新型高强不锈钢在海水中的腐蚀行为研究

目的 确定新型高强不锈钢在海水环境中的耐蚀性能和腐蚀机理。方法 通过海水浸泡试验、动电位极化曲线和电化学交流阻抗测试考察新型高强不锈钢在海水环境中的腐蚀性能,并结合金相显微镜观察、X射线衍射分析(XRD)和X射线光电子能谱(XPS),分析该不锈钢的组织结构和钝化膜组成。结果 新型高强不锈钢在海水中的自腐蚀电位稳定在0.012~0.020 V,点蚀电位为1.10 V,保护电位为0.89 V。海水中浸泡45 d后,电化学阻抗值仍然保持在10⁶ Ω.cm²数量级。这说明钝化膜表面并未出现点蚀的形核,钝化膜仍具有较好的保护性。该不锈钢具有典型的孪晶奥氏体结构,形成的钝化膜表层主要成分为FeOOH、Cr(OH)3等氢氧化物,内层成分主要为Fe3O4、Cr2O3、CrO3、单质Ni,具有较强的钝化膜修复能力。结论 该不锈钢在海水中具有良好的耐蚀性。     

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。     

某型装备用硅橡胶密封圈热氧老化试验与寿命评估

目的 研究某型装备用硅橡胶密封圈在温度影响下的性能退化规律,并进行寿命评估。方法 采用热氧老化加速试验方法,试验过程中模拟橡胶密封圈径向承压状态,通过强化温度试验条件,在90、100、110、120 ℃条件下对硅橡胶密封圈进行加速老化试验。以压缩永久变形率作为参数,对试验后的性能检测数据进行分析与处理,结合Arrhenius模型,以硅橡胶(径压)密封圈压缩永久变形率分别达到10%、20%、30%、40%和50%为密封圈失效临界值指标,外推常温25 ℃时硅橡胶密封圈寿命。结果 加速老化试验后,硅橡胶密封圈的压缩变形率逐渐下降,且温度越高,其压缩变形率下降越快。硅橡胶(径压)密封圈在25 ℃条件下,压缩永久变形率达到10%、20%、30%、40%和50%的贮存寿命分别为1、2.9、5.6、9.1、13.8 a。结论 温度是造成硅橡胶密封圈性能退化的因素之一。文中的试验方法和数据处理方法能有效评估〇型密封圈的寿命。     

高强不锈钢在海水环境中的阴极保护行为研究

目的 研究不同阴极极化电位下高强不锈钢的极化行为,确定某高强不锈钢合理的阴极保护电位区间。方法 通过动电位极化测试以及电化学阻抗测试等电化学测试手段,研究此种高强不锈钢在海水中的阴极反应过程,通过不同极化电位下的恒电位极化测试,结合扫描电子显微镜和能谱仪,观察分析试样表面的腐蚀产物,研究阴极极化电位对高强不锈钢表面阴极产物膜的影响规律,以及对高强不锈钢在海水中的阴极保护效果。结果 动电位极化测试表明,在‒0.50~‒0.90 V,只需要施加很小的阴极电流,就可使极化电位发生显著变化。电化学阻抗谱测试及拟合结果表明,极化电位在‒0.70 V时,电极反应的电荷转移电阻最大,此时腐蚀被完全抑制。恒电位极化测试发现,随着电位负移,极化电流密度整体上呈现先减小、后增大的趋势。用能谱仪分析其表面产物发现,钙镁沉积层的致密度呈现先增加、后降低的趋势。结论 此种高强不锈钢在海水环境中施加阴极电位为‒0.50~‒1.00 V时,可以得到有效保护。     

时效对高导耐热铝合金导线第二相析出及其性能的影响

目的 开展时效过程中61.5%IACS高导耐热铝合金导线析出第二相特性及其电导率与拉伸力学性能变化规律的研究,评价其热稳定性。方法 经过150~230 ℃长达630 h时效,揭示第二相的组成、形态与分布及其对时效态铝合金导线电导率与拉伸力学性能的影响规律。结果 时效态铝合金导线中,颗粒状及针状A13Zr(Y, Er)、A13(Zr(Y)xErl?x)第二相在Al晶内、晶界析出,A13Fe相颗粒弥散分布于Al晶界。伴随着时效过程,铝合金导线的抗拉强度与伸长率先上升、再逐渐下降;同时,铝合金导线的电导率先增大、后逐渐趋于稳定。该趋势随时效温度的升高而越加明显。结论 第二相的析出、长大是影响时效态铝合金导线力学性能及电导率的主要原因。经230 ℃、1 h时效,铝合金导线的强度保持率高达94%,满足GB/T 30551—2014的要求。所有时效态铝合金导线的电导率均高于其初始值,该高导耐热铝合金导线的热稳定性良好。     

锌合金高温阳极在FPSO工艺水舱的性能研究

目的 研究船东指定型号的锌合金牺牲阳极在模拟工艺水舱环境中的电化学性能。方法 参照NACE TM 0190—2012中的电化学测试方法,测试该锌合金阳极在不同模拟环境下的工作电位、电化学容量等,结合舱壁材料的动电位极化测试,评估该阳极在工艺水舱环境中的电化学性能,以及是否满足舱壁阴极保护的要求。结果 在55 ℃模拟溶液中,阳极的工作电位、电化学容量等测试结果均比较满意,所有指标均达到了NACE标准中对锌合金阳极在常温环境中的要求。测试温度为80 ℃时,试样的电化学容量略有下降,工作电位明显正移。环境温度对舱壁材料也产生了明显影响,高温下舱壁试样的自腐蚀电位负移,同时自腐蚀电流增加。结论 在55 ℃的工艺水舱环境下,该锌合金高温阳极满足舱壁的阴极保护需求,但在80 ℃的舱室极限高温下,该阳极不宜长期服役,有欠保护的风险。此外,在实际中,建议定期监测涂层状态和阴极保护电位。     

Al/BN封严涂层在盐雾环境中的腐蚀性能及表面特征研究

目的 研究Al/BN封严涂层在海洋环境下的腐蚀历程。方法 使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电化学等测试方法,对Al/BN封严涂层在盐雾环境中的腐蚀行为、形貌、显微结构、相组成及耐腐蚀等性能进行研究,分析Al/BN封严涂层在盐雾试验中的电化学腐蚀过程。结果 在96 h盐雾试验中,Al/BN封严涂层的腐蚀过程分为2个阶段,分别为孔蚀形成期和孔蚀发展期。在前72 h的盐雾腐蚀时间里,Al/BN封严涂层的腐蚀产物对于孔洞的堵塞越来越严重,自腐蚀电流密度也处于下降状态,表明Al/BN封严涂层的腐蚀产物有效地阻止了腐蚀速度的加剧。在第2阶段,阻抗值有所下降,是因为腐蚀产物龟裂或孔洞内局部酸化造成。结论 Al/BN涂层的腐蚀产物对Al/BN封严涂层的自腐蚀速率有比较大的影响。     

海洋环境耐蚀结构钢研究进展

以海洋装备主体材料钢铁作为研究对象,概述了结构钢在海洋环境下的腐蚀与防护研究进展。叙述了结构钢在海洋环境不同区域的各种因素影响下的腐蚀行为和机理。阐述了耐蚀结构钢材料的研究现状和国内外海洋环境用典型耐蚀低合金钢,目前主要通过微合金化技术和组织调控技术提高合金钢材料的耐蚀性。对比国外相关研究,我国耐蚀结构钢开发相对滞后,除了利用微合金化技术、组织调控技术这2种方法提高结构钢材料的耐蚀性外,采用传统腐蚀研究方法结合基于机器学习技术的新型腐蚀研究方法,挖掘海洋环境因素、材料成分和组织结构因素对结构钢腐蚀速率的影响规律,对加强结构钢腐蚀机理研究、加快新型耐蚀结构钢的开发、延长海洋装备的服役寿命具有重要意义。     

反应堆压力容器钢晶粒取向对辐照硬化的影响

目的 探究反应堆压力容器用钢中晶粒取向与辐照硬化的关系。方法 选用目前在反应堆压力容器中广泛应用的A508-3钢,首先,采用160 keV铁离子对RPV进行室温辐照,辐照损伤分别达0.2、0.5、1.0、10 dpa。然后,通过纳米压痕技术测量辐照前后样品标定区域的硬度。同时,结合电子背散射衍射对辐照前后样品的硬度标定区域进行晶体取向分析。结果 实验对不同晶粒取向的纳米压痕数据进行统计分析,发现当晶粒取向在[001]方向附近时硬度值最大,而当晶粒取向远离[001]方向,即取向距[001]的旋转角从0°增大到90°时,硬度值逐渐减小。结论 揭示了RPV辐照硬化可能存在较强的取向依赖性,为RPV的逆向设计提供基础。     

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。     

航空铝合金点蚀行为微观结构影响因素分析

目的为进一步深入理解铝合金点蚀行为提供理论支持,确定影响铝合金点蚀行为的微观结构因素。方法将铝合金材料于服役环境的点蚀行为视为受众多因素影响的随机过程,基于点蚀电化学腐蚀机理和常体积扩展模型,对影响铝合金点蚀行为因素进行定性和统计分析。结果从铝合金点蚀扩展模型可以看出,影响铝合金点蚀的微观结构因素包括铝合金材料微观组成粒子的尺寸、粒子密度以及微观组成粒子元素的类型。结论铝合金微观粒子尺寸和粒子密度都具有统计特性,可以采用相关分布函数对其分布特性进行统计分析,Cu和Fe粒子对铝合金点蚀行为影响较大。     

沿海地区飞机铝合金部件点蚀坑形成的探讨

通过对铝合金部件服役环境的分析,发现Cl-是加速点蚀的主要 原因之一。根据热力学理论,推导出Al3+等阳离子水解反应的平衡 pH值计算公式,并定性的分析出OCC内溶液的pH值比外部的低, 同时,通过电化学分析,发现OCC内的Cl-是富集的。OCC内这种强 酸性环境可使蚀孔内壁金属处于活性态,大面积阳极氧化膜表面则 处于钝态,从而加速点蚀孔的扩大和加深。     

2205双相不锈钢在淡化海水中的点蚀行为

目的研究2205双相不锈钢在一级反渗透(RO)淡化海水、海水及浓缩海水中的点蚀行为。方法运用开路电位、交流阻抗、阳极极化曲线和电化学频率调制技术研究2205双相不锈钢在不同温度(60~90℃)及不同海水(一级反渗透淡化海水、天然海水、1.6倍浓缩海水)中的点蚀行为。结果 2205双相不锈钢在一级RO淡化海水中,随温度升高,自腐蚀电位逐渐负移。在80℃的一级RO淡化海水中,在浸泡1 d时即有发生点蚀的倾向,在第28 d时已经发生了稳态蚀点。浸泡初期不锈钢的扰动电流为2μA/cm~2之内,浸泡41 d的扰动电流接近12μA/cm~2,且其值波动幅度更大。结论随着温度的升高钝化膜稳定性降低,2205不锈钢耐蚀性降低。钝化状态下,其在一级RO淡化海水中比在海水中腐蚀严重,点蚀敏感性随Cl–浓度的升高而增加。     

硝酸盐对铝合金点蚀行为的影响

采用动电位极化测量技术研究在一定氯离子存在下硝酸盐对 LY12CZ硬铝合金点蚀发生、发展行为的影响。试验认为,硝酸盐在 浓度较低时没有钝化作用,使铝合金电位从钝化区向活化区过渡,但 它使再钝化电位提高,在一定的钝化条件下,可促进氧化膜的修复; 当硝酸盐浓度大于某一数值时,铝的点蚀电位明显增加,能有效抑制 点蚀发生。这一值的大小与介质中存在的氯离子含量有关。     

钛合金海水管路系统材料腐蚀特性研究

目的为钛合金海水管路材料体系提供可靠的基础腐蚀性能数据,开展了一系列对比研究试验。方法筛选铜镍合金与钛合金海水管路体系主体材料各两种,开展海水腐蚀浸泡试验与海水腐蚀电化学试验,来获取两类海水管路体系本征腐蚀性能。结果钛合金在静态海水浸泡30天没有腐蚀质量损失,自腐蚀电位及稳定电位较正,自腐蚀电流较小,耐腐蚀性较好;铜镍合金在静态海水中浸泡有腐蚀产物及腐蚀质量损失,自腐蚀电位较钛合金负,且自腐蚀电流较大,耐蚀性能较钛合金差。结论钛合金在海水中有良好的耐蚀性,适合有长寿命要求的大型舰船使用。     

腐蚀坑对疲劳裂纹扩展的影响分析

利用显微镜测量了经过预腐蚀的6051铝合金材料的腐蚀坑三维形貌,分析了腐蚀坑截面形状,腐蚀坑近似为半椭球形。基于AFGROW软件分析疲劳裂纹扩展寿命,腐蚀坑深度与宽度对疲劳裂纹扩展寿命影响较大,随着腐蚀坑深宽比增加,疲劳裂纹扩展寿命趋于稳定,腐蚀坑的深度相对于宽度对裂纹扩展寿命影响更大。     

7B04铝合金海洋性大气腐蚀研究

通过在青岛和海南开展的7B04铝合金户外大气暴露试验,利用失重分析、形貌观察、断面分析和电化学交流阻抗谱等研究了7B04铝合金在海洋性大气环境中的腐蚀动力学规律和腐蚀特征。结果表明,在青岛和海南等海洋性大气环境中,7B04铝合金腐蚀初期以点蚀形式萌生,随后向均匀腐蚀发展;腐蚀过程均经历了腐蚀速率由高到低的过程,且腐蚀失重与时间的关系均可用幂函数显著回归;电化学阻抗谱分析表明当腐蚀产物足够厚时,7B04铝合金海洋性大气腐蚀的电化学过程由侵蚀性离子的扩散步骤来控制。     

热带海洋环境中5083铝合金腐蚀行为研究

目的 研究某岛礁不同海洋区带环境中5083铝合金的腐蚀规律。方法 在某岛礁进行海洋多区带腐蚀试验,利用表面微观形貌观测、腐蚀产物分析、质量损失测试及点蚀深度测量等手段,对比分析铝合金在不同海洋区带中的腐蚀形貌、腐蚀速率和点蚀深度。结果 5083铝合金在某岛礁海洋全浸区带环境中的腐蚀速率最大,大气区带中的腐蚀速率最小,在潮差区带的腐蚀速率介于二者之间。试样在海洋不同区带主要发生局部腐蚀,大气区试样的最大点蚀深度最大,而潮差区试样的最大点蚀深度最小。在不同海洋区带,铝合金腐蚀产物和附着物的混合物中均含有钙元素,大气区钙元素含量远低于潮差区和全浸区,潮差区和全浸区铝合金表面的腐蚀产物和附着物混合物中主要含有CaCO₃、CaSiO₃和Al₂O₃。结论 不同海洋区带环境中,5083铝合金的腐蚀速率差别较大,潮差区和全浸区材料表面附着大量污损生物和矿物质。     

6061铝合金在高温流动海水中的腐蚀行为

采用室内海水浸泡试验、点蚀电位测试、流动海水模拟试验等方法研究了6061铝合金在80℃海水中的腐蚀行为.研究表明,6061铝合金在常温海水中的腐蚀形貌为点蚀,在80℃海水中6061铝合金表面易形成钝化膜且腐蚀轻微.从80℃时的自腐蚀电位曲线可以看出,铝合金表面钝化-活化过程反复交替进行,钝化膜形成时其电位约为-0.60...     

典型不锈钢在淡化海水中的耐腐蚀性能研究

目的研究316L和2205在淡化海水中的耐腐蚀性能,并研究水处理药剂对不锈钢耐蚀性的影响。方法采用电化学试验、慢应变速率拉伸试验、扫描电镜等方法。结果在淡化海水中,316L临界点蚀温度为42.7℃,加入药剂后为70.2℃;2205的临界点蚀温度大于85℃。2205耐缝隙腐蚀性能明显好于316L,药剂对2205也具有一定的缓蚀作用。316L和2205在50℃淡化海水中具有高应力腐蚀抗力。结论 316L不适合直接在淡化海水中应用,但适合在加入药剂的淡化海水中使用;2205适合在淡化海水中应用。