应力作用下缓蚀离子与氯离子竞争吸附对小孔腐蚀的影响

发布时间：2017-10-12 09:04

  本文关键词：应力作用下缓蚀离子与氯离子竞争吸附对小孔腐蚀的影响

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【摘要】：小孔腐蚀是一种难以察觉并且破坏性较大的一种腐蚀形态,而侵蚀性Cl_离子对金属材料表面保护膜的破坏是孔蚀发生的主要原因。尽管添加缓蚀剂可以缓解孔蚀的发生,但目前很多钢材在服役过程中会长期受到应力的影响,因此研究在应力作用的前提下缓蚀性阴离子与Cl-离子竞争吸附对小孔腐蚀的影响具有着重要的理论和现实意义。本文利用慢速动电位极化法研究了应力对304不锈钢在含有两种不同缓蚀性阴离子(HC03-和葡萄糖酸根)的NaCl溶液中孔蚀电位Eb的影响；通过慢速动电位极化法探究了不同应变程度对Q235碳钢在含HC03-的NaCl溶液中孔蚀电位Eb的影响；不同Cl-离子浓度对加与不加8%应变Q235碳钢在含HC03-的NaCl溶液中Eb的影响；统计分析了在应力作用下碳钢亚稳态小孔的形核、寿命以及孔径的变化；利用EIS、XPS、恒电位阶跃测试研究了应力对钝化膜的稳定性和钝化速率的影响。所得主要结论如下：(1)在质量分数为3.5%的NaCl溶液中,8%应变作用使304不锈钢的孔蚀电位Eb降低。0.3 mol L-1 NaHCO3和600 ppm D-葡萄糖酸钠对304不锈钢在3.5%NaCl溶液中均起到了缓解孔蚀的作用,但应力作用使不锈钢在含HC03-的体系中的Eb升高,而在含葡萄糖酸根的体系中的Eb降低。(2)在含0.2mol L-1 HCO3-的0.01 mol L-1 NaCl溶液中,8%应变作用使Q235碳钢的孔蚀电位Eb升高。应力使碳钢Eb升高的影响因素有应力大小和[HCO3']/[Cl-]值：Q235碳钢的Eb随应变的增加而逐渐降低：HC03-浓度为0.2 mol L-1时,当Cl-浓度由0.01 mol L-1逐渐增加至0.1 mol L-1,8%应变作用下的Q235碳钢的Eb高于0应变的试样的差别越来越不明显。(3)在含0.2 mol L-1 HCO3-的0.01 mol L-1 NaCl溶液体系中,Q235碳钢在受到8%应变作用后,其亚稳态小孔形核更早,在较低电位下的形核率更高,亚稳态小孔在各个电位区间的平均寿命变短,亚稳孔形核以后较难生长为较大孔径的孔。(4)8%应变作用能对Q235碳钢在含0.2 mol L-1 HCO3-的0.01mol L-1 NaCl溶液体系中形成的钝化膜稳定性和钝化速度产生影响。应变后试样表面钝化膜的阻抗值低,其电荷转移电阻变小,膜中Fe3+/Fe2+值降低,说明应变后所形成的钝化膜更不稳定。然而,应变后钝化膜中FeCO3含量增加,说明有更多的HCO3-吸附并参与钝化,而且应变使钝化速度加快,在相同时间内有更多的Fe溶解为Fe2+参与钝化。因此,8%应变使Q235碳钢在该溶液体系中Eb升高,是钝化速度加快、吸附更多HCO3-及钝化膜稳定性变差多种作用综合起来的结果,在钝化速度加快和吸附更多HCO3-的影响下,Cl-的有害作用得到抑制。
【关键词】：碳钢 不锈钢 孔蚀 亚稳态孔蚀 应力
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.1
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 第一章 绪论15-31
• 1.1 孔蚀15-18
• 1.1.1 金属的钝化15-16
• 1.1.2 钝化金属的孔蚀16-17
• 1.1.3 钝化金属的亚稳态孔蚀17-18
• 1.2 应力对金属腐蚀的影响18-22
• 1.2.1 应力对金属材料微观结构的影响18-19
• 1.2.2 应力对金属材料表面钝化膜的影响19-20
• 1.2.3 应力对金属材料小孔腐蚀的影响20-22
• 1.3 金属钝化和孔蚀的研究方法22-29
• 1.3.1 动电位极化法22-24
• 1.3.2 恒电位极化法24-25
• 1.3.3 电化学阻抗谱法25-28
• 1.3.4 Mott-Schottky曲线法28
• 1.3.5 电化学噪声法28
• 1.3.6 其他分析方法28-29
• 1.4 本课题的研究意义及研究内容29-31
• 第二章 实验方法31-35
• 2.1 实验材料与实验溶液31-32
• 2.1.1 实验材料31-32
• 2.1.2 实验溶液32
• 2.2 试样的制备32
• 2.3 测试方法32-34
• 2.3.1 慢速动电位极化测试33
• 2.3.2 电化学阻抗谱测试33-34
• 2.3.3 X射线光电子能谱分析34
• 2.4 数据处理34-35
• 第三章 应变对不锈钢和碳钢孔蚀行为的影响35-49
• 3.1 应变对304不锈钢在纯NaCl溶液中孔蚀行为的影响35-36
• 3.2 应变对不锈钢在含HCO_3~-的NaCl溶液中孔蚀行为的影响36-38
• 3.3 应变对不锈钢在含D-葡萄糖酸钠的NaCl溶液中孔蚀行为的影响38-40
• 3.4 不同应变对Q235碳钢在含HCO_3~-的NaCl溶液中孔蚀行为的影响40-44
• 3.5 不同Cl~-浓度对应变碳钢在含HCO_3~-的NaCl溶液中孔蚀行为的影响44-47
• 3.6 本章小结47-49
• 第四章 应变对碳钢在NaHCO_3+NaCl溶液中亚稳态孔蚀的影响.49-57
• 4.1 应变对Q235碳钢E_m和E_b的影响49-51
• 4.2 应变对Q235碳钢亚稳态小孔形核率的影响51-53
• 4.3 应变对Q235碳钢亚稳态小孔寿命的影响53-54
• 4.4 应变对Q235碳钢亚稳态小孔孔径的影响54-55
• 4.5 本章小结55-57
• 第五章 应变对碳钢在NaHCO_3+NaCl溶液中钝化的影响57-71
• 5.1 应变前后的Q235碳钢的EIS分析57-61
• 5.2 应变前后的Q235碳钢钝化膜层的XPS分析61-64
• 5.3 应变对Q235碳钢恒电位阶跃实验结果的影响64-66
• 5.4 8%应变Q235碳钢在卸载后的动电位极化结果66-69
• 5.5 本章小结69-71
• 第六章 总结论71-73
• 参考文献73-79
• 致谢79-80
• 研究成果及已发表的学术论文80-81
• 作者和导师简介81-82
• 附件82-83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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本文编号：1017820