碳钢在海水环境中的腐蚀和污损特性研究

讨论了碳钢材料在海水环境中的腐蚀速率随时间的变化情况,总结了碳钢在海水中不同暴露阶段的腐蚀和生物污损特性。结果显示,碳钢在海水中的腐蚀速度随时间延长而下降,暴露1~2年后腐蚀速率变化不显著,其腐蚀过程可分为腐蚀过程控制阶段、氧扩散控制阶段、污损生物成长控制阶段和微生物腐蚀控制阶段等4个阶段。     

铝合金在流动海水中的腐蚀行为

对5种铝合金在流动海水中的腐蚀行为进行了研究。研究结果表明：在静止海水中．铝合金的耐蚀性与其自然腐蚀电位值存在一定的相关性，电位越负越耐蚀。在流动海水中，铝合金比普通碳钢和紫铜耐蚀，特别是铝镁系和铝镁锰系合金，可以与90／10铜镍合金媲关。但必须严格避免与电位较正金属偶合使用，越耐蚀的铝合金越容易遭到电偶腐蚀的危害。铝铜系和铝锌镁系合金，由于在流动海水中具有明显的剥落腐蚀敏感性，不宜用于流动海水腐蚀环境。     

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.     

铸铁在流动海水中的腐蚀行为

总结了笔者曾经进行过的3次有关铸铁在含沙流动海水中的腐蚀试验研究工作.研究结果表明：在腐蚀速率方面,铸铁与普通碳钢相似;但在腐蚀形貌方面,局部腐蚀倾向比普通碳钢明显减轻.灰铸铁添加3%的镍,不能改善其在含沙流动海水中的腐蚀行为,反而增大了局部腐蚀敏感性.镍的质量分数超过7%的铸铁在含沙流动海水中的耐蚀性能显著提高.其腐蚀率随镍含量的增加而明显降低,且没有点蚀发生.添加铬虽然能降低其腐蚀率,但局部腐蚀敏感性显著增大.     

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。     

碳钢在三种大气环境中的应力腐蚀

目的研究45#碳钢和Q235碳钢在不同大气环境中的应力腐蚀失效。方法将45#碳钢和Q235碳钢制备成U型样和拉伸试样,分别在万宁、江津和西双版纳三种大气环境下进行为期3年的暴露试验,利用截面锈层深度分析和拉伸断裂分析两种手段,分析两种碳钢在不同大气环境下的应力腐蚀行为。结果拉应力影响下的U型样在三种大气环境中出现了不同深度的腐蚀坑。拉伸试样在万宁大气环境下短时间内抗拉强度急剧下降并失效,在西双版纳和江津大气环境下抗拉强度缓慢下降。结论在拉应力影响下U型样的腐蚀进程随大气污染物的不同,腐蚀程度不同,拉伸试样的抗拉强度随腐蚀进程的发展而呈周期性衰减。     

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...     

SO2在碳钢初期大气腐蚀中的作用

通过自建的模拟大气腐蚀系统,借助金相显微镜、扫描电镜(SEM/EDX)、X-射线衍射(XRD)和x-射线光电子能谱(XPS),研究了SO2对碳钢初期大气腐蚀行为的影响,并进一步用原子力显微镜从更微观的角度观察了在SO2环境中初期阶段腐蚀形貌变化.研究结果表明:在SO2污染大气环境中,随SO2浓度的升高碳钢腐蚀加快.在体积分数为5×10(-6)SO2的大气环境中,碳钢和耐候钢表面腐蚀主要以条状物生长,随着SO2浓度的升高,腐蚀产物的形貌发生改变,在体积分数为5×10(-5)SO2的大气环境中,条状锈和胞状锈同时生长.在锈层中S元素以FeSO4·4H2O的形式存在,腐蚀产物中还有γ-FeOOH.SO2在初期阶段加速了碳钢的腐蚀,降低了碳钢的耐蚀性.     

碳钢和耐候钢加速腐蚀实验研究

通过对Q235碳钢和09CuPCrNi耐候钢的周期浸润加速腐蚀实验所得到的锈层结构的XRD和拉曼光谱分析表明:γ-Fe2O3、γ-FeOOH和α-FeOOH是构成锈层的主要腐蚀产物.锈层中最终形成的稳定的α-FeOOH腐蚀产物所占比例和分布都将影响耐候钢的耐蚀性能.耐候钢中的Cr可在表面形成致密的氧化膜,同时Cr在缺陷处沉淀析出,可以加速锈层中缺陷的愈合,从而可抵御大气中水气及其有害离子的侵入,防止基体金属进一步腐蚀.因此,增加耐候钢中的Cr的含量将有助于提高耐候钢的耐蚀性能.     

新型钛铜复合管在流动海水中的腐蚀行为

设计了循环管路,通过海水管路冲刷腐蚀试验,对比研究了新研制的爆炸焊钛铜复合管与铜管的耐海水腐蚀性能。宏观和微观腐蚀形貌以及微观成分分析表明,在海水冲刷作用下,铜管受到腐蚀,微观表面呈现颗粒状形貌,钛铜复合管无腐蚀,表现出了良好的应用性能。     

碳钢及低合金钢在厦门海域实海暴露腐蚀规律研究

通过Q235碳钢及921低合金铜两种典型钢在厦门海域实海暴露试验,总结了2种材料在厦门海域全浸区、潮差区及飞溅区的腐蚀规律,并对其长周期腐蚀行为做了预测。     

浸水率对低合金钢海水腐蚀行为的影响

目的计算不同浸水率试样的平均腐蚀速率,并与全浸条件下的腐蚀行为进行对比研究。方法采用电化学测量技术,测量不同干湿循环后试样在海水中的开路电位、极化电阻和电化学交流阻抗,分析不同浸水率对低合金钢电化学性能的影响。利用三维视频显微镜观察不同浸水率试样的腐蚀形貌,采用X射线分析仪分析锈层组成。结果干湿交替条件下低合金钢的腐蚀速率比全浸条件下增大1个数量级,自腐蚀电位正移150 mV左右,极化电阻增大2个数量级;且随着浸水率增大,腐蚀速率减小,自腐蚀电位无明显变化,试验初期电阻增大,但是试验后期无明显变化。结论观察腐蚀形貌和锈层组成,全浸条件下以FeOOH为主,干湿交替条件下出现较多的Fe3O4。     

316L不锈钢在淡化海水中的耐腐蚀性能研究

目的评价316L不锈钢在淡化海水中的耐蚀性能。方法利用电化学和慢应变速率拉伸（SSRT）,并结合扫描电镜（SEM）的方法。结果电化学阻抗测试结果表明,随着温度的升高,材料的耐蚀性能下降;循环伏安实验结果表明,随着温度的升高,点蚀击破电位负移;SSRT实验结果表明,316L不锈钢在淡化海水中具有一定的应力腐蚀敏感性（SCC）,随着温度升高,敏感性增大,在35℃和50℃,316L不锈钢在淡化海水中的断裂为韧性断裂,在70℃时,断口微观形貌呈现韧窝＋少量准解理形貌。结论在淡化海水中,随着温度的升高,不锈钢的耐点蚀性能下降,SCC敏感性增强。     

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...     

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。     

海水环境中铸造不锈钢的腐蚀行为

通过暴露和冲刷腐蚀试验，获得了7种铸造不锈钢在海水全浸区、潮汐区及含沙流动海水中的腐蚀结果，讨论了它们的腐蚀行为。在海水全浸区．ZGOCr-13Ni4Mo、ZG1Cr18Ni9Ti和ZGOCr17Ni12Mo2发生严重的点蚀（孔蚀、斑蚀、沟槽腐蚀和隧道腐蚀）和缝隙腐蚀。高Cr、Mo（-N）的铸造不锈钢zG0Cr20Ni25Mo5、ZGOCr25Ni6Mo3CuN、ZOr25Ni9Mo4CuRe和ZGOCr20Ni18Mo6N有好的耐蚀性。铸造不锈钢在海水潮汐区的腐蚀比全浸区轻，耐蚀顺序与全浸区一致。在含沙流动海水中，ZGOCr13Ni4Mo的耐蚀性较差，ZGOCr17Ni12Mo2、ZGOCr25Ni9M04CuRe和ZGOCr20Ni18Mo6N的耐蚀性较好．     

天然海水中碳钢缓蚀剂吸附和阳极脱附行为的研究

以锌盐、葡萄糖酸盐为主要缓蚀成分复配的适用于天然海水中碳钢的高效缓蚀剂,采用极化曲线、循环伏安曲线和交流阻抗谱图分析了该缓蚀剂的阳极脱附行为.结果表明,碳钢在海水中的零电荷电位约为-0.6 V;缓蚀剂的吸附电位区间为-0.5～-0.8 V,缓蚀剂在该区间内存在特性吸附.当阳极极化电位超过-0.45 V时,极化电流迅速增大,缓蚀剂因发生大量脱附而失去对阳极过程的控制.     

管线钢的海水微生物腐蚀

以海水环境中管线钢的微生物腐蚀(MIC)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,分析了海水中导致管线钢腐蚀的主要微生物种类及其代谢过程的特点,得出海水中腐蚀微生物具有多样性特征,代谢途径受环境参数的影响。然后,分析了海水中微生物所致管线钢腐蚀机理的研究现状,得出管线钢MIC机理主要与细菌的代谢产物、代谢活动和生物膜的形成有关,突出不同环境下管线钢MIC的复杂性。再次,介绍了海水中管线钢MIC防治的研究现状,并分析了主要防护技术的优缺点。最后,提出对海水环境管线钢MIC研究工作的建议,包括建立海水管线钢腐蚀微生物种类数据库、大力研发绿色高效MIC控制技术、加强对海水管线钢MIC基础性研究工作的投入等。     

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。