發(fā)布時間：2020-05-27 04:12

【摘要】：隨著深海工程技術(shù)的發(fā)展,深海環(huán)境對金屬材料的耐腐蝕性能的影響受到越來越多的關(guān)注。陰極保護依然是防止鋼構(gòu)筑物在深海腐蝕的最有效方法之一。作為陰極保護的結(jié)果,鋼表面會形成鈣鎂沉積層。它一方面限制海水中的溶解氧向鋼表面的擴散,增大金屬的極化電阻；另一方面還可以阻止鋼的裂紋擴展,提高鋼的耐疲勞腐蝕等性能,增強陰極保護效果。 目前鈣鎂沉積層的研究大都是針對淺海環(huán)境各種因素對鈣質(zhì)層的影響,對深海環(huán)境下鈣鎂沉積層的形成及生長情況涉及較少。本文以Q235鋼為研究對象,采用恒電流極化方法,對不同的實驗?zāi)M環(huán)境條件下,鈣鎂沉積層的形成生長情況進行了對比研究。 依據(jù)鈣鎂沉積層的形成特點及實海環(huán)境因素,本文主要以溫度、溶解氧以及流動性為主要研究對象。在每個實驗環(huán)境下選取40mA/m2-800mA/m2極化電流密度,分別進行了7天恒流極化實驗,研究了極化電位隨時間的變化規(guī)律。結(jié)果表明,常溫流動條件下極化電流密度大于200mA/m2時才能在實驗結(jié)束時保證試片的極化電位達到Q235鋼的最低保護電位-0.85V(vs.Ag/AgCl),比常溫靜態(tài)條件需要更大的極化電流密度；在低溫流動環(huán)境中,極化電流密度要大于400mA/m2時才會達到最低保護電位；在低溫低溶解氧條件下,150mA/m2-800mA/m2極化電流密度范圍內(nèi),實驗結(jié)束時極化電位都能達到最低保護電位要求。 電化學(xué)線性極化實驗表明,在不同的實驗環(huán)境中,試片的極化電阻都是隨著極化電流密度的增加而加大。在相同極化電流密度下,溫度越低、溶解氧含量越小,形成的極化電阻越小。電流密度較小時,由于鈣鎂沉積層形成不明顯,不同環(huán)境中極化電阻值相差不大；隨著電流密度的加大,常溫條件下試片的極化電阻升高較快,當(dāng)電流密度高于300mA/m2時,極化電阻是低溫以及低溫低氧條件下極化電阻的2-3倍。 表面成分分析表明,鈣鎂沉積層的主要成分都是CaCO3和Mg(OH)2。當(dāng)電流密度較小時,由于達不到完全保護,試片表面沉積層與銹層共存；隨著電流密度的增加,沉積層形成越加明顯,厚度變大,沉積層中鎂含量隨著電流密度的增加而升高。常溫動態(tài)條件下,當(dāng)電流密度大于400mA/m2時,由于析氫反應(yīng)的發(fā)生沉積層會出現(xiàn)開裂脫落現(xiàn)象,并觀察到Mg(OH)2內(nèi)層和CaCO3外層的結(jié)構(gòu)特征。在低溫條件下當(dāng)電流密度小于300mA/m2時沒有明顯鈣鎂沉積層出現(xiàn),只有顆粒狀沉淀物零星出現(xiàn),表面成分分析顯示鈣鎂含量很少,當(dāng)電流密度達到400mA/m2時,試片表面被很薄的沉積層覆蓋,其主要成分是CaCO3,Mg(OH)2含量很少。低溫低氧條件下,電流密度小于400mA/m2時,試片表面也只有零星鈣鎂沉淀出現(xiàn),當(dāng)電流密度達到600A/m2時,才有鈣鎂層出現(xiàn),形貌、成分與低溫條件下相似。 對比分析可以看出鈣鎂沉積層與電流密度密切相關(guān),在一定環(huán)境下,陰極保護初期較大的電流密度能使試片更快達到保護電位,鈣鎂沉積層形成更加良好。由于流動性的影響,極化電位的負移會延遲,金屬表面的陰極產(chǎn)物離子,如OH-等較難在陰極區(qū)富集,相比靜態(tài)條件沉積層形成困難。溫度和溶解氧含量也是影響鈣鎂沉積層形成的重要因素,低溫下沉淀的形成生長速度變慢；在低溫、低溶解氧條件下,鈣鎂沉積層很難形成,電流密度要比常溫環(huán)境中加大一倍以上才有明顯沉積層出現(xiàn),厚度及致密性較差；因此要在深海低溫低氧條件下對金屬構(gòu)筑物進行陰極保護時,需要更大的電流密度和更長的時間才能形成良好沉積層。
【圖文】：

圖3一6不同電流密度獲得的試片表面的EDX圖Fig.3一6EDXofsamPleindifferenteurrentdensities表3一3EDX元素含量分析Table3一3AllalysisofelemenicontentofEDXZoomA/mZ300mA/mZ400mA/mZ600mA/mZ內(nèi)層元質(zhì)量百原子百質(zhì)量百原子百質(zhì)量百原子百質(zhì)量百原子百素分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)(wt%)(at%).(wt%).(at%)(wt%)(鮮%)(wto/9)(at%)C17.1428，，8736.3652.0812.2719.8900.0000.00038.8449.1331.4933.8645.5555.4548.9759.71Mg00.4800.4002.4901.7615.4812.4049.2839.54Ca40.9020.6526.1411.2221.4210.4101.0600.52Fe02.6400.9603.5101.0805.2801.8400.6800.24通過電鏡照片可以直觀的看到沉積層在試片表面的形成覆蓋情況。

607080(b)圖3一7 600mAjmZinner試片表面XRDlayer分析圖Fig3一7x即 ofthesample(a)300mA/mZsamplesurraee(b)600InA/mZsampleinnerlayer
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：P734.33

【引證文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 李成杰;杜敏;;深海鋼鐵材料的陰極保護技術(shù)研究及發(fā)展[J];中國腐蝕與防護學(xué)報;2013年01期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 張林;模擬深海環(huán)境X70鋼陰極保護過程及其氫脆敏感性研究[D];中國海洋大學(xué);2011年

2 李雨;陰極極化的抑菌機理研究[D];大連理工大學(xué);2013年

本文編號：2682930