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。     

海工高强钢在海水中应力腐蚀研究进展

从高强钢材料的合金成分、金相组织、加工工艺、残余应力以及海水温度、Cl^－浓度、pH值等环境条件和腐蚀程度等方面总结了高强钢应力腐蚀的影响因素。结合高强钢的使用环境和力学特点,简述了高强钢的应力腐蚀开裂机理,包括氢致开裂理论、阳极溶解理论、腐蚀产物楔入理论、应力吸附破裂理论等。针对高强钢在海洋环境中的应力腐蚀问题,分别从组织成分优化、表面处理和阴极保护等方面论述了应力腐蚀防护方法。最后,展望了应力腐蚀机理与防护的发展方向。     

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。     

Al-Zn-Sn-Ce牺牲阳极干湿交替环境电化学性能研究

目的 为满足高强钢装备的阴极保护要求,开展新型干湿交替环境牺牲阳极电化学性能测试,评价材料的阴极保护效果。方法 采用高温熔炼方法,制备Al-Zn-Sn-Ce低电位牺牲阳极试样,进行不同浸水率下(干湿态环境时间比为1:1、3:1和7:1)的干湿交替环境牺牲阳极电化学性能试验、电化学表征测试及腐蚀微观形貌表征,通过对比试验数据和材料形貌表征结果,综合分析铝合金牺牲阳极在干湿交替环境下的电化学性能,探究干湿交替环境因素对阳极溶解行为的影响。结果 Al-Zn-Sn-Ce牺牲阳极在多种试验环境下的工作电位为‒0.70~‒0.81 V(vs. SCE),符合高强钢阴极保护电位需求,阳极表面溶解形貌相对均匀,表面阴阳极电化学微区分布均匀。随着干湿态试验环境时间比的增加,阳极工作电位出现正移,干态环境下表面腐蚀产物的沉积和结壳导致阳极活化溶解能力下降,而干湿态环境时间比最大时,阳极自腐蚀反应得到一定的抑制,阳极电流效率均保持在75%以上。结论 随着干湿态试验环境时间比的增加,牺牲阳极在干湿交替试验环境中的工作电位出现正移。由于干态环境下表面腐蚀产物的沉积和结壳,导致阳极活化溶解能力下降,但自腐蚀反应得到抑制。Al-0.7Zn-0.1Sn-0.1Ce低电位牺牲阳极在复杂干湿交替环境中表现出良好的阴极保护性能。     

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。     

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。     

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。     

沿海设施环境适应性试验和评价方法研究进展

概述了沿海设施所服役的腐蚀环境分类,主要分为海洋大气、浪花飞溅区及海水浸泡区,并对其暴露于大气和不同海洋环境位置的环境适应性试验评估方法进行了系统的总结分析。海洋大气环境模拟采用干湿交替加速腐蚀法,或建立户外大气暴露试验台开展试验;海水飞溅区试验通过实验室建海水冲刷试验装置进行模拟试验,或在实际环境中建立腐蚀试验中心开展试验;海水浸泡环境模拟通过海洋工程深水试验池开展试验。本研究对于开展海洋环境钢结构设施的防护性能考核评估具有重要意义,对沿海设施的环境适应评估方法发展具有指导意义。     

海洋环境钢结构焊接接头腐蚀与防护工艺研究进展

介绍了海洋腐蚀环境的特点,分析了钢结构焊接接头的腐蚀特性。在此基础上,总结了国内外学者关于焊接接头在海洋环境下的腐蚀机制和影响因素等研究成果,明确了焊接接头以电偶腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳为主导的电化学腐蚀行为。针对钢结构焊接接头的海洋腐蚀防护要求,总结了当前主要的腐蚀防护方案,如添加合金元素、焊接工艺优化、热处理、表面强化和防腐涂层等。最后,综合当前钢结构焊接接头海洋腐蚀与防护研究现状,提出了在海洋实际工况验证和防护手段不足等方面的问题。     

海南湿热海洋大气环境Q235钢腐蚀行为研究及严酷度评估

目的 探究我国典型湿热海洋大气环境特征，以Q235钢为标杆材料，评估并可视化展示海南湿热海洋大气环境严酷度。方法 以海南岛为典型湿热海洋地区，基于分布全岛全域的13个站点开展自然大气环境试验，采集各站点大气环境数据与Q235钢材料性能数据。通过分析表观形貌、腐蚀质量损失等性能，探究Q235钢在海南大气环境的腐蚀行为规律及其在全岛不同区域的腐蚀程度差异。基于大气环境因素与Q235钢腐蚀行为间相关性研究，筛选腐蚀敏感环境因素，构建“腐蚀质量损失-敏感环境因素”映射模型。基于Q235钢海南各地区腐蚀质量损失数据，通过Griddata插值，计算绘制腐蚀质量损失分布地图。结果 掌握了Q235钢在海南各地区腐蚀行为差异，可视化展示了海南大气腐蚀严酷度。结论 影响Q235钢海南地区腐蚀的敏感环境因素为离海距离及湿度大于80%的时间。海南地区沿海岸及东部地区大气环境腐蚀严酷度高，中部及西部地区严酷度低。     

阴极极化对高强钢焊接件应力腐蚀敏感性的影响

目的研究不同极化电位下高强钢焊接件在海水中的应力腐蚀敏感性。方法采用慢应变速率试验(SSRT)和电化学阻抗技术来判定不同极化电位条件下高强钢焊接件在海洋环境中应力腐蚀敏感性的大小,利用扫描电镜和三维视频测试技术观察试样断裂处的颈缩情况和断裂方式。结果在E corr~-0.9 V电位区间内,高强钢焊接件在海水中没有明显的应力腐蚀敏感性;在-1.1~-1.2 V电位区间内,焊接件断口出现脆性断裂特征,力学性能下降明显,具有很强的应力腐蚀敏感性。结论阴极极化对高强钢焊接件在海水中的应力腐蚀敏感性影响显著。     

航母舰载机用高强、高韧、耐蚀不锈钢

介绍了美国采用低成本、基于计算的材料设计技术,研制出既能取消有毒的防护涂覆工艺,又能作为结构载体用的Ferrium(R) S53高强、高韧耐蚀不锈钢.Ferrium(R) S53不锈钢可以"非正式地"替代通常用于制造航母舰载机结构部件的非不锈钢.美军在新的航母舰载机合金研制中借助QuesTek公司基于计算的材料设计工具,将显著地提升海军武器平台系统性能,改善系统安全性,减轻环境危害.     

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。     

几种不锈钢和镍在高温碱液中的腐蚀行为

目的为了减少制碱设备在碱液蒸发浓缩阶段发生的严重腐蚀。方法采用静浸泡、电化学稳态极化测试技术、光学显微镜和扫描电镜(SEM)观察,以及XRD,XPS腐蚀产物分析等试验方法,研究几种材料(26-1,30-2,18-8Ti和Ni)在高温高浓碱液中的腐蚀行为。结果在150℃、50%Na OH的碱液中,加入NaClO_3会使18-8Ti的耐蚀性提高,却使镍的耐蚀性降低。只有碱液中NaClO_3含量适量时(如0.15%NaClO_3),才能使26-1和30-2和耐蚀性提高,NaClO_3含量过多或过少,均使26-1和30-2耐蚀性降低。结论 Cl–的加入能够降低镍和18-8Ti和耐蚀性,而使30-2的耐蚀性提高,与18-8Ti相比,26-1和30-2的耐蚀性有着显著的提高。     

钢筋混凝土阴极保护技术在海洋飞溅与潮差区的应用研究

对渤海某海水码头处于飞溅与潮差区的钢筋混凝土承重梁进行了阴极保护的工程实践。这项技术的工程应用进一步说明,在这种已经建成的、还在服役的钢筋混凝土构筑物内,阴极保护技术是目前抑制钢筋锈蚀的最有效和切实可行的方法。     

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。     

海洋平台用高强钢强度及其耐蚀性现状及发展趋势

通过对国内外海洋平台用高强钢的种类、性能、生产标准、腐蚀及腐蚀开裂问题等方面的介绍,分析国内外海洋平台用高强钢及耐腐蚀性的现状及发展趋势,认为未来海洋平台用高强钢将向高强度、大厚度、可焊接性好及耐腐蚀方向发展,为高强钢在我国海洋领域的应用及其耐腐蚀性的发展提供参考。     

海水中阴极极化对X80钢应力腐蚀及氢脆敏感性的影响

目的研究不同p H值海水中阴极极化对X80管线钢应力腐蚀及氢脆的抑制作用。方法采用慢应变速率拉伸试验、电化学测试、微观组织观察等分析方法。结果 X80钢在天然海水中的析氢电位约为-940m V(vs.SCE,下同),海水p H为3.5时析氢电位发生正移。其应力腐蚀敏感性与极化电位有很大关系,随着极化电位负移,X80钢的氢脆敏感性增加。天然海水中当极化电位负于-950 m V时,断口出现准解理断裂特征形貌。在-1050 m V极化电位下,钢材进入氢脆断裂区发生脆性断裂。海水p H为3.5时,-900 m V钢材有发生氢脆的危险。结论与天然海水相比,X80钢在p H为3.5的酸性海水中具有较高的应力腐蚀敏感性,两种海水介质中X80钢的应力腐蚀敏感性均随极化电位负移而增加。