低合金高強鋼表面電弧噴涂鋁涂層的力學——電化學行為研究.pdf

1、深海的開發(fā)力度逐漸加大,隨之而來的是結構材料的選用,其中低合金高強鋼便被廣泛應用于深海環(huán)境。以屬于柔性結構的鉆井隔水管為例,其工作環(huán)境為具有強腐蝕性的海水全浸區(qū),同時還承受波浪和海流等外載荷的作用,導致其失效形式主要為腐蝕疲勞。前期研究表明,噴態(tài)鋁涂層具有機械阻隔和陰極防護雙重作用,能顯著提高構件的抗腐蝕疲勞性能,但涂層的作用過程和機制還不清楚。本文主要針對涂層的機械阻隔期,研究涂層在載荷力學因素和腐蝕電化學因素共同作用下涂層的微觀結構

2、和性能的變化規(guī)律,探討載荷作用對涂層中介質滲透情況的影響。
　　 以X80鋼為基體,利用電弧噴涂技術在其表面制備噴態(tài)鋁涂層,利用原位拉伸技術跟蹤涂層及涂層/基體結合處的形貌隨外加載荷的變化情況,利用靜態(tài)拉伸結合電子探針技術(EPMA)研究載荷作用下涂層中介質的滲透情況。結果表明:鋁涂層屬于脆性涂層,易發(fā)生斷裂損壞;在涂層/基體結合處的基體處會萌生裂紋源,且向基體內部延伸擴展,裂紋的產生與涂層裂紋無關;介質在受載涂層中的滲透與應力

3、和腐蝕兩方面有關,應力在浸泡初期起主要作用,會導致涂層結構的快速破壞,涂層致密性下降,出現大量的孔洞缺陷,介質可以快速滲入涂層內部,隨時間的延長,腐蝕的電化學效果主要發(fā)揮作用,介質在涂層內的擴散與涂層的腐蝕有關;當涂層受到嚴重破壞時,涂層的機械阻隔作用將急劇下降,喪失其機械阻隔防護效果,無法保護鋼基體免受介質的腐蝕。
　　 無應力條件下,涂層試樣會承受腐蝕的電化學效果,可將測試期內的電化學阻抗譜(EIS)可分為四個階段:Cl-對

4、鈍化膜的吸附破壞、腐蝕產物形成、介質與基體相接觸及誘發(fā)電偶腐蝕階段。腐蝕疲勞條件下涂層試樣的電化學行為變化與彎曲載荷和腐蝕作用均有關系,載荷的大小和性質使試樣在初期差別較大,但均可將所得的EIS分為四個階段:應力作用破壞表面鈍化膜、涂層破損出現微裂紋、介質進一步滲達涂層/基體結合處和誘發(fā)電偶腐蝕階段。盡管載荷會導致涂層破損甚至形成微裂紋,但在本文研究中,受損涂層仍能對基體提供有效的防護效果,這表明對于陽極型涂層,其陰極防護的效果要遠遠大