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…     

高效串型深海环境腐蚀试验技术

从海洋资源开发和军事应用等方面分析了发展材料深海环境腐蚀试验技术的紧迫性和必要性,综述了美国、前苏联、印度、挪威等国家深海腐蚀的试验方法、技术和研究进展,总结了深海环境腐蚀试验的发展概况。针对中国船舶重工集团公司第七二五研究所开发的高效串型深海环境试验装置,对其结构、功能、水下静态受力状态以及试验方法进行了简要介绍,同时阐述了深海环境腐蚀试验技术对我国的重要性以及未来发展前景。     

深海环境腐蚀试验技术及研究进展

从深海实海环境试验、模拟试验、原位电化学测试、数值仿真等方面阐述了深海环境试验技术的发展演变过程。介绍了国内外主要深海腐蚀研究使用的试验装置种类,各类装置的优缺点和使用场景,并以试验装置为平台,发展了金属材料深海原位电化学测试技术及深海测试数据实时远程传输技术。介绍了实验室模拟深海环境腐蚀试验技术由单因素模拟到多因素模拟,并结合力学及实时测试的发展历程。阐述了数值仿真技术在深海环境腐蚀研究方面的应用,推介了2项ISO深海环境试验方法国际标准,回顾了近期在材料深海环境腐蚀研究方面取得的最新成果。面向深海装备应用的需求,从新试验技术发展出发,探讨了深海试验技术研究的发展方向和趋势。     

深海环境因素对碳钢腐蚀行为的影响

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碳钢腐蚀行为的影响.并利用A3钢腐蚀速度与海洋环境参数间的函数表达式,预测了我国南海不同深度条件下A3钢的腐蚀速度.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

环氧型防腐涂层在深海环境的电化学行为分析

目的 评价铝合金基环氧型防腐涂层在深海环境的腐蚀防护性能,为铝合金结构在深海环境下的腐蚀防护提供支撑。方法 采用近底悬浮式深海环境试验装置和深海高压模拟试验系统,分别开展环氧型防腐涂层体系实海试验与室内模拟深海试验,研究铝合金基环氧型防腐涂层在深海环境下的防护性能与电化学行为。结果 某海域实海结果显示,经历0.5 a的1 000 m深海试验后,环氧防腐涂层对铝合金基体的防护状态良好,涂层附着力强度仍旧保持在9 MPa以上。室内模拟深海试验结果显示,在5～20 d的试验周期内,试验初期涂层电阻均在10¹⁰?·cm²以上,涂层电容则在10^?10 F/cm²数量级。随着试验时间的增加,涂层电阻减小,电容增加。其中3 000 m模拟深海环境下,涂层电阻从初始的3.995×10¹⁰?·cm²锐减至3.264×10⁷?·cm²,下降了3个数量级,涂层电容则从初始的8.818×10^?10 F/cm     

深海环境试验装置水下静态受力计算

深海环境试验装置采用近底悬浮布放方式锚定于海床上,是一个受力平衡的体系。通过对环境条件的合理假设,简化了装置在水下的状态,装置整体可以被看作处于静态。根据投放海域的表层海流设定海流边界条件、建立数学模型,从装置上部的主浮体开始,按照静态受力状态分别计算出不同部件受力大小、偏移距离、需要的连接件的最小型号以及最小锚重。根据计算出的数据选用满足要求的部件。     

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。     

岛礁装备设施腐蚀现状及腐蚀控制策略研究

南海岛礁装备设施的服役环境恶劣、腐蚀问题严重.在分析南海岛礁装备服役环境情况的基础上,介绍了南海岛礁装备设施的腐蚀现状,从服役环境、装备论证、设计、鉴定、维护保养等全寿命周期角度剖析了造成南海岛礁装备腐蚀问题的原因,并从腐蚀数据采集、装备防腐设计、防腐工艺优化、完善试验鉴定、重视维护保养、构建系统治理构架等几个方面探讨了加强岛礁装备设施腐蚀控制的对策,就如何全面做好岛礁装备设施腐蚀防控工作进行了展望.     

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。     

316L不锈钢在南海环境中的缝隙腐蚀行为研究

目的 研究316L不锈钢在南海环境中的缝隙腐蚀行为.方法 利用自主设计的实海实验装置,在南海170 m水深的位置开展316L不锈钢缝隙腐蚀实验.利用光学显微镜观察试样的腐蚀形貌,利用扫描电子显微镜(SEM)观察腐蚀产物膜的微观形貌,结合能谱仪(EDS)分析腐蚀产物膜的微区成分,并利用荧光显微镜观察缝隙腐蚀试样表面微生物...     

模拟南海大气环境下耐候钢腐蚀性能研究

目的通过室内模拟南海大气环境加速腐蚀试验,对比分析几种钢腐蚀性能优劣,为开发耐南海大气腐蚀用钢提供数据支撑和理论依据。方法分别选用Q235B,Q355和Q500q E三种材料作为研究对象,采用中性盐雾试验方法模拟南海苛刻大气环境对试样进行耐蚀性测试,通过试样表面形貌观察、腐蚀质量损失计算和电化学分析等手段研究其腐蚀行为机制。结果 Q235B表面最先被腐蚀产物完全覆盖,腐蚀速率始终大于另外两种材料。Q355和Q500q E表面膜初期起到延缓腐蚀作用,其中以Q500q E极化阻抗最大,腐蚀表面最为平整。结论模拟南海大气环境下三种试验钢耐蚀性能排序为Q500q EQ355Q235B。     

南海岛礁海洋环境中典型不锈钢浪花飞溅区腐蚀规律

目的 研究南海岛礁环境浪花飞溅区中典型不锈钢的腐蚀规律.方法 在南海岛礁进行现场腐蚀试验,利用表面微观形貌观测、腐蚀产物分析及失重测试等手段,对比分析了304、316L和2205不锈钢在浪花飞溅区中的腐蚀形貌、腐蚀速率和腐蚀深度.结果 在浪花飞溅区,304不锈钢的腐蚀速率最大,316L不锈钢次之,2205不锈钢最小;在浪花飞溅区304不锈钢和316L不锈钢局部腐蚀主要以点蚀和缝隙腐蚀为主,2205不锈钢耐腐蚀性良好,局部腐蚀不明显;三种不锈钢的腐蚀产物主要包括 α-FeOOH、γ-FeOOH、γ-Fe2O3.结论 三种不锈钢的腐蚀产物基本相同,但2205不锈钢腐蚀速率变化趋势与另外两种不锈钢明显不同.     

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?     

南海海洋环境下机载电子设备的腐蚀及外场防护对策

针对南海海洋大气环境下机载电子设备腐蚀故障率较大的问题,对现役飞机机载电子设备材料体系、外场故障现象及腐蚀机理进行了系统分析。结果表明,电子设备及其元器件受到微量的腐蚀就会对其功能、性能产生较大的影响,现役飞机电子设备的三防设计无法满足南海严酷的环境适应性要求,开展综合环境加速试验技术、微腐蚀机制及电信号传输与腐蚀间的对应关系等关键技术研究,是今后的重点研究方向。最后结合腐蚀原因和特点,给出了飞机外场具体腐蚀防护对策。