316L不锈钢在热浓缩海水中的腐蚀行为研究

发布时间：2017-04-09 21:09

  本文关键词：316L不锈钢在热浓缩海水中的腐蚀行为研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着淡水资源缺乏成为世界性的难题,海水淡化技术得到了广泛关注和发展。316L不锈钢具有优异的耐腐蚀性,在海水淡化设备中得到广泛应用。研究316L不锈钢在海水环境中的腐蚀行为,深入认识其腐蚀过程和机制,为海水淡化设备的长周期运行和海水环境中不锈钢的使用提供科学依据,具有重要的实际应用价值。本文运用极化曲线、电化学阻抗谱、Mott-Schottky曲线研究了316L不锈钢在25～95。C温度范围内、1-3倍浓缩海水中的电化学腐蚀行为,探讨了316L不锈钢在热浓缩海水中的腐蚀机制。海水的温度和浓缩度对316L不锈钢的腐蚀具有较大影响。在25～95℃温度范围内、1-3倍浓缩海水中,316L不锈钢的点蚀电位和再钝化电位均随着温度升高而线性降低、随海水浓缩增大而呈半对数线性下降,但当浓缩度高于2倍、温度大于85℃时,点蚀电位变化较小。与温度相比,海水浓缩度对316L不锈钢点蚀性的影响较小。在低温多效海水淡化设备(LT-MED)工作温度72℃条件下,316L不锈钢表面阳极钝化膜的半导体性能与海水浓缩度密切相关。阳极钝化膜的Mott-Schottky曲线呈现三个线性区域：电位低于-0.4VSCE时,体现了钝化膜内层的铬氧化物的p-型半导体特征,受体载流子主要是Cr3+阳离子空位；电位在-0.4到0.3 VSCE范围内,钝化膜呈现出n-型半导体特征,体现了钝化膜外层的铁氧化物的性质,施主载流子主要是Fe2+离子或氧空位；电位高于0.3 VSCE时,又表现出p-型半导体特征,这可能是价带中形成反型层所引起的。受体与供体载流子浓度均较高、在1020～1021cm-3范围内,与海水浓缩度成线性增长关系。随着海水浓缩度的升高,供体载流子与Cl-离子浓度均增大,这将促进钝化膜吸收溶液中Cl-离子而增强316L不锈钢的点蚀敏感性。316L不锈钢在72℃的2倍浓缩海水中的腐蚀演变过程呈现出三个阶段：第1阶段为点蚀诱导期,316L不锈钢浸入溶液后呈现良好的钝化状态,极化电阻可高达106Ωcm2,约持续1150h；第Ⅱ阶段为点蚀转变期,钝化膜表面缺陷不断累积,导致钝化状态逐渐被破坏并诱发点蚀,腐蚀电位与阻抗值均显著下降,约持续400h；第三个阶段为稳定点蚀期,蚀坑不断形成和生长,保持活化腐蚀状态,腐蚀电位稳定在-0.51 VSCE左右。在长期浸泡过程中,316L不锈钢在合金元素Mo、氧含量低以及闭塞电池效应较弱等因素的作用下,点蚀坑的发展很缓慢,316L不锈钢在热浓缩海水中具有较好的耐点蚀性能。316L不锈钢表面在柠檬酸/铈盐体系中形成了由Ce02和少量Ce203组成的稀土转化膜,使得腐蚀电位和点蚀电位得到大幅度提高。转化膜破坏后形成开口状点蚀坑,可显著增强316L不锈钢在热浓缩海水中的耐腐蚀性能。
【关键词】：316L不锈钢 点蚀 电化学阻抗谱 Mott-Schottky曲线 钝化膜 浓缩海水
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.71
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-14
• 第一章 绪论14-41
• 1.1 前言14-15
• 1.2 海水淡化发展现状15-19
• 1.2.1 浓缩海水腐蚀特点18-19
• 1.2.2 海水淡化设备用材19
• 1.3 不锈钢的点蚀19-25
• 1.4 不锈钢钝化膜研究现状25-31
• 1.4.1 不锈钢钝化膜的形成理论26-28
• 1.4.2 不锈钢钝化膜的半导体特性28-31
• 1.5 不锈钢点蚀研究方法31-36
• 1.6 不锈钢钝化工艺研究36-39
• 1.7 本论文研究意义、目的以及研究主要内容39-41
• 第二章 实验方法和原理41-52
• 2.1 实验材料41-42
• 2.2 实验溶液42-43
• 2.3 实验设备43-45
• 2.4 实验原理45-52
• 2.4.1 极化理论和极化曲线45-48
• 2.4.2 电化学阻抗谱48-50
• 2.4.3 Mott-Schottky分析原理50-52
• 第三章 海水温度和浓缩度对316L点蚀性能的影响52-63
• 3.1 引言52
• 3.2 实验方法52-53
• 3.3 结果与讨论53-62
• 3.3.1 温度对点蚀性能的影响53-56
• 3.3.2 浓缩度对点蚀性能的影响56-62
• 3.3.3 温度和浓缩度对点蚀性能的相对作用程度62
• 3.4 本章结论62-63
• 第四章 316L不锈钢表面钝化膜的半导体特性与腐蚀机制63-72
• 4.1 引言63
• 4.2 实验方法63-64
• 4.3 结果与讨论64-70
• 4.3.1 钝化膜的阳极生长与溶解64-65
• 4.3.2 Mott-Schottky曲线分析65-69
• 4.3.3 不锈钢点蚀的敏感性69-70
• 4.4 本章结论70-72
• 第五章 316L不锈钢在热浓缩海水中的腐蚀演变行为研究72-90
• 5.1 引言72-73
• 5.2 实验方法73-74
• 5.2.1 试样和溶液73-74
• 5.2.2 实验方法74
• 5.3 结果和讨论74-89
• 5.3.1 电化学腐蚀行为特征74-84
• 5.3.2 长期浸泡试样的表面形貌84-87
• 5.3.3 浸泡试样的点蚀深度87-89
• 5.4 本章结论89-90
• 第六章 316L不锈钢表面铈转化膜的耐蚀性研究90-99
• 6.1 引言90
• 6.2 实验方法90-91
• 6.3 实验结果与分析91-97
• 6.3.1 铈盐转化膜的表面形貌与化学组成91-95
• 6.3.2 不锈钢表面铈盐转化膜的耐蚀性95-97
• 6.4 本章结论97-99
• 第7章 结论与展望99-102
• 7.1 结论99-100
• 7.2 创新点100-101
• 7.3 展望101-102
• 参考文献102-112
• 作者在攻读博士学位期间公开发表的论文112-113
• 致谢113

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 廖家兴;蒋益明;吴玮巍;钟澄;李劲;宋洪伟;;含Cl~-溶液中SO_4~(2-)对316不锈钢临界点蚀温度的影响[J];金属学报;2006年11期

2 许越,陈湘,吕祖舜,李英杰;AZ91镁合金表面稀土转化膜的制备及耐蚀性能研究[J];中国稀土学报;2005年01期

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1 牛桂华;海洋微生物腐蚀316不锈钢行为的研究[D];中国海洋大学;2008年

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本文编号：296111