阳极化对SP700钛合金/2A12铝合金偶对电偶腐蚀影响研究

目的 研究阳极化处理对SP700钛合金与2A12铝合金电偶对的腐蚀行为和机理的影响。方法 采用电化学极化曲线测试法对阳极氧化处理前后的SP700钛合金的耐蚀性能进行初步研究,并以此作为边界条件,采用有限元数值模拟的方法,对不同状态的SP700钛合金与2A12铝合金组成的偶对电偶腐蚀情况进行模拟计算。同时,开展电偶对的电偶腐蚀试验,对模拟结果进行验证。此外,通过对电偶腐蚀后的试件表面微观形貌进行表征,进一步分析不同电偶对的腐蚀规律差异。结果 SP700钛合金阳极氧化前的自腐蚀电位为‒283 mV,腐蚀电流密度为6.164×10^‒9 A/cm²;氧化后的自腐蚀电位为‒270 mV,腐蚀电流密度为8.589×10^‒10 A/cm²。SP700钛合金阳极氧化前与2A12铝合金的试验和仿真平均电偶电流密度分别为6.81、6.76 μA/cm²;SP700钛合金阳极氧化后与2A12铝合金的试验和仿真平均电偶电流密度分别为2.58、2.54 μA/cm²。结论 SP700钛合金表面阳极化处理可有效降低与铝合金之间电偶腐蚀的敏感性。     

盐沉积方式对TC11钛合金热盐腐蚀行为的影响

目的 对比研究人工涂盐方法和盐雾试验方法沉积盐膜对TC11钛合金热腐蚀行为的影响规律。方法 对人工涂盐和盐雾试验沉积盐膜的TC11钛合金试样500 ℃高温热盐腐蚀形貌、腐蚀动力学和腐蚀机理进行对比分析。结果 2种不同盐膜沉积方式的TC11钛合金试样表面盐分的分布形态存在明显的区别，盐雾腐蚀试样表面的盐分存在局部聚集现象，人工涂盐试样盐分分布较为均匀。2种方式沉积盐分试样热盐腐蚀试验后，从腐蚀较严重面积S大小角度对比，人工涂盐试样>盐雾试验试样；从局部腐蚀最大深度D看，盐雾试验试样盐分集中区域>人工涂盐试样>盐雾试验试样盐分较少区域。腐蚀动力学均遵从抛物线规律，盐雾试验试样和人工涂盐试样的热盐腐蚀抛物线速率常数分别比未沉积盐试样氧化抛物线速率常数提高了26倍和63倍。2类盐沉积试样的热盐腐蚀机理相同，失效模式相近。结论 人工涂盐方法可以代替盐雾试验进行钛合金热盐腐蚀实验室加速试验，但需要注意腐蚀形态特征上存在一定的差异性。     

7050铝合金硬质阳极氧化膜热带海洋大气环境耐蚀性能研究

目的 研究7050铝合金硬质阳极氧化膜在热带海洋大气环境下的耐蚀性能变化规律。方法 在7050铝合金表面制备硬质阳极氧化膜,然后采用不封闭、沸水封闭与铬酸盐封闭3种后处理方式进行处理。采用实验室多因素组合循环模拟试验方式与热带海洋大气环境户外直接暴露对试样开展耐蚀性能试验。通过外观、极化曲线、电化学阻抗谱方法,分析其耐蚀性能变化规律。结果 硬质阳极氧化膜不封闭处理的耐蚀性较差,实验室多因素组合循环试验第1循环后表面就出现白色腐蚀产物,评级为5/2xA。户外暴露试验12个月后,不封闭处理膜层的自腐蚀电位为?814.88 mV,自腐蚀电流密度为0.307µA/cm²;沸水封闭膜层的自腐蚀电位为?717.86 mV,自腐蚀电流密度为0.177 µA/cm²;重铬酸盐封闭膜层的自腐蚀电位为?703.33 mV,自腐蚀电流密度为3.82×10^?2 µA/cm²。户外暴露12个月后,不封闭处理、沸水封闭处理与重铬酸盐封闭处理膜层在0.01 Hz的阻抗模值分别为1.04×10⁵、1.51×10⁵、4.76×10⁵ Ω.cm²。结论 封闭处理能提升7050铝合金硬质阳极氧化膜的耐蚀性能,且重铬酸盐封闭后的耐蚀性能优于沸水封闭后的耐蚀性能。     

典型耐候钢在江津大气环境中暴晒1 a的腐蚀行为

目的 研究3种典型耐候钢在江津大气环境中暴晒1 a的初期腐蚀行为。方法 采用户外大气挂片、腐蚀质量损失、SEM、XRD、电化学等方法,研究Q355NH、Q460FRW、Q690的腐蚀速率、锈层形貌、锈层物相和锈层电阻,并与Q345碳钢进行对比。结果 耐候钢和碳钢在大气暴晒初期的腐蚀规律是一致的,Q355NH、Q460FRW、Q690和Q345碳钢的腐蚀速率分别为0.050 9、0.053 6、0.047 8、0.055 mm/a,Q690的腐蚀速率最小,约为碳钢的87%。耐候钢和碳钢的锈层都主要由α-FeOOH、γ-FeOOH和Fe2O3组成,耐候钢的锈层更致密,裂纹更少。Q355NH、Q460FRW、Q690的锈层电阻值分别为821.3、1 005、1 080 Ω.cm²,碳钢为101.68 Ω.cm²,耐候钢的锈层电阻值约为碳钢的10倍。Cr和Cu元素在耐候钢的锈层中富集明显。结论 耐候钢的腐蚀速率低于碳钢,3种耐候钢的耐蚀性顺序为Q690>Q355NH>Q460FRW。Cr和Cu元素在锈层中富集,使耐候钢的锈层更致密,锈层电阻值更大,对钢基体的保护性更好。     

某型直升机机体结构关键件涂层耐久性评估

目的 评估某型直升机机体典型结构关键件涂层在内陆温和地区的耐久性,支撑机体总日历寿命延寿工作。方法 对某型直升机大修周期机体结构关键件涂层进行目视检查、涂层光泽度检查和电化学交流阻抗检测,对比分析检测数据,分析机体结构关键件涂层耐久性的影响因素,判定涂层的耐久性。结果 某型直升机机体结构关键件涂层的耐久性较好。失光率检测中,平均失光率为37.8%,整体失光率较小。电化学阻抗检测中,平均电化学阻抗模值为5.58×10⁷ Ω.cm²,未失效,涂层能够有效保护机体结构关键件免于腐蚀环境破坏。结论 大修周期内,某型直升机机体结构关键件涂层的耐久性好,少数区域涂层因光照、磕碰等,耐久性部分程度受到影响,机体结构关键件涂层受温度、湿度、盐雾浓度等的影响较小。     

残余应力对焊接角接头裂纹扩展性能的影响分析

目的 分析焊接残余应力对角接接头裂纹扩展特性的影响。方法 基于热弹塑性力学法,建立角接头的有限元模型,计算焊接温度场,并采用热机耦合方法计算焊接残余应力。采用断裂力学方法,分析计算焊趾部位的应力强度因子和裂纹扩展寿命,并对比分析残余应力对裂纹扩展的影响。结果 计算得到焊缝的残余应力达到了材料屈服极限,呈拉伸应力状态,其Von Mises应力值为345 MPa。在应力为200 MPa以内,考虑残余应力的前提下,分别使用文献试验得到的数据和IIW标准中的数据作为裂纹扩展参数,应力比R=–1时的裂纹扩展寿命分别为2.61×10⁶和6.84×10⁵次循环;在应力比R=0时的裂纹扩展寿命分别为1.16×10⁵和2.90×10⁴次循环。结论 残余应力会加速裂纹扩展。采用控制变量法,将应力范围设定为常值,当应力比R<0时,残余应力扩大了应力强度因子的范围;在应力比R>0时,残余应力一方面会增大最大应力强度因子,使其接近材料的断裂韧度,同时拉伸残余也提高了平均应力强度因子或者提高了应力比R,在这种情况下,残余应力均会加速裂纹的扩展速度。随着裂纹长度的增加,残余应力对裂纹扩展速率的影响会增大。外载荷和残余应力共同对裂纹扩展产生影响,应力比R和残余应力对裂纹扩展的影响机制相同,在焊接结构寿命评估时,需要综合考虑这2个影响因素。     

基于多层线性模型的铝合金大气腐蚀规律研究

目的 针对不同地区铝合金大气腐蚀差异性和样本数据利用不充分的问题,构建精度更高的铝合金大气腐蚀模型,研究铝合金在不同环境中的大气腐蚀规律。方法 基于多层线性模型,构建具备层次结构的腐蚀率模型。以某型号铝合金腐蚀数据为研究对象,逐步建立零模型、随机系数回归模型、完整模型探究大气腐蚀规律,并进行预测评估。结果 通过交叉验证进行模型评估,多层线性模型(MSE=0.001 3)优于幂函数回归(MSE=0.005 5),远优于线性回归(MSE=0.031 6),模型预测精度提升。多层线性模型能有效分解总方差,增强了模型的可解释性。结论 多层线性模型有效结合铝合金腐蚀数据区域差异性特征,能表征大气腐蚀规律,具有一定的实用价值。     

3D打印铝合金液冷板在冷却液中的静态腐蚀

目的 对比3D打印铝合金液冷板材料经不同表面处理后在冷却液中的静态腐蚀情况,并预测静态腐蚀速率。方法 通过pH值测试、腐蚀表面形貌分析来监测冷却液和铝合金的变化,通过电化学方法测试样件的腐蚀动力学参数,通过质量损失试验测量材料的腐蚀速率和年腐蚀深度,通过EDS分析腐蚀产物。结果 所有试验组冷却液pH均整体呈下降趋势。在试样表面可以观测到明显的腐蚀现象,集中发生于试样表面的缺陷位置。不同表面处理的样件,其腐蚀速率不同,差异最大可达16倍。冷却液中的有效缓蚀成分参与了试样表面腐蚀产物膜的形成,在表面沉积了P、Ca等元素。结论 3D打印成形铝合金材料在冷却液中的年腐蚀深度整体较小,其耐蚀性良好,进行液态磨粒抛光或酸洗处理能降低研究材料在冷却液中的静态腐蚀速率。     

不同离子注入工艺对45CrMoVE结构钢性能影响研究

目的 通过分析不同元素离子注入对结构钢耐腐蚀能力及力学性能的影响,筛选出最佳注入元素,以改善45CrMoVE结构钢的表面组成,提高其耐腐蚀性能。方法 基于前期研究工艺,开展Mo、Co、Ta、Ti等离子注入技术研究。将注入离子后的结构钢试样放入NaCl溶液中,分析不同元素离子注入对结构钢腐蚀电位的影响,结合盐雾腐蚀试验,研究不同离子注入对结构钢耐腐蚀性能的影响,同时结合X射线衍射技术和力学性能测试,对结构钢试样表面层的物相进行分析,研究离子注入对结构钢力学性能的影响。结果 氯化钠溶液在注入Mo离子后的自然腐蚀电位最高、最正,当基体材料中注入的Mo剂量为3×10¹⁷atoms/cm²时,腐蚀电位接近0.5 V,腐蚀电流最小。注入Mo离子后,试片的耐盐雾腐蚀性能最好。Mo离子与结构钢中的C原子相结合,在结构钢表面层形成较多的MoC和Mo2C等碳化物,提高了结构钢的耐腐蚀性能。离子注入层厚度尺寸小,注入离子后基本不改变基体材料的表面形貌和宏观力学性能。结论 离子注入能够有效改善结构钢的耐腐蚀性能,对于45CrMoVE结构钢试样,当注入3×10¹⁷atoms/cm²剂量的Mo离子、注入能量为130 keV时,离子注入对45CrMoVE结构钢耐腐蚀能力的改善效果最佳。     

Q345钢在不同pH值人工海水中的电偶腐蚀行为研究

目的 研究不同pH值的人工海水环境中电偶腐蚀对金属的影响。方法 利用自行设计的可拆卸电极,采用浸泡法和电化学方法,结合宏观和微观腐蚀形貌,对Q345钢在不同pH人工海水中的电偶腐蚀行为进行分析。结果 在浸泡初期,不同pH值海水环境中电连接电极间的电位差相差较小,不易发生电偶腐蚀;浸泡至14 d,电极间的电位差相差较大,这表明不同电连接电极之间发生明显的电偶腐蚀。与自腐蚀相比,pH为7.50和8.40的电偶腐蚀的腐蚀电位较大,腐蚀电流密度较小,腐蚀产物膜电阻Rp较大,说明在pH值为7.50和8.40时,电连接电极间的腐蚀以自腐蚀为主。在pH值为7.80和8.70时,电连接电极间发生明显的电偶腐蚀。自腐蚀电极表面的腐蚀产物较少,锈层结构疏松。电偶腐蚀中,在pH为7.50和8.40的电极表面的腐蚀产物较少,锈层结构致密;pH为7.80和8.70的电极表面的腐蚀产物较多,锈层结构比较疏松。结论 通过研究2种腐蚀行为的差异,分析pH值的不同对电偶腐蚀的影响,为海洋环境金属材料的腐蚀防护提供数据支持。     

飞机继电器腐蚀防护与控制要求

为解决飞机继电器因腐蚀而导致性能退化甚至失效的问题,从飞机继电器的设计、制造、检查和修理等方面提出腐蚀防护与控制要求.首先,针对继电器的使用环境、腐蚀特点,在继电器常见腐蚀失效模式基础上,提出了继电器腐蚀防护与控制的一般要求;其次,从材料选择、表面防护、密封设计、零件加工和装配工艺等方面提出腐蚀防护设计和制造要求;再次,按照检查准备、检查程序、检查标准、电气性能检查、腐蚀修理等步骤,研究制定了飞机继电器腐蚀检查与修理要求;最后,结合飞机日益严峻的腐蚀损伤现状,对继电器在使用过程中的腐蚀预防与控制方法进行了探索研究.     

飞机结构腐蚀监测技术现状及发展趋势

简要介绍了腐蚀监测技术的分类,阐述了飞机结构腐蚀监测几种常用技术的工作原理,从技术角度分析了其优缺点,重点介绍了新型腐蚀监测系统的研发及其应用现状,根据我国飞机使用特点与工程实际情况,阐明了腐蚀监测技术的发展及主要应用方向。     

基于边界元方法的缓蚀剂对结构电偶腐蚀缓蚀效果研究

目的研究THFS-10软膜缓蚀剂和THFS-15长效硬膜缓蚀剂在海洋环境下对于海军某型装备结构电偶腐蚀的缓蚀效果。方法采用等效浸泡测量法,得到ZL115-T5铸铝合金、30Cr Mn Si A钢以及C41500海军黄铜在不同条件下的极化曲线和交流阻抗谱。以此为边界条件,基于边界元方法,对涂覆缓蚀剂后结构的电偶腐蚀行为进行仿真,对比分析两种缓蚀剂对该异种金属连接结构电偶腐蚀的缓蚀效果。结果 THFS-15能够显著减轻上述三种不同材料偶合时的电偶腐蚀,THFS-10则在在一定程度上加速了三者之间的电偶腐蚀。结论根据仿真结果,给出了THFS-10和THFS-15两种缓蚀剂的具体使用建议和注意事项。     

低铬油套管钢材在不同工况下的腐蚀规律研究

目的 研究低铬油套管钢材在不同腐蚀环境中的腐蚀特征。方法 采用高温高压动态反应釜对1Cr、3Cr这2种常用低铬油套管钢材进行纯CO2、CO2和低浓度H2S共存条件下的腐蚀试验。结果 温度在40~80 ℃条件下,各种钢材的腐蚀速率随着温度的升高而变大。加入低浓度H2S后,可以抑制CO2腐蚀,且随着温度升高,抑制性逐渐减弱。分析认为,在单独CO2环境以及CO2和低浓度H2S共存的环境中,1Cr、3Cr钢表面出现铬富集现象,形成的Cr(OH)3膜保护基底。同时,在CO2和低浓度H2S共存的环境中,1Cr、3Cr钢表面形成致密的FeS产物膜有助于保护基底,抵抗Cl^－侵蚀。结论 低Cr钢表面因铬的富集形成钝化膜,能有效抑制油套管的腐蚀速率,以上研究成果对CO2和低浓度H2S环境中的腐蚀理论以及油田油套管材料合理选择均有一定指导意义。     

输电导线的腐蚀动力学规律研究

基于宁波地区加速腐蚀试验环境谱,对输电导线铝单丝进行加速腐蚀试验,统计分析了腐蚀质量损失和腐蚀深度,得到了宁波地区输电导线的腐蚀动力学规律。试验结果表明,年腐蚀质量损失速率在第3年达到最大,而年腐蚀深度速率在第5年达到最大,说明第3年后铝丝的腐蚀主要向深度方向发展。     

安徽省内电网设备常用钢材大气腐蚀试验研究

目的针对在安徽省内H1、R1及T28三个站点自然环境下暴露1年后的Q235、40Cr及镀锌钢,开展腐蚀速率、腐蚀产物及腐蚀层形貌的研究,探讨其大气腐蚀机理。方法采用称量法计算腐蚀质量损失,通过光学及电子显微镜法观察腐蚀层表面及截面形貌,用电子能谱仪测试微区成分,用X-射线衍射法测试腐蚀层的物相构成。结果 Q235、40Cr的大气腐蚀产物为Fe OOH、Fe3O4、Fe(OH)3及FeSO4,镀锌钢则为Zn O及Zn SO4。Q235、40Cr腐蚀层表面分布着绒球状的α-FeOOH及片状的γ-FeOOH,镀锌钢大气腐蚀层致密,但T28站点镀锌钢表面形成点状的腐蚀坑,腐蚀防护能力降低。结论同一站点三种钢腐蚀速率大小次序为40CrQ235镀锌钢,站点R1钢的腐蚀速率最大,站点T28的腐蚀速率最小。     

硫磺回收装置腐蚀机理与防护分析

目的对硫磺回收装置的腐蚀机理进行细化研究。方法研究NH4HS垢下腐蚀、CO2-H2O腐蚀、H2S-H2O腐蚀、H2SO4/H2SO3腐蚀、硫高温腐蚀等几种腐蚀情形,为预防设备管线腐蚀提供相应的理论依据,并且通过硫磺回收装置的液硫及管线腐蚀、高温掺和阀腐蚀、阀门腐蚀及点火枪部位腐蚀等典型案例进行详尽分析。结果通过能谱(EDS)对现场损坏管线分析得知,在液硫界面产生的氧、碳、硫等腐蚀产物导致液硫池蒸汽管线和伴热管腐蚀断裂、液硫泵壳腐蚀。该部分腐蚀产物与液硫池中的水发生反应,生成多种酸(硫酸、亚硫酸等)造成腐蚀。随着液位逐渐升高,腐蚀范围不断上升和扩大。结论由于高温掺和阀阀芯基本处于800~1000℃的高温环境中,大量的单质硫、二氧化硫、硫化氢及有机硫物质在高温环境中,形成高速气流,设备经过高速气流的冲刷,造成严重的腐蚀。同时NH4HS结晶在阀门或点火枪部位析出,在流速较低的部位发生沉积,导致设备功能下降和电化学垢下腐蚀。通过分析硫磺回收装置的工艺原理、腐蚀机理及腐蚀现状,结合具体案例分析,提出相对应的防护措施。     

X70钢在包头土壤环境中的腐蚀规律研究

通过在内蒙古包头土壤中室内埋设试样的方法,考察了土壤温度、含水量以及埋设时间对X70钢腐蚀情况的影响,利用失重法和电化学极化曲线方法测定了腐蚀速率.通过SEM和EDS对腐蚀形貌和腐蚀产物进行了观察与分析.实验结果表明,腐蚀速率在埋设60天内一直没有达到稳定,并随温度的升高而增加,在45℃、10%含水量土壤中埋设15天时达最大值;腐蚀程度随时间的延长而加剧;当埋设时间和温度相同时,X70钢在10%含水量土壤中腐蚀严重,在20%含水量的包头土壤中腐蚀轻微;X70钢的腐蚀机理主要是均匀腐蚀和点蚀,腐蚀产物主要为Fe的氧化物.     

变电站大气环境腐蚀参数自动检测仪研制及应用

目的通过自主研发的大气环境腐蚀参数自动检测仪,监测并积累变电站大气腐蚀数据,判断大气腐蚀性,为变电站选择腐蚀与防护手段,提供数据支持和依据。方法依据变电站大气腐蚀研究的最新理论成果,参考最新国家标准,将影响变电站腐蚀因素的各参数整合,选择国内外最先进的传感器,根据实际工况要求,研制了一台基于变电站环境的大气腐蚀参数检测仪。结果仪器的各项技术指标均达到设计要求,能够满足现场要求,可以根据变电站设备材质要求,定制腐蚀传感器。结论通过在国家大气腐蚀网站(沈阳站)、浙江电力公司所属变电站的测试,研制的大气环境腐蚀参数自动检测仪能够实时采集影响腐蚀的各影响因子的参数值,满足未来腐蚀监测仪器、装备多参数、智能化的要求。     

海洋环境下金属腐蚀评估与预测研究现状

围绕金属在海洋环境中所面临的腐蚀问题,概述了金属海洋环境腐蚀评估与预测研究现状。首先,探讨了海洋环境中多种化学、物理和生物因素对金属腐蚀的影响,归纳总结了当前常用的金属腐蚀评估方法,涵盖基于试验和检测结果、仿真计算和大数据分析的评估方法。此外,全面综述了现有经验式、基于物理机制以及数据驱动的金属腐蚀预测模型的特点及应用现状,提出了未来金属海洋环境腐蚀评估和预测的研究方向。