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。     

钛合金和95~#钢的电偶腐蚀研究

目的研究3%(以质量分数计)NaCl溶液中钛合金与95#钢的面积比以及它们之间的偶对间距对95#钢的电偶腐蚀行为。方法测量不同阴阳极面积比和不同偶对间距的电偶电流密度、电偶电位曲以及钢的腐蚀速率。结果偶对间距从24 mm减少到12 mm,降低50%,而腐蚀速率约增加34~45倍。结论电偶腐蚀速率随阴阳极面积比的增大而升高,随着偶对间距的增大而降低。     

不锈钢与船体钢在海水中的电偶腐蚀行为研究

目的 研究不锈钢与船体钢在天然海水中的电偶腐蚀行为,为不锈钢的应用提供数据支撑。方法 利用电化学设备研究不锈钢与船体钢在天然海水中的自腐蚀和电偶腐蚀行为,并结合质量损失和腐蚀形貌研究阴阳极面积比对电偶腐蚀敏感性的影响。结果 2种金属的自腐蚀电位相差600 mV,电偶腐蚀倾向严重。当二者发生电偶腐蚀时,不锈钢作阴极,船体钢作阳极。随着不锈钢与船体钢阴阳极面积比的减小,船体钢的腐蚀速率和平均腐蚀深度减小,不锈钢的腐蚀形貌则不受面积比的影响。结论 在实际工程中,可通过增加阳极材料面积的方法来降低电偶腐蚀效应的影响。     

7B04铝合金和30CrMnSiA钢短期腐蚀的电化学行为研究

目的研究7B04铝合金和30CrMnSiA合金钢试样的电化学性能。方法采用电化学实验、扫描电子显微镜(SEM)、腐蚀坑深度测试分别对7B04铝合金和30CrMnSiA合金钢试样在是否经过天然海水浸泡的情况下进行测试分析,得到微观腐蚀形貌和腐蚀坑深度以及试样表面不带锈和带锈时的电化学性能。结果随着Na Cl浓度增大,7B04铝合金和30CrMnSiA钢的自腐蚀电流变大,两者之间存在明显的电位差,接触后会发生电偶腐蚀。电偶电流与阴阳极面积比和Na Cl浓度有关,阴阳极面积比增大或Na Cl浓度升高均会导致电偶效应增强。经过海水短期浸泡后,7B04铝合金表面的锈层不仅没有起到抑制腐蚀的作用,反而使自腐蚀加重,但电偶效应确实有所减弱。结论沿海设备在使用过程中应竭力避免铝合金在锈层下工作。     

异种结构材料电偶腐蚀及防护技术的研究现状及发展方向

从包括阴阳极、电位、偶对间距在内的材料自身因素,以及包括含氧量、温度、流动状态在内的环境因素两个方面,综述了异种结构材料电偶腐蚀的主要影响因素。探讨了目前国内外针对异种结构材料电偶腐蚀预防措施的研究现状,对比了国内外针对设计制造阶段和服役使用阶段的不同电偶腐蚀预防措施,最后指出我国在电偶腐蚀预防方面,规范、标准和措施匮乏以及存在的其他问题,并为接下来电偶腐蚀及防护技术的发展方向提出了建议,指出需要进一步研究实际结构因素对异种材料电偶腐蚀的影响机理和规律,并提出典型耦接件的腐蚀防护技术途径。     

海水管系中异种金属管道耦接腐蚀模拟研究

目的 研究船舶海水管系中常见异种金属管道之间的电偶腐蚀问题。方法 使用COMSOL Multiphysics软件,模拟研究紫铜(TP2Y)/#20钢、B10铜合金/921A钢、921A钢/锡青铜(XQT)耦接管道在3.5% NaCl溶液中管道内表面的电位、电流密度分布规律及耦接60 d后的电偶腐蚀状况。结果 异种金属管道耦接情况时,紫铜、B10铜以及锡青铜管道作为电偶腐蚀偶对中的阴极而受到保护,20号钢和921A钢管道为阳极,发生电偶腐蚀。当紫铜/20号钢管道耦接时,紫铜管道受保护长度距离耦接处约425 mm,而20号钢管道的电偶腐蚀长度距法兰耦接处约500 mm;当B10铜合金/921A 钢耦接时,B10铜合金管道受保护长度约500 mm,921A 钢管道受到电偶腐蚀的长度约780 mm;当921A 钢/锡青铜管道耦接时,锡青铜管道受保护长度约620 mm,而921A 钢管道电偶腐蚀长度约820 mm。模拟结果还表明,当耦接时间达60 d后,紫铜与20号钢管道耦接时,20号钢管道内壁靠近处的腐蚀深度最大约为5.57 μm;B10与921A钢管道耦接时,921A钢管道内壁的腐蚀深度达到8.31 μm;锡青铜与921A钢管道耦接时,921A钢管道内壁的腐蚀深度最大约为8.48 μm。结论 异种金属管道的电偶腐蚀与异种金属之间的电位差密切相关。同时,在电偶腐蚀过程中,还易造成管道电位宏观分布的不均匀性,最终可能形成宏观电位差导致的腐蚀问题。     

三种流速下高强钢与微弧氧化钛电偶腐蚀研究

目的研究三种流速下微弧氧化钛和高强钢的电偶腐蚀行为。方法在面积比为1:1情况下进行1,3,7 m/s流速下的电化学测试和电偶腐蚀试验研究。结果随着流速的增大,偶合电流、总腐蚀速率和电偶腐蚀速率增大。当流速为7 m/s时,高强钢总腐蚀速率和电偶腐蚀速率分别达到8.64 mm/a和0.39 mm/a,与静态相比分别增大146倍和15.6倍,与1 m/s流速下相比分别增大8.6倍和5倍。结论在面积比为1:1时,冲刷腐蚀速率远大于电偶腐蚀速率。     

假交替单胞菌对EH40/B10电偶腐蚀的影响

目的研究假交替单胞菌(Pseudoalteromonassp.,P.sp.)对EH40/B10电偶腐蚀的影响。方法利用电化学工作站测试EH40/B10电偶电流、电偶电位及开路电位,利用扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜分别观察浸泡21天后EH40、B10表面的腐蚀形貌和生物膜,并且测定体系的溶解氧浓度、pH和P.sp.的数量。结果无菌体系的电偶电流远大于有菌体系,无菌体系的理论驱动电压也大于有菌体系。从腐蚀形貌来看,无菌体系中偶接B10比未偶接腐蚀得轻,而在有菌体系中是否偶接对EH40和B10的腐蚀形貌影响不大。无菌体系的溶解氧浓度远高于有菌体系,且有菌体系的pH比无菌体系低。结论 EH40/B10在无菌体系中的电偶腐蚀速率远大于在有菌体系,主要是因为P.sp.呼吸作用消耗氧气以及在电极表面形成生物膜从而抑制了电偶腐蚀。此外,在无菌体系中偶接B10受到了阴极保护,比未偶接腐蚀得轻,而在有菌体系中,是否偶接对EH40和B10的腐蚀影响不大,电偶腐蚀效应不明显。     

海洋环境下7A52铝合金电偶腐蚀行为研究

通过电偶序测试,对3.5%（质量分数）NaCl水溶液中7A52的腐蚀倾向进行了预测;通过对不同金属耦合的电偶电流与电偶电压的测试,验证了阳极电偶腐蚀效应,得到了电偶腐蚀过程受阴极控制的结论;通过对7A52与5A06在不同面积比情况下偶合电偶电流的测试,发现电偶电流与面积比呈线性关系。     

低含H2S工况下110SS的超临界CO2腐蚀行为

目的明确低含H2S工况下,110SS钢在超临界CO2相中的适用性及腐蚀行为。方法利用高温高压反应釜对高温高压低含H2S气井的井底腐蚀工况进行模拟,采用腐蚀失重法获取腐蚀速率,结合激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)对腐蚀行为进行分析研究。结果在141℃、13.3 MPa CO2分压、1.33 kPa H2S分压工况下,110SS在含饱和水的超临界中均呈现均匀腐蚀特征,腐蚀速率为0.017 mm/a,腐蚀轻微,CO2腐蚀占主导地位。基体表面腐蚀产物膜分布并不均匀,呈水珠状分布,产物膜为单层结构,腐蚀产物以碳酸亚铁为主,含少量H2S腐蚀产物,且H2S腐蚀多集中于水珠状区域内部。腐蚀产物膜由不连续的晶粒构成,部分部位基体直接暴露于腐蚀性介质中,对基体的保护有限。结论以0.125 mm/a作为油套管选材标准,对于仅含凝析水,无积水问题的气井,可选用110SS管材作为油套管材质(温度≤141℃,CO2分压≤13.3 MPa,H2S分压≤1.33 kPa,Cl^–质量浓度≤4646 mg/L)。     

硬膜缓蚀剂对钛合金紧固件电偶腐蚀的防护作用研究

目的 研究YTF-3硬膜缓蚀剂对由TC4螺栓、不锈钢螺母、7050铝合金及TC4钛合金夹层板组成的组件电偶腐蚀的影响作用。方法 利用硬膜缓蚀剂对钛合金紧固件和夹层板进行整体腐蚀防护处理,并通过盐雾加速腐蚀试验。将齿轮槽螺栓与无耳托板自锁螺母安装连接后,进行自然环境加速腐蚀试验,腐蚀后对螺栓螺母以及夹层板的腐蚀情况进行拍照检查,采用图像处理方式对腐蚀情况进行评价,并通过室温拉伸试验对钛合金螺栓腐蚀前后的力学性能情况进行对比分析。结果 经过腐蚀试验后,TC4螺栓和铝合金组件刷涂缓蚀剂区域比未刷涂缓蚀剂区域的平均腐蚀面积要小。不锈钢螺母与TC4钛合金组件刷涂缓蚀剂区域出现明显褶皱和破损现象。对比了试验前后钛合金螺栓的最大拉断载荷,发现降幅仅为0.5%。结论 铝合金夹层板会遭受电偶腐蚀,而YTF-3缓蚀剂可以有效隔绝腐蚀介质渗入固定间隙,大幅缓解电偶腐蚀,而钛合金螺栓在加速腐蚀试验中并未发生明显的腐蚀,并且力学性能无明显改变。     

严酷环境下飞机典型结构异种材料电偶腐蚀特点与防护对策

介绍了电偶腐蚀的原理,以飞机结构上容易出现的三种电偶腐蚀(碳纤维增强环氧复合材料-铝合金、钛合金-铝合金、铝合金-不锈钢)为例,对目前关于这三种电偶腐蚀的研究进行了综述,分析了电偶腐蚀的环境影响因素,综述了耦合材料的失效特点和形式,探讨了利用阻隔、涂层和缓蚀剂等手段减缓和防止电偶的防护措施,指出利用微区测试技术、联合多种研究手段和复合环境因素在研究电偶腐蚀方面的重要性。在多因素条件下,设计模拟耦合件的试验,有利于模拟实际工况的特征。     

模拟海水管路的电偶效应数值仿真研究

目的 研究钛合金模拟海水管路与船体间在不同电连接方式下的电位以及腐蚀电流密度分布,明确防腐措施.方法 针对钛合金模拟海水管路与船体结构,基于有限元建立仿真模型,开展两者的电偶效应数值仿真计算,重点研究两者电连接状态、接触界面绝缘状态和所有结构体单元绝缘状态的电位和电流密度分布情况.结果 在船体钢与钛合金管路系统电连接时...     

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。     

金属材料在天然河水中的腐蚀电位研究

目的弄清金属材料在天然河水中的腐蚀电位变化规律,获得它们的腐蚀电位序。方法利用自行研制的多通道电位自动采集装置,测试金属材料在武汉长江水中的腐蚀电位。结果获得了24种金属材料在天然河水中的腐蚀电位-时间曲线及腐蚀电位序图谱。结论金属材料在天然河水中初期腐蚀电位变化较快,同种类金属腐蚀电位变化规律基本相同,不同种类的金属材料腐蚀电位变化规律不同;金属材料在天然河水中的稳定腐蚀电位从低到高大致为镁阳极、纯锌、铝合金、铸铁、碳钢、低合金钢、铜合金和不锈钢。     

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。     

奥氏体不锈钢紧固件电偶腐蚀原因分析与防护

介绍了奥氏体不锈钢紧固件受湿热环境腐蚀的典型案例,在对304不锈钢与LY12铝合金接触界面上的电偶腐蚀进行失效分析的基础上,进一步讨论了奥氏体不锈钢活化-钝化腐蚀的损伤机理,并提出几种针对性的防护措施。试验表明,存在EMF差的金属连接件经过表面处理后,具有理想的抗腐蚀性能。