深海高静水压模拟环境下几种电偶腐蚀行为研究
发布时间：2021-05-24 16:49
随着深海资源的勘探和开发,越来越多的工程装备必须在深海洋环境中工作。深海环境复杂,导致服役设备、装置遭受严重腐蚀问题。大量服役设备、装置中存在多种金属交替连接现象,这种通过海水连通的异金属电连接诱发严重电偶腐蚀。电偶腐蚀会大大加速材料的腐蚀失效速率,严重威胁深海设备的使用寿命和安全可靠性。然而,目前关于深海材料的腐蚀研究主要集中于材料自身的腐蚀行为,而对于不同材料之间电偶腐蚀问题缺乏系统研究,成为亟待深入探究的问题。海水压力是深海环境中最重要的环境特征因素,会显著影响金属的腐蚀行为。因此,开展深海压力环境下海洋常用结构材料之间电偶腐蚀的研究,对深海设备的长期安全服役具有重要意义。基于此,本课题以几种海洋常见电偶对:B10铜镍合金/Ti6Al4V合金、B10铜镍合金/316L不锈钢、Al-Zn-In-Mg-Ti牺牲阳极/980低合金钢为研究对象,使用实验室自行搭建的模拟深海环境系统,结合静态挂片腐蚀失重实验,动电位极化曲线、EIS、零阻电流计（ZRA）等电化学实验,以及XRD、XPS、SEM/EDS等检测分析技术和有限元数值模拟计算,系统研究了三种电偶腐蚀行为规律及环境因素作用机制。首先...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 前言
1.2 深海环境及腐蚀性
1.3 静水压力对金属材料腐蚀影响研究现状
1.3.1 原位深海腐蚀研究
1.3.2 模拟深海腐蚀研究
1.4 电偶腐蚀原理及影响因素
1.4.1 电偶腐蚀原理
1.4.2 电偶腐蚀的影响因素
1.5 电偶对材料的选择
1.5.1 B10及其在海水中的腐蚀研究
1.5.2 Ti6A14V合金及其在海水中的腐蚀研究
1.5.3 980、316L及其在海水中的腐蚀研究
1.5.4 Al-Zn-In-Mg-Ti及其在海水中的腐蚀研究
1.6 本文的研究内容、目的和意义
第2章 实验材料及方法
2.1 实验材料及表征
2.1.1 B10铜镍合金
2.1.2 Al-Zn-In-Mg-Ti
2.1.3 其它合金材料
2.2 模拟深海实验装置
第3章 B10在高静水压力+干湿交替条件下腐蚀行为的研究
3.1 前言
3.2 实验方法
3.2.1 实验流程
3.2.2 失重实验
3.2.3 腐蚀产物的表征
3.2.4 电化学测试
3.3 实验结果
3.3.1 失重实验
3.3.2 腐蚀产物的形貌
3.3.3 腐蚀产物的相组成
3.3.4 腐蚀产物阻抗分析
3.4 讨论
3.4.1 不同条件下B10的腐蚀历程
3.4.2 静水压力的作用机制
3.5 小结
第4章 高静水压对B10-Ti6A14V电偶腐蚀的影响机制研究
4.1 前言
4.2 实验方法
4.2.1 电偶腐蚀实验
4.2.2 电化学测试
4.2.3 腐蚀形貌观测
4.2.4 有限元数值计算
4.3 实验结果
4.3.1 OCP和极化曲线
4.3.2 电偶腐蚀实验
4.3.3 B10合金的电偶腐蚀形貌
4.3.4 电偶腐蚀产物阻抗分析
4.4 讨论
4.4.1 静水压力对电偶电流密度的影响
4.4.2 静水压力对B10自身腐蚀部分的影响
4.5 小结
第5章 静水压力、温度对B10-316L电偶腐蚀行为的影响机制研究
5.1 前言
5.2 实验方法
5.2.1 实验条件设定
5.2.2 电化学测试
5.2.3 腐蚀形貌观测
5.3 实验结果
5.3.1 动电位极化曲线实验
5.3.2 ZRA实验
5.4 讨论
5.5 小结
第6章 静水压力对Al-Zn-In-Mg-Ti自放电性能的作用机理研究
6.1 前言
6.2 实验方法
6.2.1 实验设计
6.2.2 腐蚀失重实验
6.2.3 腐蚀形貌观测及点蚀尺寸统计
6.2.4 腐蚀产物组成分析
6.2.5 电化学实验
6.3 实验结果
6.3.1 Al-Zn-In-Mg-Ti自放电
6.3.2 Al-Zn-In-Mg-Ti自腐蚀实验结果
6.4 讨论
6.4.1 Al-Zn-In-Mg-Ti腐蚀溶解历程
6.4.2 静水压力对Al-Zn-In-Mg-Ti自腐蚀以及自放电性能影响
6.4.3 不同静水压力下Al-Zn-In-Mg-Ti阴极保护设计
6.5 小结
第7章 总结论
参考文献
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]静水压力对金属腐蚀热力学及动力学的影响[J]. 马荣耀,赵林,王长罡,穆鑫,魏欣,董俊华,柯伟. 金属学报. 2019(02)
[2]海洋工程用TC4钛合金管材组织与性能[J]. 张永强,张耀斌. 科技创新与应用. 2016(22)
[3]钝化金属深海环境电偶腐蚀性能研究[J]. 郭为民,张慧霞,侯建,程文华,郑家青. 装备环境工程. 2012(06)
[4]我国舰船用钛合金研究应用现状[J]. 杨英丽,罗媛媛,赵恒章,郭荻子,吴金平,苏航标,赵彬. 稀有金属材料与工程. 2011(S2)
[5]舰船用管系材料的现状和趋势[J]. 张文毓. 新材料产业. 2011(02)
[6]不同In含量Al-Zn-In-Mg-Ti合金组织与电化学性能分析[J]. 李元侦,文九巴,赵胜利,马景灵,卢现稳. 腐蚀科学与防护技术. 2010(03)
[7]钛材在海军工程中的应用及需要解决的问题[J]. 蒋成禹,赵勇. 中国材料进展. 2010(05)
[8]深海环境下金属及合金材料腐蚀研究进展[J]. 周建龙,李晓刚,程学群,董超芳,杜翠薇,卢琳. 腐蚀科学与防护技术. 2010(01)
[9]η相在Al-Zn-In-Mg-Ti牺牲阳极合金中的活化作用[J]. 马景灵,文九巴,卢现稳. 特种铸造及有色合金. 2010(01)
[10]铝合金牺牲阳极材料的研究现状[J]. 郭炜,文九巴,马景灵,焦孟旺. 腐蚀与防护. 2008(08)
硕士论文
[1]模拟深海环境下Al-Zn-In牺牲阳极性能研究[D]. 胡胜楠.哈尔滨工程大学 2012
本文编号：3204523
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 前言
1.2 深海环境及腐蚀性
1.3 静水压力对金属材料腐蚀影响研究现状
1.3.1 原位深海腐蚀研究
1.3.2 模拟深海腐蚀研究
1.4 电偶腐蚀原理及影响因素
1.4.1 电偶腐蚀原理
1.4.2 电偶腐蚀的影响因素
1.5 电偶对材料的选择
1.5.1 B10及其在海水中的腐蚀研究
1.5.2 Ti6A14V合金及其在海水中的腐蚀研究
1.5.3 980、316L及其在海水中的腐蚀研究
1.5.4 Al-Zn-In-Mg-Ti及其在海水中的腐蚀研究
1.6 本文的研究内容、目的和意义
第2章 实验材料及方法
2.1 实验材料及表征
2.1.1 B10铜镍合金
2.1.2 Al-Zn-In-Mg-Ti
2.1.3 其它合金材料
2.2 模拟深海实验装置
第3章 B10在高静水压力+干湿交替条件下腐蚀行为的研究
3.1 前言
3.2 实验方法
3.2.1 实验流程
3.2.2 失重实验
3.2.3 腐蚀产物的表征
3.2.4 电化学测试
3.3 实验结果
3.3.1 失重实验
3.3.2 腐蚀产物的形貌
3.3.3 腐蚀产物的相组成
3.3.4 腐蚀产物阻抗分析
3.4 讨论
3.4.1 不同条件下B10的腐蚀历程
3.4.2 静水压力的作用机制
3.5 小结
第4章 高静水压对B10-Ti6A14V电偶腐蚀的影响机制研究
4.1 前言
4.2 实验方法
4.2.1 电偶腐蚀实验
4.2.2 电化学测试
4.2.3 腐蚀形貌观测
4.2.4 有限元数值计算
4.3 实验结果
4.3.1 OCP和极化曲线
4.3.2 电偶腐蚀实验
4.3.3 B10合金的电偶腐蚀形貌
4.3.4 电偶腐蚀产物阻抗分析
4.4 讨论
4.4.1 静水压力对电偶电流密度的影响
4.4.2 静水压力对B10自身腐蚀部分的影响
4.5 小结
第5章 静水压力、温度对B10-316L电偶腐蚀行为的影响机制研究
5.1 前言
5.2 实验方法
5.2.1 实验条件设定
5.2.2 电化学测试
5.2.3 腐蚀形貌观测
5.3 实验结果
5.3.1 动电位极化曲线实验
5.3.2 ZRA实验
5.4 讨论
5.5 小结
第6章 静水压力对Al-Zn-In-Mg-Ti自放电性能的作用机理研究
6.1 前言
6.2 实验方法
6.2.1 实验设计
6.2.2 腐蚀失重实验
6.2.3 腐蚀形貌观测及点蚀尺寸统计
6.2.4 腐蚀产物组成分析
6.2.5 电化学实验
6.3 实验结果
6.3.1 Al-Zn-In-Mg-Ti自放电
6.3.2 Al-Zn-In-Mg-Ti自腐蚀实验结果
6.4 讨论
6.4.1 Al-Zn-In-Mg-Ti腐蚀溶解历程
6.4.2 静水压力对Al-Zn-In-Mg-Ti自腐蚀以及自放电性能影响
6.4.3 不同静水压力下Al-Zn-In-Mg-Ti阴极保护设计
6.5 小结
第7章 总结论
参考文献
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]静水压力对金属腐蚀热力学及动力学的影响[J]. 马荣耀,赵林,王长罡,穆鑫,魏欣,董俊华,柯伟. 金属学报. 2019(02)
[2]海洋工程用TC4钛合金管材组织与性能[J]. 张永强,张耀斌. 科技创新与应用. 2016(22)
[3]钝化金属深海环境电偶腐蚀性能研究[J]. 郭为民,张慧霞,侯建,程文华,郑家青. 装备环境工程. 2012(06)
[4]我国舰船用钛合金研究应用现状[J]. 杨英丽,罗媛媛,赵恒章,郭荻子,吴金平,苏航标,赵彬. 稀有金属材料与工程. 2011(S2)
[5]舰船用管系材料的现状和趋势[J]. 张文毓. 新材料产业. 2011(02)
[6]不同In含量Al-Zn-In-Mg-Ti合金组织与电化学性能分析[J]. 李元侦,文九巴,赵胜利,马景灵,卢现稳. 腐蚀科学与防护技术. 2010(03)
[7]钛材在海军工程中的应用及需要解决的问题[J]. 蒋成禹,赵勇. 中国材料进展. 2010(05)
[8]深海环境下金属及合金材料腐蚀研究进展[J]. 周建龙,李晓刚,程学群,董超芳,杜翠薇,卢琳. 腐蚀科学与防护技术. 2010(01)
[9]η相在Al-Zn-In-Mg-Ti牺牲阳极合金中的活化作用[J]. 马景灵,文九巴,卢现稳. 特种铸造及有色合金. 2010(01)
[10]铝合金牺牲阳极材料的研究现状[J]. 郭炜,文九巴,马景灵,焦孟旺. 腐蚀与防护. 2008(08)
硕士论文
[1]模拟深海环境下Al-Zn-In牺牲阳极性能研究[D]. 胡胜楠.哈尔滨工程大学 2012
本文编号：3204523
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/3204523.html
