环氧丙聚涂层失效规律及剩余寿命预测研究

发布时间：2017-10-05 23:24

  本文关键词：环氧丙聚涂层失效规律及剩余寿命预测研究

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【摘要】：随着经济的发展,越来越严重的环境污染致使大气环境明显劣化,这大大地加快了钢结构的腐蚀破坏和防腐蚀控制的难度。有机涂层防护是控制装备腐蚀最有效、最经济的方法之一,一般选择环氧富锌底涂+环氧云铁中涂+丙烯酸聚氨酯面涂的长效防护体系。然而涂层暴露在大气环境中,由于受到各影响因素的综合作用,涂层防腐性能逐渐下降,失去对基材的保护作用。目前,国内外关于各影响因素对涂层防腐性能的影响已有很多报道,虽然很多学者对环氧丙聚涂层防腐性能的影响因素和涂层失效机理做了大量研究,但仍不能为涂层的重涂和维护提供较准确的涂层失效数据,如何更好地描述涂层失效程度随时间的变化和涂层剩余寿命的预测已经成为一个重要的研究方向,且具有十分重要的研究意义。本论文根据环氧丙聚涂层的加速老化实验和加速盐雾实验,研究了涂层耐老化性能和耐蚀性能的变化规律。分析了涂层失效的影响因素,考察户外暴露实验和人工加速实验的相关性。基于以上分析建立了环氧丙聚涂层的寿命预测模型,具体工作如下：(1)通过环氧丙聚复合涂层室内氙灯加速老化实验,探究了环氧丙聚涂层光泽度、失光率、色差、附着力和粉化程度随加速老化实验时间的变化规律,初步建立了涂层光泽度、失光率和色差随加速实验时间的数学模型。研究结果表明：涂层光泽度、失光率随加速实验时间近似呈类指数函数模型变化；涂层色差随加速实验时间近似呈类幂函数模型变化。通过拟合各性能指标的数学模型得出了涂层耐老化性能指标与加速实验时间之间的数学关系式,相关系数均在0.99以上,具有较好的相关性。(2)根据盐雾加速实验后环氧丙聚复合涂层的电化学检测和表面检测结果,涂层电极的自腐蚀电流上升率、低频阻抗下降率和涂层孔泡面积率可以作为考察环氧丙聚复合涂层耐蚀性能的指标,这三种指标随盐雾加速实验时间的变化规律相似,符合类指数数学模型。对自腐蚀电流上升率、低频阻抗下降率和孔泡面积率随盐雾加速实验时间的变化数据进行了回归分析,得到了涂层各耐蚀性能指标的数学表达式,相关系数均在0.99以上,它们能较好地描述涂层耐蚀性能指标的变化规律,这为评估涂层耐蚀性能和剩余寿命提供了一种参考方法。(3)探究了对于在役环氧丙聚涂层表征其失效程度的可测性能指标,确定用来表征涂层失效程度和预测涂层剩余使用寿命的可测性能指标为光泽度、失光率、色差、孔泡面积率。分析了涂层寿命的影响因素及涂层各性能指标在涂层剩余寿命预测模型中的权重系数,考察了人工加速老化实验和人工加速盐雾实验对于户外暴露实验的相关性即加速倍数。基于以上分析建立了环氧丙聚在役涂层的已服役和剩余寿命预测模型,并对寿命预测数学模型进行了实例应用。
【关键词】：环氧丙聚涂层 人工加速试验 耐老化性能测试 耐蚀性能测试 数学模型 剩余寿命
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.46
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-26
• 1.1 金属材料大气腐蚀概述12-14
• 1.1.1 金属材料腐蚀现状12
• 1.1.2 大气环境中腐蚀性介质12-14
• 1.2 金属材料涂层防腐技术14-16
• 1.2.1 金属材料涂层保护14-15
• 1.2.2 防腐涂层配套体系设计原则15-16
• 1.3 防腐涂层的失效及加速实验方法16-22
• 1.3.1 涂层失效影响因素分类16-18
• 1.3.2 涂层失效表现形式18-20
• 1.3.3 涂层失效规律20-22
• 1.3.4 加速实验方法22
• 1.4 涂层剩余寿命研究现状22-24
• 1.4.1 国内外涂层剩余寿命预测研究进展22-23
• 1.4.2 在役涂层寿命预测研究方法23-24
• 1.5 本文研究意义及研究内容24-26
• 1.5.1 研究意义24
• 1.5.2 研究内容24-26
• 第2章 环氧丙聚复合涂层耐老化性能研究26-40
• 2.1 前言26
• 2.2 实验仪器和材料26-27
• 2.2.1 实验仪器26-27
• 2.2.2 实验材料27
• 2.3 实验部分27-29
• 2.3.1 试片涂层的制备27
• 2.3.2 加速老化实验27-28
• 2.3.3 涂层耐老化性能指标测试28-29
• 2.4 实验结果与分析29-38
• 2.4.1 试片涂层微观形貌29-30
• 2.4.2 光泽度变化规律30-32
• 2.4.3 失光率变化规律32-34
• 2.4.4 色差变化分析34-36
• 2.4.5 附着力等级分析36
• 2.4.6 粉化等级分析36-37
• 2.4.7 涂层老化性能指标评定等级37-38
• 2.5 本章小结38-40
• 第3章 环氧丙聚复合涂层耐蚀性能研究40-54
• 3.1 前言40
• 3.2 实验仪器与材料40-41
• 3.2.1 实验仪器40-41
• 3.2.2 实验材料41
• 3.3 实验部分41-42
• 3.3.1 电极涂层的制备41
• 3.3.2 涂层室内人工加速盐雾实验41-42
• 3.3.3 涂层耐蚀性能指标的测试42
• 3.4 结果与讨论42-53
• 3.4.1 涂层微观形貌分析42-43
• 3.4.2 涂层电极自腐蚀电流上升率分析43-47
• 3.4.3 涂层电极低频阻抗下降率分析47-51
• 3.4.4 涂层孔泡面积率变化分析51-53
• 3.4.5 涂层孔泡面积率等级评定53
• 3.5 本章小结53-54
• 第4章 环氧丙聚在役涂层剩余寿命预测研究54-60
• 4.1 在役涂层可测性能指标的确定54
• 4.2 户外暴露实验与人工加速实验相关性研究54-55
• 4.2.1 实验相关性概述54-55
• 4.2.2 人工加速实验与户外暴露实验的相关性55
• 4.3 环氧丙聚在役涂层剩余寿命预测模型的建立55-59
• 4.3.1 在役涂层失效评价指标在涂层剩余寿命预测模型中的权重分析55-56
• 4.3.2 在役涂层剩余寿命预测模型的建立56-57
• 4.3.3 在役涂层剩余寿命预测公式的使用方法57-58
• 4.3.4 在役涂层剩余寿命预测模型的应用实例58-59
• 4.4 本章小结59-60
• 结论60-62
• 参考文献62-67
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录67-68
• 致谢68

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本文编号：979428