变电站金属部件在污染大气中腐蚀特性研究

发布时间：2017-10-29 13:03

  本文关键词：变电站金属部件在污染大气中腐蚀特性研究

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【摘要】：变电站作为能源输出输入窗口,一般建在高能耗企业集中区域或人口相对集中的区域,这些区域由于人类活动或工业排放的污染性气体如H_2S和SO_2使变电站金属材料长期暴露在含有腐蚀性气体中而引起材料的腐蚀。站内设备运行的高效性和安全性对于电力输送以及社会发展等有着直接作用。因此,研究污染性气体对变电站常见金属部件的腐蚀行为,并利用实验得到的金属腐蚀速率建立一种金属腐蚀速率预测模型,通过预测模型的建立可以对金属实施长期预测,同时对金属腐蚀数据进行分析,利用相关的表征手段对金属腐蚀形貌进行观察,分析金属大气腐蚀机理,为今后研究金属防腐提供一些理论上的数据支持和指导意见。本文以SO_2和H_2S作为污染大气中金属部件加速腐蚀介质,通过控制SO_2和H_2S的浓度,维持恒定的温度和湿度,分别对铜、Q235碳钢、锌、镀锌铜、镀锌钢和铝在SO_2环境中以及铜和银在H_2S环境中进行加速腐蚀实验,采用电化学方法对不同时间下的金属工作电极进行电化学测试,运用微观表征对加速腐蚀实验的试片进行形貌分析和腐蚀产物分析,并研究其腐蚀机理。(1)腐蚀动力学结果表明,铜、Q235碳钢、锌、镀锌铜、镀锌钢和铝在SO_2环境中腐蚀速率在初期阶段增加,到腐蚀后期逐渐降低;铜在H_2S环境中腐蚀速率在初期阶段增加缓慢,而在后期急剧增加,银在H_2S环境中腐蚀速率在初期阶段增加,到腐蚀后期逐渐降低。(2)建立铜在H_2S环境中非等间距GM(1,1)灰色预测模型,并分析模型的精度同时利用720h腐蚀增重量对模型的合理性进行相关验证。结果表明,残差的相对误差基本上均在±10%以内,后验差C为0.132,小误差概率P为100%,预测精度等级为“好”。预测结果的相对误差为7.16%,误差范围控制在合理区域内,因此,非等间距GM(1,1)灰色预测模型具有良好的预测可靠性。(3)对加速腐蚀实验的试片进行电化学测试以及SEM和EDS分析,结果表明,在SO_2环境下,铜的腐蚀产物紧密呈圆形状,主要是Cu_4SO_4(OH)6和Cu_2O,同时,铜的阻抗值倒数1/Rct先增大后减小;Q235碳钢的腐蚀产物紧密呈胞状形,主要是Fe SO_4、γ-Fe OOH和Fe_3O_4,1/Rct先增大后减小;锌的腐蚀产物紧密覆盖在基体上,主要是Zn_4SO_4(OH)6,1/Rct先增大后减小,这是因为初期形成的腐蚀产物不具保护性,导致腐蚀速率加快从而使1/Rct增大,到后期形成具有保护性腐蚀产物层,保护基体,使1/Rct减小;铜在H_2S环境下腐蚀产物破裂出现分层,上层腐蚀产物断裂,与基体形成一道很深的槽,上层腐蚀产物元素主要为Cu和S以及少量O,下层腐蚀产物元素主要有Cu和O,腐蚀产物主要是Cu_2O和Cu_2S,1/Rct先增大后减小再增大,说明腐蚀后期,腐蚀产物恶化不能起到保护作用,腐蚀性介质通过产物缺陷进入基体,在基体表面发生反应,生成的腐蚀性物质逐渐向外迁移,从而进一步加速铜的腐蚀过程。
【关键词】：变电站 大气腐蚀 金属 模型 GM(1 1)
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG172.3
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-23
• 1.2.1 室外大气暴露实验13-17
• 1.2.2 室内加速腐蚀实验17-19
• 1.2.3 电化学测试方法19-21
• 1.2.4 大气腐蚀模型研究21-23
• 1.3 本课题研究目的和内容23-25
• 第二章 实验方法与步骤25-30
• 2.1 实验试剂及仪器设备25-26
• 2.2 实验材料26
• 2.3 试样的准备26
• 2.4 室内加速腐蚀实验方法26-30
• 2.4.1 实验方法的选择26-28
• 2.4.2 实验步骤28-30
• 第三章 变电站金属部件在污染大气下的腐蚀特性分析30-50
• 3.1 金属部件在污染大气下的腐蚀动力学分析30-34
• 3.1.1 铜在SO_2环境下的腐蚀动力学分析30-31
• 3.1.2 Q235碳钢在SO_2环境下的腐蚀动力学分析31
• 3.1.3 锌在SO_2环境下的腐蚀动力学分析31-32
• 3.1.4 镀锌铜在SO_2环境下的腐蚀动力学分析32
• 3.1.5 镀锌钢在SO_2环境下的腐蚀动力学分析32-33
• 3.1.6 铝在SO_2环境下的腐蚀动力学分析33
• 3.1.7 铜在H_2S环境下的腐蚀动力学分析33-34
• 3.1.8 银在H_2S环境下的腐蚀动力学分析34
• 3.2 金属部件在污染大气下腐蚀电化学行为分析34-39
• 3.2.1 铜在SO_2环境下的腐蚀电化学行为分析34-36
• 3.2.2 Q235碳钢在SO_2环境下的腐蚀电化学行为分析36-37
• 3.2.3 锌在SO_2环境下的腐蚀电化学行为分析37-38
• 3.2.4 铜在H_2S环境下的腐蚀电化学行为分析38-39
• 3.3 金属部件在污染大气下腐蚀产物分析39-43
• 3.3.1 铜在SO_2环境下腐蚀产物分析39-40
• 3.3.2 Q235碳钢在SO_2环境下腐蚀产物分析40-41
• 3.3.3 锌在SO_2环境下腐蚀产物分析41-42
• 3.3.4 铜在H_2S环境下腐蚀产物分析42-43
• 3.4 金属部件在污染大气下腐蚀机理分析43-48
• 3.4.1 铜在SO_2环境下腐蚀机理分析43-45
• 3.4.2 Q235碳钢在SO_2环境下腐蚀机理分析45-46
• 3.4.3 锌在SO_2环境下腐蚀机理分析46-47
• 3.4.4 铜在在H_2S环境下腐蚀机理分析47-48
• 3.5 小结48-50
• 第四章 变电站金属GM(1，1)灰色模型的建立50-62
• 4.1 GM(1，1)灰色模型建立的步骤50-56
• 4.1.1 原始数据的检验和处理50-51
• 4.1.2 灰色序列的生成51-53
• 4.1.3 微分方程的建立53-54
• 4.1.4 微分方程中参数求解54
• 4.1.5 求解灰色序列的预测值54
• 4.1.6 求解原始数据列预测值54-55
• 4.1.7 GM(1，1)灰色模型精度检验55-56
• 4.2 变电站金属GM(1，，1)灰色模型的建立56-60
• 4.2.1 数据分析与处理56-57
• 4.2.2 原始数据 1-AGO57-58
• 4.2.3 微分方程的建立58
• 4.2.4 参数求解58-59
• 4.2.5 灰色序列预测值求解59
• 4.2.6 原始数据列预测值求解59-60
• 4.2.7 GM(1，1)灰色模型精度检验60
• 4.3 小结60-62
• 第五章 结论62-64
• 5.1 变电站金属部件在污染大气下的腐蚀特性62-63
• 5.2 变电站金属GM(1，1)灰色模型的建立63-64
• 参考文献64-71
• 致谢71-72
• 附录A（作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文）72

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本文编号：1113061