照幂函数形式递减,N80、1Cr、3Cr材质的长期腐蚀速率分别为0.023、0.19、0.13 mm/a。结论微量H2S对CO2腐蚀具有明显的抑制作用,3Cr-N80套管、线重69.983 kg/m以上能够满足腐蚀后套管强度要求。     

浮码头钢趸船防腐涂装体系研究

目的为浮码头钢趸船优选防腐涂装体系,以延长其使用寿命。方法根据钢趸船腐蚀环境特点,对选用的防腐涂料进行对比试验,针对不同的腐蚀环境,优选不同的防腐蚀方案。结果制定了4套与不同腐蚀环境相对应的防腐涂装体系。结论该防腐蚀涂装体系已在上海、青岛、湛江等海域的钢趸船上使用,效果良好。