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無錫國勁合金有限公司
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閱讀：260發(fā)布時間：2017-1-7
采用開路電位監(jiān)測、線性極化等電化學手段,探討了艦船常用的管路材料B10以及硅黃銅在模擬深海環(huán)境中的電化學腐蝕行為,同時采用自制的多通道電偶腐蝕測量儀和腐蝕失重法討論了不同溫度下B10和硅黃銅之間的電偶腐蝕行為。結(jié)果表明,在靜態(tài)海水中,腐蝕電偶序順序為B10>硅黃銅,B10作為偶合陰極受到保護,硅黃銅為偶合陽極被加速腐蝕,電偶腐蝕效應(yīng)及電偶腐蝕敏感度隨著溫度的降低而降低,因為溫度降低一方面減小了陰陽兩極之間的驅(qū)動力,另一方面減弱了極化過程。
利用電化學阻抗譜(EIS)、電化學噪聲(EN)、掃描電子顯微鏡(SEM)、動電位極化曲線等測試方法和噴射式?jīng)_刷腐蝕模擬裝置，分別研究了B30銅鎳合金在人工海水中不同沖刷速度(0m/s、3m/s和6m/s)和不同沖刷角度(0°、30°、45°、60°和90°)下的沖刷腐蝕行為、成膜浸泡的腐蝕行為及成膜后的沖刷腐蝕行為。B30銅鎳合金在潔凈人工海水和含砂量為1.5‰(質(zhì)量分數(shù))人工海水中的沖刷腐蝕行為研究，結(jié)果表明：沖刷速度3m/s時的阻抗大于沖刷速度6m/s時的阻抗，但二者的阻抗都小于0m/s時的阻抗。0m/s時的阻抗隨浸泡時間的延長逐漸增大，而3m/s和6m/s時的阻抗，都隨沖刷時間的延長阻抗變化不大，阻抗隨沖刷角度的增大而減小。0m/s時的噪聲電阻隨浸泡時間的延長逐漸增大，3m/s和6m/s時的噪聲電阻隨著沖刷時間的延長而在一定幅度范圍內(nèi)上下波動，3m/s時的噪聲電阻大于6m/s的噪聲電阻。噪聲電阻隨著沖刷角度的增大而減小，噪聲電阻的波動幅度隨沖刷角度的增大而減小。浸泡10小時后的動電位極化曲線出現(xiàn)了一小的鈍化區(qū)，而3m/s和6m/s沖刷10小時后的動電位極化曲線沒有出現(xiàn)鈍化區(qū)，且陰極區(qū)的電流密度大于0m/s時的陰極電流密度。相同沖刷速度和沖刷角度下，潔凈海水中沖刷腐蝕的阻抗大于含砂海水中沖刷腐蝕的阻抗，潔凈海水中沖刷腐蝕的噪聲電阻大于含砂海水中沖刷腐蝕的噪聲電阻。在浸泡的10小時后，B30銅鎳合金表面出現(xiàn)了少量的腐蝕點，砂紙作用留下的磨痕清晰可見；在潔凈海水中沖刷10小時之后，B30銅鎳合金表面出現(xiàn)了較多腐蝕點，與浸泡的相比磨痕的減少了，隨著沖刷角度的增大，磨痕就越少；在含砂海水中沖刷10小時之后，B30銅鎳合金表面出現(xiàn)了大量的魚鱗坑，6m/s時的魚鱗坑比3m/s時的更密集，隨著沖刷角度的增大，魚鱗坑越密集。B30銅鎳合金長期浸泡的腐蝕行為研究結(jié)果表明：在浸泡前40天內(nèi)，阻抗迅速增大，在浸泡到40~50天時，阻抗達到zui大值，在浸泡后期50~90天時，阻抗振蕩性變化。噪聲電阻隨浸泡時間的變化規(guī)律和阻抗變化規(guī)律一致。B30銅鎳合金成膜后的沖刷腐蝕結(jié)果表明：在潔凈海水中沖刷時，有膜層時所測得阻抗明顯大于成膜前的阻抗，膜層比較有效的對基體起到了保護作用。在含砂海水中沖刷時，有膜層的和成膜前的阻抗相當，膜層不能有效的保護基體。
隨著時代的發(fā)展，人口劇增、資源短缺和環(huán)境惡化三大問題也越來越嚴重。近年來，為了緩解這三大問題，世界各國逐漸把注意力轉(zhuǎn)移到空間廣闊和資源豐富的海洋，并且展開了激烈的資源爭奪戰(zhàn)。探索、開發(fā)利用海洋已成為*的共識。海水環(huán)境比較十分嚴酷，材料在海水中不可避免地發(fā)生嚴重的腐蝕，其中沖刷腐蝕zui為嚴重，尤其在含砂的情況下腐蝕更為嚴重。為了適應(yīng)嚴酷的環(huán)境，海水系統(tǒng)材料逐漸由早期耐蝕性較差的碳鋼和鑄鐵換成了耐蝕性良好的銅鎳合金。本論文以B10合金為研究對象，采用自制的噴射式?jīng)_刷裝置模擬海水環(huán)境。運用電化學阻抗技術(shù)、動電位極化曲線測試和電化學噪聲等測試技術(shù)研究B10合金在潔凈海水中及含砂條件下的沖刷腐蝕行為、長期浸泡成膜過程和成膜之后沖刷腐蝕過程的腐蝕行為；并結(jié)合腐蝕形貌觀察和成分分析，討論流速、沖擊角度及含砂量對B10合金沖刷腐蝕的影響規(guī)律。結(jié)果表明：(1)在浸泡初期(0-2d)，海水中的氧促進了材料表面的腐蝕產(chǎn)物膜的形成，但形成緩慢，參加陰極反應(yīng)的氧存在擴散梯度，腐蝕反應(yīng)受擴散控制，在阻抗譜中低頻區(qū)出現(xiàn)擴散尾；在浸泡中期(2d-20d)，材料表面逐漸形成穩(wěn)定致密的腐蝕產(chǎn)物膜層；到浸泡后期(20d-90d)，材料表面逐漸形成內(nèi)外兩層膜層。在長期浸泡過程中，發(fā)生了局部腐蝕，材料表面形成了腐蝕坑，并隨著浸泡時間的延長，腐蝕坑逐漸增大。(2)在流動海水中，由于海水的流動性，提高了氧擴散系數(shù)及電荷轉(zhuǎn)移速度，從而促進了陰、陽極反應(yīng)，使腐蝕速度加快。海水的流動性促進了陽極反應(yīng)，使材料表面腐蝕產(chǎn)物膜形成與溶解速度加快，表面形成相對穩(wěn)定致密的膜層；但由于流動海水還對材料表面進行沖刷作用，使外層疏松的腐蝕產(chǎn)物膜生成后隨即被沖刷掉。因此，B10合金在沖刷過程中大多情況只表現(xiàn)為單層膜。隨著流速的提高、含砂量的提高，阻抗模值降低；在潔凈海水中沖刷腐蝕過程，阻抗模值在90°時較大，在0°時較小；在含砂條件下沖刷腐蝕過程，阻抗模值在0°及90°時均較小。在潔凈海水中沖刷腐蝕過程，膜層電阻在90°時較大，在0°時較小；在含砂條件下沖刷腐蝕過程，膜層電阻在0°及90°時均較小；電荷轉(zhuǎn)移電阻隨著沖擊角度的變化趨勢與膜層電阻的變化趨勢相反。(3)在潔凈海水中沖刷腐蝕后，材料表面還能發(fā)現(xiàn)明顯地打磨時的劃痕。在含砂海水中沖刷腐蝕后，材料表面產(chǎn)生了沖擊坑，而且隨著沖擊角度的增大，沖擊坑的形狀逐漸由馬蹄狀轉(zhuǎn)變?yōu)辄c狀。(4)B10合金在不同條件下形成的腐蝕產(chǎn)物膜成分主要由氧化物構(gòu)成。在浸泡條件下的腐蝕產(chǎn)物膜中還發(fā)現(xiàn)NaCl的存在。
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