模擬深海條件下的電偶腐蝕行為研究.pdf

1、海洋環(huán)境中，由于結構和性能的需要，大量不同電化學連接特性的材料不可避免地進行接觸。金屬材料在這種苛刻的環(huán)境中由于電偶腐蝕的作用，腐蝕過程明顯加快。多年來人們已對各種材料和構件在表層海水中的腐蝕行為及保護方法進行了大量研究，而深海環(huán)境在光照、溫度、壓力、溶解氧、pH值、含鹽量、海水流速等因素與表層海水環(huán)境截然不同，因此其對材料的腐蝕行為與表層海水存在較大差異，表層海水相關數據在深海中能否安全使用還需進一步驗證和對比。因此有必要開展材料及構

2、件在深海海水環(huán)境中的腐蝕試驗，研究腐蝕規(guī)律，積累腐蝕與防護數據。
　　本文采用艦船中常用的管路材料B10、B30銅鎳合金以及管路材料的一些附件結構(彎頭、泵閥等)材料硅黃銅、鎳鋁青銅和304不銹鋼作為研究用材料，在控制溫度和溶解氧的條件下模擬了深海環(huán)境特點，研究了單一變量下材料的電偶腐蝕行為。
　　首先研究了實驗室條件下(20℃、標準大氣壓)5種材料在靜態(tài)海水中的腐蝕過程，通過穩(wěn)態(tài)極化曲線討論了它們在海水中的電化學特征，浸泡

3、實驗得出了在該條件下5種材料自腐蝕電位的變化趨勢，進而對它們之間的電偶腐蝕傾向進行了預測。運用原子力顯微鏡(AFM)、掃描電鏡(SEM)、光學顯微鏡以及表面元素分析技術，討論了5種材料在海水中的成膜及腐蝕機理。第二部分的工作主要是通過電化學阻抗(EIS)技術、極化曲線評價了它們在不同溫度、不同氧濃度條件下的電化學性能以及自腐蝕性能，運用混合電位理論對它們之間的偶合傾向、偶合電位及電流進行了預測。最后的工作主要是采用多通道電偶腐蝕實驗和腐

4、蝕失重實驗討論了低溫低氧條件下的電偶腐蝕規(guī)律，并與前面做的工作及預測結果進行了對比分析。研究結果表明：
　　5種實驗材料在實驗室條件下海水中的腐蝕電偶序順序為304>B30>B10>鎳鋁青銅>硅黃銅，結合自腐蝕變化曲線，推測在海水中B10、B30與鎳鋁青銅、硅黃銅偶合后將作為偶合陰極，與304為偶合陽極；在低溫、低氧條件下的電化學測試表明，溫度為電極多過程的影響因素，而氧濃度為電極單過程的影響因素，當氧飽和度≥30％時，在控制氧濃

5、度不變的條件下，除鎳鋁青銅外陰極過程基本上不會受溫度影響或影響很小，而溫度只影響陽極鈍化過程；陰極極化氧擴散控制過程會隨著飽和度的降低而減弱。從混合電位理論獲得的偶合電位Ecouple隨溫度降低負移，隨飽和度降低亦負移，偶合電流密度 Icouple依賴于于Ecouple，電位負移電流密度減??；電偶腐蝕電流和電位監(jiān)測表明，偶合電流表現為隨溫度降低而降低的趨勢；同時還發(fā)現隨著溫度的降低，偶合電流密度進入穩(wěn)定狀態(tài)的所需時間減少。50%飽和度下