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TA2工业纯钛在海水管系中的应用研究

作　者: 张海丽
导　师: 薛建军
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 环境工程
关键词: TA2工业纯钛管系材料环境因素电偶腐蚀动态海水电绝缘
分类号: TG146.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着钛在船舶领域中的广泛应用,钛与其它异种金属间的接触不可避免。由于钛的腐蚀电势较高,必然带来与异种金属间的电偶腐蚀问题。本文通过电化学工作站、环境扫描电镜(ESEM)、能谱仪(EDAX)等仪器及电偶腐蚀实验,分析了TA2工业纯钛在不同环境因素下的腐蚀性能,研究了TA2与其它管系材料在不同条件下直接偶接的电偶腐蚀规律,并通过模拟电绝缘试验,探讨绝缘阻值变化对各偶对电偶腐蚀程度的影响,获取TA2与其它管系材料间的电绝缘判据,为TA2工业纯钛在海水管系中的应用奠定了理论基础。实验结果表明,当NaCl溶液浓度为1.5%、pH值为5、温度为20℃、试样在海水中浸泡时间为240h时,TA2工业纯钛表面生成的腐蚀产物膜最为致密完整,试样耐蚀性能最强。当海水流速低于3m/s时,TA2基本不发生腐蚀;流速高于5m/s时,TA2的腐蚀率增加了两个数量级。在海水流速为3m/s条件下,含砂量对TA2的腐蚀性能影响较小;流速达到7m/s且含砂量为10‰时,TA2腐蚀程度最为严重。TA2与TUP紫铜、B10铜镍合金、H62黄铜、B30铜镍合金等海水管系材料直接偶接后,TA2作为阴极被保护,其它管系材料作为阳极,腐蚀加速;与TA2直接偶接后其它管系材料的腐蚀率随着阴阳极面积比的提高而增大;TA2与上述管系材料在海水中不能直接偶接,必须采取有效的电偶腐蚀控制措施。实验条件下,TA2-TUP和TA2-H62偶对在静态海水中绝缘阻值为56K?时,仍具有一定电偶腐蚀作用,在动态海水中偶合电流密度都非常小,电偶腐蚀作用可忽略;TA2-B10和TA2-B30偶对间绝缘阻值为56K?时,偶合电流密度接近于零,达到电绝缘效果。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
图表清单  9-12
第一章绪论  12-25
  1.1 前言  12
  1.2 钛合金材料的主要性能  12-13
  1.3 海水管系目前的状况及存在的问题  13-14
  1.4 影响海水管系腐蚀的主要因素  14-16
    1.4.1 材料的影响  14
    1.4.2 气蚀的影响  14-15
    1.4.3 海水流速的影响  15
    1.4.4 腐蚀环境特点的影响  15
    1.4.5 管道构型的影响  15
    1.4.6 海洋生物的影响  15-16
  1.5 钛合金在海水管系中的应用现状及发展前景  16-18
    1.5.1 钛合金材料在船舶领域的应用现状  16-17
    1.5.2 钛合金材料在船舶海水管系中的应用现状  17-18
  1.6 船舶管系材料的环境腐蚀研究现状  18-19
    1.6.1 国外船舶管系材料的环境腐蚀研究现状  18-19
    1.6.2 国内船舶管系材料的环境腐蚀研究现状  19
  1.7 钛合金与其它金属管系材料的电偶腐蚀研究  19-24
    1.7.1 电偶腐蚀影响因素  19-21
    1.7.2 钛与其它管系材料的电偶腐蚀现状  21
    1.7.3 电偶腐蚀控制措施  21-22
    1.7.4 电绝缘技术在控制海水管系电偶腐蚀中的应用  22-24
  1.8 本课题研究目的及内容  24-25
第二章试验材料与方法  25-29
  2.1 试验材料  25-26
    2.1.1 试样化学成分  25
    2.1.2 试样制备  25-26
  2.2 试验仪器  26
  2.3 试验方法  26-29
    2.3.1 电化学测试  26-27
    2.3.2 旋转圆筒冲刷腐蚀实验  27
    2.3.3 静态海水中电偶腐蚀及电绝缘试验  27
    2.3.4 不同流速海水中电偶腐蚀及模拟电绝缘试验  27-29
第三章不同环境因素对TA2 工业纯钛腐蚀性能的影响  29-38
  3.1 引言  29
  3.2 实验方法及目的  29
  3.3 实验结果与分析  29-37
    3.3.1 Cl~-含量对TA2 腐蚀行为的影响  29-31
    3.3.2 不同pH 值对 TA2 电化学行为的影响  31-32
    3.3.3 温度对TA2 腐蚀行为的影响  32-35
    3.3.4 浸泡时间对TA2 腐蚀行为的影响  35
    3.3.5 海水流速对TA2 腐蚀行为的影响  35-36
    3.3.6 含砂量对TA2 腐蚀行为的影响  36-37
  3.4 小结  37-38
第四章 TA2 工业纯钛与其它管系材料的电偶腐蚀实验  38-54
  4.1 引言  38
  4.2 实验方法与目的  38
  4.3 实验结果与分析  38-53
    4.3.1 材料在静态海水中的自然腐蚀试验  38-39
    4.3.2 TA2 与TUP 紫铜的电偶腐蚀试验  39-42
    4.3.3 TA2 工业纯钛与B10 铜镍合金的电偶腐蚀试验  42-46
    4.3.4 TA2 工业纯钛与H62 黄铜的电偶腐蚀试验  46-50
    4.3.5 TA2 工业纯钛与B30 铜镍合金的电偶腐蚀试验  50-51
    4.3.6 TA2 工业纯钛与316L 不锈钢的电偶腐蚀试验  51-53
  4.4 小结  53-54
第五章 TA2 工业纯钛与其它管系材料的电绝缘控制试验  54-71
  5.1 引言  54
  5.2 实验方法与目的  54
  5.3 实验结果与分析  54-70
    5.3.1 TA2 与TUP 紫铜的电绝缘控制试验  54-58
    5.3.2 TA2 与B10 铜镍合金的电绝缘控制试验  58-62
    5.3.3 TA2 工业纯钛与 H62 黄铜的电绝缘控制试验  62-67
    5.3.4 TA2 工业纯钛与 B30 铜镍合金的电绝缘控制试验  67-68
    5.3.5 TA2 工业纯钛与 316L 不锈钢的电绝缘控制试验  68-70
  5.4 小结  70-71
第六章结论和展望  71-73
  6.1 结论  71
  6.2 展望  71-73
参考文献  73-78
致谢  78-79
在学期间的研究成果及发表的学术论文  79

TA2工业纯钛在海水管系中的应用研究

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