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海水环境中船体钢的腐蚀行为及其防护

作　者: 傅晓蕾
导　师: 孙好芬；马力
学　校: 青岛理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 船体钢海水环境腐蚀速率阴极保护联合保护
分类号: TG174
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

海水是自然界中腐蚀性很强的介质,尤其是随着经济的发展,近海地带的污染不断增加,使得海水环境更加复杂化,也使得海水环境中金属的腐蚀问题更加突出,因此,开展海水环境中钢铁结构材料腐蚀规律及其防护措施的研究具有十分重要的现实意义。本文通过电化学测试、试验室浸泡失重试验以及环境扫描电镜观察,研究了1~#、2~#和3~#钢三种常用船体钢在不同温度、pH值、溶解氧和盐度的海水,以及N、P营养盐含量较高的富营养化海水中的腐蚀行为,并分析了各环境因素对船体钢腐蚀速率的影响规律;同时采用防腐涂层与外加电流阴极保护的方式对海水中的船体钢进行了腐蚀防护,并通过电化学试验评价了防腐涂层与阴极保护的联合保护作用,得出结论如下:(1)1~#钢、2~#钢和3~#钢在海水中均表现为均匀腐蚀,三者的自腐蚀速率相差不大,均小于0.1mm/a。(2)通过研究各环境因素与船体钢海水腐蚀速率之间的关系,得到:在温度为5℃~35℃海水中,随海水的温度升高,1~#、2~#和3~#船体钢的自腐蚀电位降低,腐蚀速率增加,船体钢腐蚀加剧;在盐度为1.6%~4.0%海水中,1~#、2~#和3~#船体钢自腐蚀电位在盐度为1.6%时稍高,在其他盐度下变化幅度较小,而船体钢的腐蚀速率则是随着盐度的增加先增大后减小,在盐度为3.2%时三种船体钢的腐蚀速率均为最大值;在溶解氧为0~4.8mg/L范围内,随海水溶液中溶解氧含量的增加,1~#、2~#和3~#船体钢的自腐蚀电位逐渐升高,其腐蚀速率则显著增大,耐蚀性降低;在pH值为6.5~9.5的海水中,1~#、2~#和3~#船体钢的自腐蚀电位在pH=9.5时稍高,在其他pH值下均变化不大,随海水的pH值增加,三种钢腐蚀电流密度均逐渐减小,失重试验表明腐蚀速率随海水pH值的升高而下降,两者之间呈近似线性关系;在实验周期内,海水中的N、P含量对船体钢的腐蚀行为影响较小,与不含N、P的海水相比,船体钢在含N、P海水中腐蚀程度较高。(3)如果只采用防腐涂层对船体钢进行腐蚀防护,当涂层破损率达到5%时,船体钢的腐蚀速率已接近甚至超过裸钢的腐蚀速率,此时可认为涂层已失去保护意义。如果采用防腐涂层和阴极保护联合保护,对于1~#钢、2~#钢和3~#钢2%和5%破损的涂层试样,阴极保护电位为-0.80V时,其保护度均可达90%以上,而当涂层破损度为10%时,其最小阴极保护电位应为-0.85V。

全文目录

摘要  7-9
Abstract  9-11
第1章绪论  11-20
  1.1 引言  11
  1.2 文献综述  11-18
    1.2.1 海洋环境概况  11-13
    1.2.2 海洋环境因素对金属腐蚀行为的影响  13-16
    1.2.3 海洋环境下金属材料的腐蚀保护  16-18
    1.2.4 目前存在的问题  18
  1.3 本文研究的内容及意义  18-20
    1.3.1 本文研究的内容  18-19
    1.3.2 研究意义  19-20
第2章试验方法  20-25
  2.1 试验材料  20
  2.2 海水环境腐蚀参数控制  20-21
  2.3 海水环境腐蚀的失重试验  21-22
    2.3.1 试样制备  21
    2.3.2 试样挂片  21
    2.3.3 腐蚀形貌的观察  21
    2.3.4 腐蚀产物的清除  21-22
    2.3.5 腐蚀速率的计算  22
  2.4 海水环境腐蚀的电化学测试  22-23
    2.4.1 试样的制备与处理  22-23
    2.4.2 电化学测试  23
  2.5 涂层与阴极保护联合保护试验  23-25
    2.5.1 涂层试样的制备  23
    2.5.2 试样的阴极保护  23-24
    2.5.3 电化学测试  24-25
第3章海水环境因素对船体钢腐蚀行为的影响  25-59
  3.1 船体钢在自然海水中的腐蚀行为  25-27
    3.1.1 动电位极化曲线  25-26
    3.1.2 失重试验  26-27
  3.2 温度对船体钢腐蚀行为的影响  27-33
    3.2.1 动电位极化曲线  28-29
    3.2.2 电化学阻抗  29-32
    3.2.3 失重试验  32-33
  3.3 盐度对船体钢腐蚀行为的影响  33-37
    3.3.1 动电位极化曲线  33-34
    3.3.2 电化学阻抗  34-36
    3.3.3 失重试验  36-37
  3.4 含氧量对船体钢腐蚀行为的影响  37-41
    3.4.1 动电位极化曲线  37-39
    3.4.2 电化学阻抗  39-40
    3.4.3 失重试验  40-41
  3.5.p H 值对船体钢腐蚀行为的影响  41-46
    3.5.1 动电位极化曲线  41-43
    3.5.2 电化学阻抗  43-44
    3.5.3 失重试验  44-46
  3.6 富营养化海水氮和磷的含量对船体钢腐蚀行为的影响  46-57
    3.6.1 氮含量对船体钢腐蚀行为的影响  46-51
    3.6.2 磷含量对船体钢腐蚀行为的影响  51-57
  3.7 小结  57-59
第4章海水环境中船体钢的腐蚀防护  59-76
  4.1 1#钢涂层与阴极保护联合保护  59-65
    4.1.1 防腐涂层对1#钢腐蚀速率影响  60-62
    4.1.2 联合保护对1#钢腐蚀速率影响  62-65
  4.2 2#钢涂层与阴极保护联合保护  65-70
    4.2.1 防腐涂层对2#钢腐蚀速率影响  65-67
    4.2.2 联合保护对2#钢腐蚀速率影响  67-70
  4.3 3#钢涂层与阴极保护联合保护  70-74
    4.3.1 防腐涂层对3#钢腐蚀速率影响  70-71
    4.3.2 联合保护对3#钢腐蚀速率影响  71-74
  4.4 小结  74-76
第5章结论  76-78
参考文献  78-82
攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作  82-83
致谢  83

海水环境中船体钢的腐蚀行为及其防护

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