A mathematical model of crevice corrosion for buried pipeline with disbonded coatings under cathodic protection

Crevice corrosion occurs in a holiday and disbonded region between coating and pipeline steel. Cathodic protection (CP) is generally recognized as the most effective method for corrosion prevention of pipeline, but its effectiveness may be reduced at defects in a disbonded coating. It is difficult to measure and probe corrosion parameters accurately based on experimental work. Therefore, a mathematical model is necessary to identify the phenomena and mechanisms that contribute to the crevice corrosion process. In this work, a mathematical model was developed to determine the evolution of chemical and electrochemical transient processes of crevice corrosion in NaCl dilute solution, and the effect of cathodic protection and crevice width on corrosion of 20# steel pipeline with disbonded coatings. Results have demonstrated that the extent of crevice corrosion depends on the crevice geometry and could be influenced by the increase of crevice depth and decrease of its width. The oxygen concentrations drop significantly inside a crevice whether CP is applied or not and whether crevice width decreased or not. The pH values and conductivity of crevice solution increase with the time. The research provides a theoretical foundation for cathodic protection of pipelines and establishes an effective corrosion model which can identify the phenomena and mechanisms of the crevice corrosion process. This work could be used to help mitigate the corrosion failure of pipelines to prevent catastrophic accidents in oil, gas and chemical process industries.     

军绿有机涂层和金属漆涂层全浸泡下的腐蚀行为对比研究

目的针对车辆装备长期在高盐雾、高湿热、高日照等恶劣的气候环境下使用,会受到腐蚀影响的现状,探究现役军用有机涂层防护性能。方法采用电化学阻抗谱技术研究军绿有机涂层和金属漆涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电化学行为,分析这两种涂层在浸泡期间的电化学阻抗谱特征,通过拟合等效电路得到涂层电阻R_c和涂层电容C_c,并用这两个电化学参数评价军绿有机涂层和金属漆涂层的耐蚀性能。结果军绿有机涂层抗腐蚀介质渗透能力很强,而金属漆涂层抗腐蚀介质渗透能力稍弱。结论两种涂层都表现出很好的防护性能,且金属漆涂层在腐蚀后期的防护性能要优于军绿有机涂层。     

海洋环境下ZL115-T5铸铝合金/C41500海军黄铜腐蚀行为研究

目的研究海军某型装备壳体结构材料在海洋环境下的腐蚀行为及规律。方法根据折算出的实验室加速腐蚀试验环境谱,开展了ZL115-T5铸铝合金试验件、ZL115-T5铸铝合金/C41500海军黄铜接触试验件、模拟实际涂抹黄油试验件以及模拟维护涂抹缓蚀剂试验件的实验室加速腐蚀试验。结果得到了该型铝合金在不同服役年限及服役状态下的腐蚀形貌、质量、平均腐蚀深度以及腐蚀损伤度变化规律。结论该型合金在不同服役状态下的腐蚀行为呈现差异化,ZL115-T5铸铝合金与C41500海军黄铜偶合接触会加速铸铝合金的腐蚀,黄油能够在一定程度上抑制电偶腐蚀,但效果并不明显。缓蚀剂能够延缓海洋环境下ZL115-T5铸铝合金腐蚀,其中THFS-10软膜缓蚀剂以及THFS-15长效硬膜缓蚀剂效果较好。     

富营养化淡水中黑色金属试样腐蚀加速的微生物学机制研究

目的探究黑色金属在污染淡水中后期腐蚀加速规律的生物学机制。方法采用高通量测序分析A3钢在富营养化水体和清洁水体中腐蚀产物内微生物的种群结构,并结合元素分析和XPS分析。结果获得了A3钢的腐蚀产物内微生物的门水平物种分布柱状图、OTU估计数统计表、OTU韦恩图、硫酸盐还原菌各属的相对丰度、微生物属水平热图等数据。结论在富营养化水体中,硫酸盐还原菌呈现更显著的水平,造成金属的硫化腐蚀更为严重,验证了黑色金属在富营养化污染淡水水体中后期腐蚀速率反转加速的现象。     

三种流速下高强钢与微弧氧化钛电偶腐蚀研究

目的研究三种流速下微弧氧化钛和高强钢的电偶腐蚀行为。方法在面积比为1:1情况下进行1,3,7 m/s流速下的电化学测试和电偶腐蚀试验研究。结果随着流速的增大,偶合电流、总腐蚀速率和电偶腐蚀速率增大。当流速为7 m/s时,高强钢总腐蚀速率和电偶腐蚀速率分别达到8.64 mm/a和0.39 mm/a,与静态相比分别增大146倍和15.6倍,与1 m/s流速下相比分别增大8.6倍和5倍。结论在面积比为1:1时,冲刷腐蚀速率远大于电偶腐蚀速率。     

某型机襟翼舱下壁板蒙皮腐蚀原因分析与修理措施研究

目的研究某型机襟翼舱下壁板蒙皮产生腐蚀损伤的原因,分析腐蚀危害性,制定腐蚀修补方案,提出后续腐蚀防护与控制的建议措施。方法首先现场仔细检查结构的腐蚀状况,然后分别从结构设计与选材、服役环境分析、腐蚀产物分析3个方面研究结构腐蚀产生的成因,并且针对性地制定腐蚀部位的补强修理方案。结果在襟翼舱局部高温湿热环境下形成的内部冷凝水,夹杂大气环境中的Cl~-污染侵袭,导致壁板蒙皮材料LY12铝合金产生了晶间剥落腐蚀。结论老龄飞机机体结构腐蚀成因复杂多样,准确界定腐蚀原因是制定腐蚀防护与控制措施的关键。     

热带海洋大气环境下X70管线钢的缝隙腐蚀行为研究

目的研究X70管线钢在热带海洋大气实海环境下的缝隙腐蚀行为。方法在距离湛江东海岛海岸50m和200 m处分别搭建楔型缝隙模型,安装大气环境Cl-收集装置和自动气象监测站。结果距离海岸越近,风速越大,大气中Cl-沉降速率也越大,X70管线钢缝隙腐蚀越严重。X70管线钢在距离海岸50 m处发生缝隙腐蚀的最大缝宽约为0.96 mm,200 m处最大缝宽约为3.75 mm,50 m处缝隙腐蚀更严重。结论缝隙腐蚀区域形成了氧浓差电池,同时随着缝隙液中Cl-向缝隙内迁移,发生闭塞区电池自催化过程,在二者共同作用下,缝隙腐蚀区域较非缝隙腐蚀区域腐蚀更严重。     

军绿有机涂层破损腐蚀行为研究

目的研究不同破损程度下军绿有机涂层的腐蚀行为,确定破损率对其防护性能变化的影响。方法通过人工制作不同的破损率,并利用电化学阻抗谱技术,研究不同破损程度下军绿有机涂层的电化学特征。结果根据不同破损程度下的军绿有机涂层的电化学特征,确定了涂层从完好到失效的四个阶段,初始完好阶段(破损率K≤0.0004%)、破损增大阶段(0.0016%K≤0.04%)、破损过大阶段(0.16%K≤1%)和失效阶段(4%K≤16%)。结论破损率K为0.04%的点是该涂层防护性能急转直下的转折点,因此破损率K大于0.04%时,应及时对车辆表面涂层进行修补和防护。     

船用钢板材料在淡水环境中初期腐蚀行为

目的研究船用钢板材料在长江淡水环境中的初期腐蚀行为。方法运用形貌分析、腐蚀质量损失、XRD、开路电位、极化曲线等方法研究Q235B和CCSA两种船用钢板材料在室外长江淡水环境中不同暴露方式(水面大气、半浸、全浸)及不同浸泡时间(0.5,1 a)腐蚀行为;室内长江淡水环境不同暴露方式(半浸、全浸)浸泡768 h内的腐蚀行为;室内长江淡水环境全浸泡下在不同时间(0~14 d)的电化学腐蚀行为。结果两种船用钢板材料在武汉长江淡水中腐蚀严重,半浸泡环境下腐蚀速率最大,达到100μm/a,水面区大气腐蚀速率最小,腐蚀速率为30μm/a左右,全浸区腐蚀速率为80μm/a左右,1 a和0.5 a的腐蚀速率相近,CCSA耐蚀性优于Q235B。室内长江淡水浸泡环境下两种船用钢板材料腐蚀电位随时间而降低,2d后趋于稳定;半浸泡环境下腐蚀速率大于全浸区;极化曲线说明浸泡2 d后,腐蚀速率降低且趋于稳定。结论 CCSA耐蚀性优于Q235B,半浸泡环境下腐蚀最严重,其次为全浸区,水面大气环境腐蚀最小。     

×飞机半封闭部位局部环境谱当量加速关系研究

目的确定局部环境谱当量加速关系。方法以×型飞机某半封闭关键部位为研究对象,依据其在机体中所处的位置及服役环境中各气候条件编制局部加速腐蚀试验环境谱,分别进行试验室周期浸润加速腐蚀和自然环境暴晒。借助涂层宏观、微观形貌检测、色差、光泽度等常规性能检测和电化学极化曲线测试,对两种不同环境下试验件进行性能测试。结果试验室周期浸润加速腐蚀196.6 h,相当于舰面停放1年,且经过实验室2个周期加速腐蚀与自然环境暴晒2年的试验件涂层形貌、失光率、色差、电化学性能一致。结论该局部环境谱当量加速关系准确可靠。