神经网络在海水腐蚀预测中的应用

根据我国材料自然环境腐蚀网站长期以来积累的海水腐蚀数据,采用BP人工神经网络算法,建立了碳钢及低合金钢的海水腐蚀预测模型.该模型以合金成分、环境因素为输入参数,以平均腐蚀速率为输出参数.以碳钢、低合金钢的17种钢种在青岛、厦门、榆林海水腐蚀试验站16年腐蚀数据建模.选定A3钢与10CrCuSiV在以上三地16年的腐蚀数据为验证样本.结果表明该网络具有良好的预测精度,能够正确反映海水环境腐蚀性因素及金属材料腐蚀暴露时间与其腐蚀速率的关系,用于碳钢及低合金钢在海洋全浸环境中的腐蚀预测.     

微弧氧化6061铝合金的腐蚀行为研究

采用室内海水浸泡试验、电偶试验等方法研究了6061铝合金微弧氧化层厚度和封孔处理对其耐海水腐蚀性能的影响。试验发现,微弧氧化后,铝合金在海水中的腐蚀形貌为点蚀,封孔处理可明显抑制点蚀的发生,厚度变化对耐蚀性影响不大。与铜合金偶合后,微弧氧化铝合金的腐蚀速率增加,因此在实际使用中应尽量避免这2种材料的电接触。     

海水环境生物腐蚀污损与防护

以海水环境生物腐蚀污损与防护为中心,就国内外与其相关的报道进行综述分析,并提出建议。首先,分析污损生物的分布与特征,得出污损生物群落的组成和结构对海域、季节、水深、工程结构类型等的依赖性,突出海水环境生物腐蚀污损的复杂性。然后,解析生物附着污损对海水环境腐蚀速率的影响,突出附着生物是导致金属材料腐蚀速率增大的重要因子。再次,介绍海水环境生物腐蚀污损防护技术的现状,分析主要防护技术的优缺点,并展示其在不同行业的联用。最后,提出对海水环境生物腐蚀污损研究工作的建议,包括建立各海域的生物腐蚀污损数据库、大力研制发展绿色生物腐蚀污损控制技术、加强对海洋生物腐蚀污损基础性研究工作的投入、尽快建立海洋生物腐蚀评价标准和规范等。     

45#钢和Q235在不同水环境中的腐蚀行为研究

目的研究碳钢在不同水环境条件下的腐蚀行为。方法通过开展45#钢及Q235两种典型的碳钢材料在淡海水交替、海水及淡水自然环境下2年的暴露试验,将三种环境下材料的腐蚀形貌、腐蚀速率进行对比,总结3种材料在不同水环境下的腐蚀规律,对其腐蚀机理进行了简要的探讨,并对其长周期的腐蚀行为进行预测。结果对45#钢来说,淡海水环境对其的影响是海水环境下的92%,淡水环境的影响是海水环境下的46%;对Q235来说,淡海水环境对其的影响是海水环境下的88%,淡水环境的影响是海水环境的53%。结论碳钢在海水环境下耐蚀性最差,在淡海水交替自然环境下次之,在淡水环境下的耐蚀性能最好。     

船舶海水管路冲刷腐蚀仿真分析及预测

目的 获取船舶海水管路系统中弯管在不同因素影响下的冲刷腐蚀规律,预测其冲刷腐蚀速率.方法 采用试验测试和数值仿真相结合的方法,研究管路系统中弯管在不同海水流速、管径、弯径比影响下的冲刷腐蚀规律,采用灰色关联分析各因素对冲刷腐蚀影响的严重程度,最后建立冲刷腐蚀速率预测方程.结果 随流速增加,最大冲刷腐蚀速率先增大、后趋于平稳;随管径增加,管壁最大冲刷腐蚀速率逐渐减小;随弯径比增加,管壁最大冲刷腐蚀速率先减小后略有增加.不同因素对冲刷腐蚀速率影响的严重程度由大到小为弯径比、流速、管径.结论 数值仿真方法可快速获取管路参数变化对冲刷腐蚀速率的影响,基于仿真结果建立的冲刷腐蚀速率预测方程可以很好地预测不同因素影响下的弯管冲刷腐蚀,有较高的预测精度.     

10CrNi3MoV船用钢港口环境腐蚀行为对比研究

目的对比研究10CrNi3MoV船用钢在我国黄海、东海和南海海域具有代表性的港口海水环境中的腐蚀行为。方法在青岛、舟山和三亚港口进行10CrNi3MoV船用钢的实海暴露实验,通过腐蚀形貌观察、腐蚀速率和点蚀深度测量,结合各海域环境因素的监测和腐蚀产物成分的XRD分析,研究材料暴露0.5a的腐蚀规律和腐蚀机制。结果 10CrNi3MoV钢在青岛港口主要发生均匀腐蚀,在舟山和三亚港口以点蚀为主要腐蚀形式。10CrNi3MoV钢腐蚀速率受温度、盐度、溶氧量和泥沙冲刷综合作用的影响,随港口纬度的降低,材料腐蚀速率增大。附着海生物是影响10CrNi3MoV钢点蚀的重要因素,材料在附着率高的三亚和舟山港口具有更高的点蚀深度。结论附着区与非附着区形成的电偶效应使阴阳极反应界面分离,具有保护性的α-FeOOH的阴极去极化加快了附着海生物闭塞区的阳极溶解。     

E420在南海岛礁海水环境腐蚀行为规律研究

目的 研究E420低合金钢材料在南海岛礁海水环境中的腐蚀行为规律。方法 通过外场暴露试验,分析E420钢在南海岛礁飞溅、潮差和全浸区带暴露0.5、1、1.5、2 a后的腐蚀形貌与动力学规律,并建立腐蚀速率灰色预测模型GM(1,1)。结果 随暴露周期的延长,南海岛礁不同海水区带环境下,E420的腐蚀速率呈下降趋势,点蚀深度则整体达到一个较高的水平。飞溅区腐蚀速率数值最大,远大于一般海域,潮差次之,全浸最小。灰色模型GM(1,1)的腐蚀速率预测值与实测值相对误差低于25%。结论 南海岛礁不同海水区带E420腐蚀严重,以飞溅尤为严酷,锈层防护作用有限。腐蚀随时间倾向于不均匀发展。灰色模型GM(1,1)用于预测岛礁海水环境腐蚀可以取得较好的结果?     

铝及铝合金在自然水环境中的腐蚀行为对比研究

目的 分析研究铝及铝合金在自然水环境中的腐蚀行为。方法 通过开展LM3纯铝、5083铝、LF6M去包铝及带包铝在淡海水交替、海水及淡水自然环境下2 a的暴露试验,将3种环境下材料的腐蚀形貌、腐蚀速率进行对比。总结4种铝及铝合金材料在不同水环境下的腐蚀规律,对其腐蚀机理进行简要的探讨,并对其长周期的腐蚀行为进行预测。结果 通过对4种材料局部腐蚀协同影响因子(b)的对比可以发现,淡水环境对LM3纯铝局部腐蚀的影响最大,淡海水环境对5083铝合金局部腐蚀影响最大,淡水及淡海水环境对2种LF6M铝合金材料局部腐蚀的影响都很大。结论 5083、LF6M带包铝及去包铝,在淡海水交替自然环境下的耐蚀性能最差,LM3纯铝在淡水环境下耐蚀性能最差。     

铜及铜合金在淡海水交替自然环境条件下的腐蚀行为研究

目的研究铜及铜合金在淡海水交替条件下的腐蚀行为。方法通过开展TUP纯铜、B10与B30铜合金3种典型的铜及铜合金在淡海水交替、海水及淡水自然环境下2年的暴露试验,将三种环境下材料的腐蚀形貌、腐蚀速率进行对比,总结3种材料在不同水环境下的腐蚀规律,对其腐蚀机理进行简要的探讨,并对其长周期的腐蚀行为进行预测。结果对TUP纯铜来说,淡海水环境对TUP纯铜的影响是海水环境的1.66倍,对B30铜合金来说,淡海水环境对其影响是海水环境的2.07倍,而对于B10铜合金,淡海水环境是海水环境的2.17倍。结论从耐蚀性上来看,铜及合金在淡海水交替自然环境下耐蚀性能最差,海水自然环境下次之,在淡水环境下的耐蚀性能最好,自然环境中水的流速越快,会加重铜及合金的腐蚀。     

高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展速率与电位关系研究

采用恒电位仪监测了高强钢在质量分数为3.5%的NaCl溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展期间的开路电位,研究了腐蚀疲劳裂纹扩展速率与开路电位变化值之间的关系,同时建立了它们之间的关系模型,腐蚀疲劳裂纹扩展速率的对数与开路电位变化值之间呈线性关系.     

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。     

室内与实海环境中B10铜镍合金海水全浸腐蚀研究

目的研究B10铜镍合金在青岛港口海水全浸区的腐蚀规律。方法进行室内模拟海水全浸试验以及港口海域实海全浸试验,利用三维视频拍照、电化学测试和失重分析等手段,对比分析了B10铜镍合金在海水全浸环境中的腐蚀形貌、腐蚀速率以及点蚀深度。结果室内模拟环境中,随着浸泡周期增长,B10铜镍合金点蚀深度有增大趋势;实海环境中B10铜镍合金180 d腐蚀速率和点蚀深度均小于室内模拟环境;室内模拟环境中,B10铜镍合金的主要腐蚀产物为Cu_2O和Cu_2(OH)_3Cl和Cu(OH)_2组成。较高含量的Cu_2O对海生物污损起到抑制作用。结论由于海水环境不同,B10铜镍合金在室内模拟试验与实海试验中腐蚀形貌、腐蚀速率和点蚀深度均存在明显差异。     

钢筋混凝土实际海洋环境下的腐蚀

目的研究钢筋混凝土在实际海洋环境中的腐蚀行为。方法记录浸泡在青岛水域1 a时间内钢筋混凝土表面生物的附着情况,并通过XRD等测试手段分析海洋环境中的污损生物对混凝土基体表面组分腐蚀行为的影响。通过测试氯离子含量,监测钢筋在实际海洋环境下的临界氯离子含量,同时通过动电位极化,比较钢筋在海水中腐蚀1 a的点蚀电位和极化电阻等电化学参数,通过SEM观察钢筋表面腐蚀形貌,监测钢筋的腐蚀情况。结果海洋污损生物导致重金属元素在混凝土表层富集,钢筋混凝土在实际海洋环境下的临界氯离子含量为0.375%,钢筋混凝土在实际海洋环境下180 d钝化状态消失,产生局部腐蚀。结论海水中的生物主要是对混凝土表层的物质产生了影响,但并未对钢筋的腐蚀产生影响。导致钢筋产生腐蚀的主要因素在于氯离子的渗透。     

铜合金实验室试验与实海挂片结果的比较与分析

目的比较实验室试验结果与实海挂片结果对B10和H62两种铜合金腐蚀性能评价的异同之处。方法采用线性极化、电化学阻抗、显微形貌观察等,比较两种铜合金在实验室模拟海水中的的腐蚀速率、点蚀倾向,结合反应机理、腐蚀形貌、环境等外部因素,分析导致实验室与实海环境下出现差异的原因。结果除榆林海域外,实海挂片与实验室结果都表明,B10试样的平均腐蚀速率小于H62。B10和H62两种铜合金随温度升高腐蚀速率增大,在实验室和实海情况下表现出一致性,且平均腐蚀速率都随浸泡时间的延长而降低。结论在实海环境中,温度不是影响点蚀的主要因素,微生物等其他环境因素会对点蚀产生较大影响。     

天然海水中铜离子的添加对EH40钢腐蚀的影响

目的 研究天然海水中添加1.5、15 mmol/L铜离子对EH40钢腐蚀速率、腐蚀产物形貌及成分的影响规律,并揭示其作用机制.方法 采用天然海水实验室挂片的方式进行4周的腐蚀实验,定期对试样进行表征,并检测海水环境参数.结果 在海水中添加1.5、15 mmol/L铜离子后,EH40钢的腐蚀速率加快,同时表面腐蚀产物出现特殊分层现象,并包含铜单质层.结论 海水中添加1.5、15 mmol/L铜离子,对EH40钢腐蚀的促进作用主要通过三种机制,铜离子水解形成酸性腐蚀环境、铁和铜离子的置换反应消耗试样基体、Fe-Cu电偶腐蚀池加速阳极铁的溶解.     

环境因素对B10铜镍合金耐蚀性的影响

通过环境扫描电镜、扫描探针显微镜、交流阻抗谱、动电位极化测试,考察了温度、pH值、Cl-含量等因素对B10铜镍合金耐海水腐蚀性能的影响。结果表明,在0～60℃范围内,温度升高,B10腐蚀加速;B10在强碱性环境中的腐蚀受到OH-的抑制;Cl-含量升高阻碍氧化膜的生成,降低B10的耐蚀性;海水流速高于3 m/s后,B10耐冲刷腐蚀的能力急剧降低,且含砂海水的冲刷对该材料的破坏作用更为显著。     

基于故障树理论的舰船海水管系腐蚀失效原因分析及应用

针对某型船板式冷却器B10海水管路频繁穿孔漏水问题,本文基于故障树分析理论,以故障海水管路的腐蚀环境、腐蚀形貌和腐蚀机理为层次,将可能导致海水管路穿孔漏水的各种因素作为底事件列出,通过逻辑联系形成上述问题管路的故障树模型。在逐一分析故障树各项底事件的发生原因和典型表现后,将故障原因定位为B10管路与冷却器钛合金板片之间发生异种金属电偶腐蚀,并进行了原理复现,以验证分析的正确性,最终提出包括增加电绝缘组件在内的一系列治理措施,在船上实施后,取得了较好的治理效果。该分析方法可为各类舰船海水管路腐蚀问题的分析定位和治理防护提供借鉴。