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黑色金屬在天然海水中的腐蝕電位及其變化規(guī)律

2018-04-28 10:49:57 作者：丁國(guó)清來(lái)源：腐蝕與防護(hù) 分享至：

黑色金屬是目前用量最大的工程結(jié)構(gòu)材料，廣泛應(yīng)用于海洋工程中。黑色金屬在海水中的腐蝕電位是金屬腐蝕與防護(hù)的最基本參數(shù)之一。測(cè)量黑色金屬材料在海水中的腐蝕電位，尤其是腐蝕電位──時(shí)間曲線，從而獲得其在海水中的腐蝕電位變化規(guī)律，對(duì)研究黑色金屬在海水中的腐蝕行為、分析腐蝕過(guò)程以及金屬結(jié)構(gòu)物的防腐蝕設(shè)計(jì)等都具有重要的意義。

試驗(yàn)

01 電極制作

試驗(yàn)鋼為16種常見(jiàn)黑色金屬材料，其化學(xué)成分見(jiàn)表1，表面為機(jī)加工表面，粗糙度為3.2μm，試樣尺寸為70mm×25mm×（2~6）mm，平行試樣為3片，每片電位測(cè)試試樣一端焊接導(dǎo)線，并利用環(huán)氧樹(shù)脂將其封裝在塑料框內(nèi)，參比電極為Ag/AgCl電極。

02 腐蝕電位測(cè)試

試驗(yàn)地點(diǎn)分別在青島和舟山海水試驗(yàn)站，試驗(yàn)期間海水環(huán)境因素見(jiàn)表2。

03 數(shù)據(jù)處理

以三個(gè)平行樣的腐蝕電位平均值作為材料的腐蝕電位，繪出腐蝕電位——時(shí)間曲線。浸泡開(kāi)始時(shí)的腐蝕電位作為初始電位，趨于穩(wěn)定后各測(cè)量點(diǎn)腐蝕電位的平均值作為穩(wěn)定腐蝕電位。

結(jié)果與討論

01 腐蝕電位變化規(guī)律

鑄鐵、碳鋼和低合金鋼在青島、舟山海水腐蝕電位時(shí)間曲線見(jiàn)圖1~圖4。結(jié)果表明：鑄鐵、碳鋼和低合金鋼等黑色金屬材料在海水中浸泡的初期，腐蝕電位變化迅速，隨著浸泡時(shí)間延長(zhǎng)經(jīng)歷了“減小-增大-穩(wěn)定”過(guò)程，也反映了材料在海水中“氧化膜破壞-銹層生成-銹層穩(wěn)定附著”變化過(guò)程。

圖1 碳鋼和低合金鋼在青島海水中的腐蝕電位-時(shí)間曲線

圖2 鑄鐵和低合金鋼在青島海水的腐蝕電位-時(shí)間曲線

圖3 碳鋼和低合金鋼在舟山海水的腐蝕電位-時(shí)間曲線

圖4 鑄鐵和低合金鋼在舟山海水的腐蝕電位-時(shí)間曲線

02 穩(wěn)定腐蝕電位

由于青島和舟山海水的環(huán)境因素不同，其穩(wěn)定電位也不相同。結(jié)果表明，鑄鐵、鋼在舟山的穩(wěn)定電位較青島的穩(wěn)定電位正，其原因應(yīng)與青島海水中的溶解氧含量與舟山不同有關(guān)，一般情況下，溶氧含量越高，陰極反應(yīng)越強(qiáng)，電位越正，而試驗(yàn)期間，舟山海水中的溶解氧含量高于青島，因此，鑄鐵、鋼在舟山的穩(wěn)定腐蝕電位較青島正。

此外，鑄鐵、鋼在青島和舟山的穩(wěn)定腐蝕電位大小順序大致相同，其順序?yàn)椋汉辖鹪剌^多低合金鋼>合金元素較少的低合金鋼>碳鋼>鑄鐵。即含合金元素較多的低合金鋼的電位明顯較正，而含合金元素較少的碳鋼和鑄鐵的腐蝕電位較負(fù)。

雖然尚缺乏試驗(yàn)材料在海水全浸區(qū)腐蝕速率的對(duì)比數(shù)據(jù)，但研究表明，含合金元素較多的合金合金鋼的耐蝕性略優(yōu)于碳鋼，尤其是短期浸泡，這也表明，對(duì)于鋼鐵材料而言，其在海水中的腐蝕電位越正，其耐蝕性可能越好。

此外，試驗(yàn)中的純凈Q235和Q235鋼的穩(wěn)定腐蝕電位基本相同，由此可見(jiàn)，鋼的純凈化對(duì)其腐蝕電位無(wú)明顯影響，這也表明鋼中的氧、硫、磷、氫、氮等元素對(duì)腐蝕電位貢獻(xiàn)較小。超細(xì)晶鋼、微合金化鋼與X70、X80等低合金鋼的化學(xué)成分相近，它們之間的穩(wěn)定腐蝕電位也無(wú)明顯差別，亦即鋼的微合金化并對(duì)其腐蝕電位的影響不大。