外加电场下金属的大气腐蚀过程研究

发布时间：2018-03-10 20:14

本文选题：锌　切入点：碳钢　出处：《上海电力学院》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：锌在电力输电系统中的应用以钢材表面的镀层为主,多用于输电杆塔,随着我国电网的不断发展其使用量也在逐年增加。户外的大气环境是电力金属材料的主要服役条件,大气腐蚀是锌及镀锌钢常见的腐蚀形式。大气腐蚀是由空气的冷凝和吸附产生的薄层电解质覆盖在金属表面所引起的腐蚀,是电化学腐蚀的一种。输电杆塔的大气腐蚀除受到自然环境的影响外还会受到来自高压输电过程中产生的“持续干扰电压”的影响,本论文采用自制干湿交替实验装置和薄液膜实验装置,采用增重法及电化学测试并结合表面分析方法,研究了外加直流/交流电场下电力金属材料的大气腐蚀过程并提出了电力金属材料发生腐蚀的可能机制。主要研究工作和结果如下:1、利用自制的薄液膜试验装置,对采用计时电流法测量薄液膜下氧扩散系数的可行性进行了验证,在此基础上应用计时电流测试技术,研究了外加直流/交流电场对薄层液膜下氧气传输过程的影响。结果发现:随着液膜厚度的减薄以及电场强度的增加,氧的扩散系数逐渐增大。这说明在外加直流/交流电场的作用下氧气通过气/液界面传输到电极表面的速度加快,薄液膜下的氧还原反应更容易进行,加快了金属的腐蚀速度。2、利用自制的薄液膜试验装置,采用电化学阻抗谱法(EIS)以及极化曲线测试考察了不同厚度薄液膜下不同直径铜丝表面的电流分布情况并对铜丝直径对薄液膜下腐蚀过程的影响进行了研究。结果表明,当薄液膜厚度与铜丝直径的比值大于等于2时,最大相位角几乎保持不变且电极表面电流分布均匀。采用直径较小的电极,就有可能在较低的薄液膜条件下很好地改善电极表面电流的分布,并对电极的阳极过程变化规律展开研究获得准确的腐蚀信息。3、利用自制的模拟大气腐蚀干湿交替试验装置,使用增重法并结合弱极化曲线测试、电化学阻抗谱(EIS)等方法,考察了外加直流/交流电场的作用对在干湿交替环境下表面沉积有Na Cl的锌及碳钢的腐蚀的影响。结果表明,随着干湿交替的进行,锌的腐蚀速率先减小后增大至稳定,而碳钢的腐蚀速率则先增大后缓慢减小至稳定;外加直流/交流电场的存在可以加速锌以及碳钢的腐蚀速率且电场强度越强腐蚀速度越大。4、采用X射线衍射(XRD)并结合扫描电子显微镜/能谱分析技术(SEM/EDS)考察了在干湿交替条件下外加直流电场对锌以及碳钢表面腐蚀产物的组成以及结构的影响。结果表明:(1)锌表面的腐蚀产物以锌的氧化物、碱式碳酸盐、碱式氯化盐为主,外加直流/交流电场作用下锌表面腐蚀产物的形貌与空白试样有较大的不同。空白试样表面的腐蚀产物膜连续且均匀并随干湿交替的进行而逐渐增厚,对基体起到较好的保护作用;外加直流电场作用下,锌表面的腐蚀产物呈颗粒状以及空洞状,通透的空洞使侵蚀性离子以及去极化剂能够穿过腐蚀产物膜破坏基体,腐蚀产物膜对基体的保护性较弱。(2)直流电场作用下碳钢表面的腐蚀产物膜疏松多孔,对基体的保护性很弱,腐蚀产物以不稳定的片状γ-Fe OOH为主;空白碳钢试样表面覆盖有一层胶状的腐蚀产物膜,形成具有保护性的覆盖层。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：上海电力学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG172.3

【参考文献】