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渗锌碳钢在海水中的腐蚀行为研究

作　者: 章强
导　师: 刘贵昌
学　校: 大连理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 渗锌碳钢渗锌层电偶腐蚀 ZnO 孔蚀
分类号: TG172.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 172次
引　用: 2次
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内容摘要

粉末渗锌是利用热扩散方法在钢铁表面获得锌铁合金层的化学热处理工艺,所获得的锌铁合金层即为渗锌层。渗锌层可作为牺牲阳极对钢铁基体起保护作用,并且其消耗速率较纯锌低,因而具有较好的防腐效果并在海洋环境中获得广泛的工业应用,然而渗锌碳钢海水换热器在使用过程中却发生了异常的腐蚀穿孔。本文针对渗锌碳钢海水换热器的腐蚀穿孔问题,采用固体粉末包埋法对20#碳钢进行粉末渗锌制备渗锌碳钢。分别在20℃、40℃和60℃的天然海水中对所制备的渗锌碳钢进行全浸腐蚀实验并对相应腐蚀产物进行分析,结果发现在20℃的海水中浸泡后渗锌碳钢表面的腐蚀产物主要以碱式氯化锌的形式存在,而在40℃和60℃的海水中浸泡后,腐蚀产物以ZnO和碱式氯化锌的形式存在。为了进一步验证渗锌碳钢在海水中的腐蚀机理,采用电偶腐蚀试验方法,分别将渗锌碳钢与碳钢、碳钢与表面长ZnO的碳钢、渗锌碳钢与表面长ZnO的渗锌碳钢偶接进行电偶腐蚀实验,并监测了开路电位,电偶电位及电偶电流随浸泡时间的变化规律。结果表明在较高的温度下,渗锌碳钢的孔蚀与其表面沉积ZnO相关,而且温度的升高能够加速其孔蚀过程。综上所述,在20℃的海水中,渗锌碳钢的渗锌层为均匀腐蚀,起牺牲阳极的保护作用。随着温度的升高,渗锌层表面易形成ZnO而钝化,该产物的形成促进了大阴极-小阳极宏观电池的形成,最终导致渗锌碳钢在较短的时间内发生孔蚀。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-20
  1.1 海洋环境中金属腐蚀及其影响因素  9-13
    1.1.1 海洋环境中金属腐蚀  9
    1.1.2 影响海洋腐蚀的环境因素  9-13
  1.2 海洋腐蚀的危害及其控制方法  13-15
  1.3 热扩散粉末渗锌技术的发展及其特点  15-18
  1.4 选题的背景和研究的内容  18-20
    1.4.1 选题的背景  18-19
    1.4.2 课题的研究内容  19-20
2 渗锌碳钢的制备及表征  20-30
  2.1 药品与仪器  20-23
    2.1.1 实验药品  20
    2.1.2 实验装置和仪器  20-23
  2.2 渗锌碳钢的制备  23-25
  2.3 渗锌碳钢的表征  25-29
    2.3.1 表面形貌和成分表征  25-27
    2.3.2 渗锌层硬度和厚度表征  27-28
    2.3.3 渗锌层形貌和元素分布表征  28-29
  2.4 本章小结  29-30
3 渗锌碳钢在天然海水中全浸实验  30-45
  3.1 药品与仪器  30-31
    3.1.1 实验药品  30
    3.1.2 实验装置和仪器  30-31
  3.2 实验方法  31-33
    3.2.1 海水全浸实验  31-32
    3.2.2 极化曲线测试  32-33
    3.2.3 交流阻抗测试  33
  3.3 结果与讨论  33-44
    3.3.1 海水全浸实验  33-39
    3.3.2 电化学测试  39-43
    3.3.3 腐蚀原因分析  43-44
  3.4 本章小结  44-45
4 渗锌碳钢在天然海水中电偶实验  45-66
  4.1 药品与仪器  45-46
    4.1.1 实验药品  45
    4.1.2 实验装置和仪器  45-46
  4.2 实验方法  46-48
    4.2.1 氧化锌的制备及表征  46-47
    4.2.2 电偶腐蚀实验  47-48
  4.3 结果与讨论  48-64
    4.3.1 氧化锌薄膜的表征  48-51
    4.3.2 渗锌碳钢与碳钢电偶腐蚀  51-57
    4.3.3 氧化锌与碳钢电偶腐蚀  57-61
    4.3.4 氧化锌与渗锌碳钢电偶腐蚀  61-64
  4.4 本章小结  64-66
5 渗锌碳钢在天然海水中的孔蚀机理  66-68
结论  68-69
参考文献  69-72
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  72-73
致谢  73-75

渗锌碳钢在海水中的腐蚀行为研究

内容摘要

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