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船用上层建筑与管路典型材料海水腐蚀研究

作　者: 郑俊涛
导　师: 张三平
学　校: 机械科学研究总院
专　业: 材料学
关键词: 低合金钢白铜电偶腐蚀大气腐蚀冲刷腐蚀
分类号: U668.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

船舶处于长期持续的动载运行,受到强腐蚀性的海洋大气和海水介质的侵蚀,加上不同材料相互关联偶接的有限空间,其腐蚀破坏非常严重。管路所处环境恶劣,并且常常存在几种腐蚀形式叠加下的材料失效行为,因此研究单一腐蚀因素与实际腐蚀行为往往有很大的差异。本文针对船舶海水腐蚀中电偶腐蚀、全浸腐蚀、薄液膜腐蚀和冲刷腐蚀等几种主要的腐蚀形式,在研究单一腐蚀的基础上,开展了高温电偶腐蚀和含砂液固双相流冲刷腐蚀以两种形式叠加下的腐蚀机理研究。试验材料选取船用低合金钢、双相不锈钢、铝青铜和白铜作为研究对象。通过实验室模拟试验,采用失重法和电化学方法评价材料的腐蚀性能。研究结果表明,电偶腐蚀主要与电偶对的电位差、面积比和温度以及阴极材料的耐蚀性能等因素有关。阴阳极面积比以及阴极材料的耐蚀性能是电偶腐蚀的两个最主要的影响因素。阴阳极面积比与电偶腐蚀因子具有很好的线性关系。容易产生钝化的阴极材料对电偶的加速作用相对而言要小。随温度的升高,电偶腐蚀效应增大。温度对于电偶腐蚀的影响主要在于提高了阴阳极的反应速率的比值,阴极对阳极的加速腐蚀作用增大,从而使得电偶腐蚀更严重。船体材料的薄液膜腐蚀以903钢作为研究对象,以电化学方法作为研究手段,研究初期低合金钢薄液膜腐蚀速率与薄液膜厚度及Cl~-浓度之间的关系,特别是高Cl~-浓度时的腐蚀。研究结果表明,薄液膜腐蚀初期,903钢的腐蚀速率随Cl~-浓度增大而逐渐增大,随液膜厚度增大而减小。薄液膜中的腐蚀速率远远大于溶液中的腐蚀速率。冲刷腐蚀以B10和B30作为研究对象,研究了1.5m/s～6.0m/s流速下两者在模拟海水、含5%石英砂淡水以及含5%石英砂模拟海水中的材料失重规律。研究结果表明,B30的耐腐蚀和耐冲刷性能均优于B10,含砂介质中的失重远大于纯液相中的失重。随流速增大,液固双相流中失重变化趋势逐渐增大,而在单液相中的变化趋势逐渐减小。模拟海水中随冲刷时间的延长,腐蚀速率逐渐减小。白铜B10和B30耐蚀性能良好,但对含砂介质非常敏感。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-19
  1.1 研究的背景和意义  9-10
  1.2 金属材料海水腐蚀的研究历史和现状  10-13
    1.2.1 国外研究概述  10-11
    1.2.2 国内研究概述  11-13
  1.3 金属材料海水腐蚀的试验方法  13-15
    1.3.1 实验室试验  13-14
    1.3.2 现场试验  14-15
    1.3.3 实物试验  15
  1.4 金属材料海水腐蚀试验的评价方法  15-18
    1.4.1 表观检查  15-16
    1.4.2 重量法  16
    1.4.3 电化学方法  16-18
  1.5 研究的内容和目的  18-19
第二章船用材料电偶腐蚀研究  19-39
  2.1 试验材料及试样制备  19-20
  2.2 试验仪器设备  20
  2.3 试验方法  20-21
    2.3.1 不同阴阳极面积比电偶腐蚀试验  20-21
    2.3.2 高温电偶腐蚀试验  21
    2.3.3 阴极材料的耐蚀性能对电偶腐蚀影响试验  21
    2.3.4 动电位极化曲线测量试验  21
  2.4 试验结果  21-31
    2.4.1 电化学测量结果  21-26
    2.4.2 腐蚀失重结果  26-31
  2.5 电偶腐蚀的影响因素分析  31-37
    2.5.1 电极电位差  31-33
    2.5.2 阴阳极面积比  33-34
    2.5.3 温度  34-37
    2.5.4 阴极材料耐蚀性能  37
  2.6 本章小结  37-39
第三章低合金钢薄液膜电化学腐蚀研究  39-49
  3.1 试验材料及试样制备  39-40
  3.2 试验仪器设备  40
  3.3 试验方法  40-41
    3.3.1 电化学测量薄液膜和溶液中的腐蚀规律  40-41
    3.3.2 溶解氧含量测量  41
  3.4 试验结果  41-44
    3.4.1 电化学阻抗谱  41-43
    3.4.2 动电位极化曲线测量结果  43-44
    3.4.3 溶解氧含量测量结果  44
  3.5 分析与讨论  44-48
    3.5.1 氯离子浓度对大气腐蚀的影响  44-47
    3.5.2 液膜厚度对腐蚀的影响  47-48
  3.6 本章小结  48-49
第四章白铜冲刷腐蚀研究  49-60
  4.1 试验材料及试样制备  49
  4.2 试验仪器设备  49-51
  4.3 试验方法  51-52
    4.3.1 冲刷腐蚀失重测量  51
    4.3.2 电化学试验  51-52
  4.4 试验结果  52-55
    4.4.1 单液相冲刷腐蚀  52
    4.4.2 动电位极化曲线测量结果  52-53
    4.4.3 液固双相流冲刷腐蚀规律  53-54
    4.4.4 溶解氧含量  54
    4.4.5 表面形貌  54-55
  4.5 分析与讨论  55-58
    4.5.1 单纯液相中的冲刷腐蚀规律  55
    4.5.2 液固双相流冲刷腐蚀规律  55-56
    4.5.3 流速对白铜冲刷腐蚀的影响  56-58
    4.5.4 冲刷与腐蚀的相互作用  58
    4.5.5 B10和B30冲刷腐蚀性能对比  58
  4.6 本章小结  58-60
第五章结论  60-61
参考文献  61-65
附录  65-66
致谢  66

船用上层建筑与管路典型材料海水腐蚀研究

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