碳钢在模拟海水中腐蚀行为的研究.pdf

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1、72江西化工2011年第4期碳钢在模拟海水中腐蚀行为的研究林飞李琴(南昌航空大学材料科学与工程学院)摘要:测定了低碳钢在静态与流动的模拟海水纯腐蚀失重率及其电化学行为,研究表明:动态比静态纯腐蚀失重率大,腐蚀速度随温度与流速的增大而增大。关键词:纯腐蚀失重率电化学方法海洋资源的开发和利用离不开海上基础设施的建大;在一定的温度下,流速增大,腐蚀量也会增大。设,船舶、港口设施及跨海大桥等海洋工程结构使用大量的金属材料。由于海洋苛刻的腐蚀环境,金属材料结构及建筑物的腐蚀不可避免。金属材料一旦发生腐蚀不仅影响材料的外观,其机械性能也将发生变化,丧失应有的强度、硬度和韧性,直至材料完全失效,结构[1-

2、3]发生破坏。尤其是在流动海水中的腐蚀,造成的损失非常大。海洋腐蚀的研究,可以为实海环境中生产设备的设计和维护提供有力的依据。因此材料在海洋环境中的腐蚀数据积累及实验研究一直受到各国的图2.1模拟海水体系中不同温度不同流速[4-5]重视。条件下碳钢的失重量1实验方法2.2电化学方法测试1.1实验材料及药品选用低碳钢,实验药品有氯化钠、自来水、酒精、丙酮、脱脂棉、玻璃棒、烧杯若干。1.2实验条件采用自制动态模拟测试仪器,仪器测试系统包括:机械转动装置,温度控制装置,RST5200电化学测试系统,试样装夹系统。采用失重法和电化学测试对低碳钢进行实验。动态实验条件:温度分别为20℃,40℃和60℃

3、,搅拌机的转速分别为250r/min、500r/min,以模拟不同的海水流动速度。静态实验条件:温度分别为20℃,40℃图2.2碳钢20℃、40℃、60℃模拟和60℃。海水静态塔菲尔图失重法:腐蚀时间为72小时,平行试样5个,然后计算平均腐蚀量。电化学测试,低碳钢电极采用环氧树脂包封,引出导线,只露出工作面,辅助电极为铂电极,参比电极用饱和甘汞电极。实验前工作电极用砂纸打磨,丙酮除油后放入测试系统,进行电化学测量。2实验数据分析2.1失重法测量碳钢的腐蚀图2.1为不同温度不同流速条件下碳钢的失重量,可明显的看出碳钢的腐蚀量是随温度的上升而增图2.3碳钢20℃、40℃、60℃模拟加。随流速的增

4、大而增大。碳钢的腐蚀量受温度与流海水250转塔菲尔图速共同影响的:在一定的流速下,温度升高,腐蚀量增2011年12月碳钢在模拟海水中腐蚀行为的研究73所得结论如下:(1)碳钢在动态海水中的耐蚀性能比在静态的海水中耐蚀性能差。(2)海水的流动会使碳钢的腐蚀电流增大,并且随着温度的升高,腐蚀电流加大,流速的增大也会使腐蚀电流越大。即碳钢在模拟海水中腐蚀速度随温度与流速的增大而增大。参考文献[1]MelchersRE.Corrosionuncertaintymodellingforsteel图2.4碳钢20℃、40℃、60℃模拟structures[J].JournalofConstruction

5、alSteelRe-海水500转速塔菲尔图search,1999,52:3-19.图2.2—2.4是碳钢在模拟海水中的塔菲尔图,由[2]HEITZE.KREYSAG.LOSSCInvestigationofhydro-图可以看出,所有极化曲线都没有出现钝化区,说明碳dynamictestsystemsfortheselectionofhighflowrate钢抗海水腐蚀性能不好。在模拟的海水溶液中,阴极resistantmaterials1979(09).Tafel斜率要比阳极Tafel斜率大,阳极极化率相对较[3]代真.段志祥.沈士明.流体力学因素对液固两相流小,不是腐蚀的控制步骤;而阴极

6、极化曲线仍表现为氧冲刷腐蚀的影响.石油和化工设备[J].2006,9[6]扩散控制特征,是腐蚀过程的控制步骤。随着流速(3):4-7.的增大,阴极的氧极限扩散电流密度显著增大。[4]雒娅楠.海洋环境中金属材料现场电化学检测及冲3实验结果及讨论刷腐蚀研究[D].天津大学.2006.从失重法得到的数据可以看出碳钢在模拟海中随[5]林中楠.马海涛.王来.刘晓婷.纯铁在流动海水中着流速的增大腐蚀量增大,腐蚀速度增大;随着温度的的电化学腐蚀行为[J].材料保护.2009,42(7):15升高腐蚀量增大,腐蚀速度增大,用电化学方法进行的-17.测试,得到相同的结论。极化曲线法中极化度随温度[6]Chen

7、gYF,LuoJL.Pasivityandpittingofcarbonsteel与流速的变化规律说明流速越大,极化度越小,腐蚀速inchloridesolution[J].Electrochimical.1999,44:度越大。4795-4804.

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