新型锌基牺牲阳极在土壤阴极保护中的应用

为了提高牺牲阳极的性能,降低其生产成本,自制了新型锌基牺牲阳极ZLR.通过恒电流和保护电位测量研究了ZLR在土壤中对钢的保护效果.结果表明:ZLR在土壤中通以阳极电流时具有较小的极化性能和良好的电位稳定性,电流效率达70%以上;ZLR、普通锌阳极、镬阳极分别与钢耦合时,与ZLR耦合的钢电位最负、表面被保护得最好、电位受土壤干湿度的影响较小,ZLR长期使用效果与镁阳极相当.     

多尺度实验测试评价高强钢氢脆的研究进展

氢脆是高强钢中普遍存在的现象,也是其研发过程中必须攻克的难题。为了深入理解高强钢的氢脆与其缺陷之间的关系,发展了许多测试评价方法,如宏观尺度的慢应变速率拉伸、线性增加应力、恒载荷拉伸这类力学实验以及检测氢含量的热脱附光谱法和电化学氢渗透法,根据高强钢的塑性损失、最大断裂应力、断裂时间、应力强度因子、氢的俘获能和扩散速率等参数直接进行氢脆敏感性的评价。但宏观尺度的实验无法深入地研究高强钢发生氢脆的机理,通过介观、微观尺度的实验和表征手段,如压痕法、纳米压痕法、微悬臂梁弯曲实验、原子探针技术、氢微印技术、扫描开尔文探针显微镜等,从局部测试高强钢性能变化和准确检测氢被俘获的位置,能够在解释氢脆机理和认识氢与高强钢中缺陷之间相互作用的问题上提供更加准确的依据。本文介绍、对比了上述这些实验方法并调研了多尺度实验测试评价高强钢氢脆的研究进展,总结了高强钢氢脆研究现状和主流的测试评价方法,为深入探索高强钢氢脆提供了思路。     

35钢牺牲阳极性能及其对铜管阴极保护的可行性

采用恒电流试验测试了35钢在海水和淡水中的牺牲阳极性能,并结合紫铜的极化曲线测试和阴极保护试验分析了35钢用于铜管牺牲阳极保护的可行性。结果表明:35钢在海水和淡水中都具有良好的牺牲阳极性能,工作电位稳定,电流效率高,溶解均匀,消耗慢;对紫铜管进行阴极保护有足够的驱动电压,达200 mV以上;短期阴极保护试验结果显示35钢对紫铜管有良好的保护效果。     

海水中极化电位对X70钢氢脆敏感性的影响

为探索X70钢最大阴极保护电位,采用电化学测试和慢应变速率实验（SSRT）并结合断口扫描电镜观察,研究了低温低溶解氧和常温海水中阴极极化电位对X70钢氢脆敏感性的影响.结果表明：相对常温海水,X70钢在低温低溶解氧海水中的析氢电位正移;随阴极极化电位的负移,X70钢的最大抗拉强度、屈服强度增加且氢脆敏感性增加;在低温低...     

1 000 MPa级高强钢焊接件的氢脆敏感性研究

利用氢渗透试验、慢应变速率拉伸试验(SSRT)研究了1 000MPa级高强钢(HSS)焊接件在海水中的氢渗透行为及其应力腐蚀敏感性,结合SEM观察了试样的断口特征,并利用电化学试验和显微组织观察分析了焊接件不同区域的氢脆特征。结果表明:相对于焊缝区(WM)和母材区(BM),热影响区(HAZ)的自腐蚀电位最负、析氢电位最正,更容易发生腐蚀和析氢行为。热影响区的氢扩散系数最大,具有较强的吸氢倾向。动态电化学充氢对高强钢焊接件的影响主要体现在对塑性的损减方面;随着极化电位的负移,高强钢焊接件的强度没有明显变化,但断面收缩率、断后延伸率均减小,断裂方式逐渐由韧性断裂变为解理断裂;当极化电位约为-930mV(vs SCE)时,高强钢焊接件的氢脆系数达25%;在不同充氢极化电位下,焊接件试样的断裂位置多在热影响区。     

纯镁牺牲阳极的熔铸及其电化学性能和腐蚀形貌

以"硅热还原法"生产的纯镁为原料,采用金属型铸造工艺浇铸了纯镁牺牲阳极,考察了纯镁牺牲阳极的杂质含量在熔铸过程中的变化趋势及其电化学性能和腐蚀形貌。结果表明:纯镁牺牲阳极杂质含量仍然保持较低水平,其电化学性能满足ASTM 843-2003的要求,电流效率最大值达到了54%;纯镁牺牲阳极的开路电位取决于α-Mg基体的电位,α-Mg基体固溶元素较少,电位较负,开路电位较高,其最大值达到了-1.74V(vs SCE)。     

不同Sn含量对Al-Zn-Ga-Si-Sn阳极性能的影响

为了改善Al-Zn-Ga-Si-Sn低电位牺牲阳极的性能,通过调节Sn元素含量提高牺牲阳极的表面活性和电流效率,制备了 5种不同Sn含量的牺牲阳极材料,采用牺牲阳极电化学性能测试方法、极化曲线及电化学阻抗谱测量、表观形貌分析等手段分析了Sn元素对于低电位铝合金牺牲阳极电化学性能的影响。结果表明:Sn可以有效地提高阳极表面的活性,并且破坏表面钝化膜降低表面自由能,使工作电位正移,提高阳极电流效率,改善阳极的溶解形貌。     

高Cl~-环境对M152和17-4PH高强钢应力腐蚀开裂行为的影响

利用中性盐雾实验、慢应变速率拉伸实验研究M152和17-4PH高强钢在高Cl~-环境中的应力腐蚀行为和机理。结果表明:M152和17-4PH钢在高Cl~-环境中均有一定的应力腐蚀开裂(SCC)敏感性,且随着前期中性盐雾时间的延长,其伸长率逐渐降低,SCC敏感性逐渐升高;通过扫描电子显微镜对试样的断口和侧边裂纹进行观察比较发现,中性盐雾时间的延长会使M152和17-4PH高强钢的断裂机制由韧性断裂向脆性断裂转变。分析得出M152和17-4PH钢在高Cl~-环境中发生SCC是阳极溶解(AD)和氢脆(HE)的协同作用,Cl~-会加速AD过程。经过不同时间中性盐雾后17-4PH钢的SCC敏感性均比M152钢要高,HE作用也越明显。高Cl~-环境中,17-4PH高强钢相对M152钢更易发生SCC。     

Mg含量对Al-Zn-In-Mg-Ti-Ga-Mn牺牲阳极性能的影响

为提高Al牺牲阳极的综合性能,采用电化学性能评价试验、电化学阻抗测试、极化测试、金相分析和微区电位分布分析等方法研究了 Mg元素含量对Al-Zn-In-Mg-Ti-Ga-Mn牺牲阳极性能的影响,确定了铝基牺牲阳极中Mg元素的合理含量.结果表明:随着Mg含量的增加,牺牲阳极实际电容量有所提升,Mg元素含量变化主要通过影响牺牲阳极晶粒尺寸、内析出物数量和分布来影响牺牲阳极的各项性能,当Mg含量为0.8％时,Al-Zn-In-Mg-Ti-Ga-Mn 牺牲阳极性能较优.     

热处理对特种设备用高强钢激光–电弧复合焊接头氢脆断裂行为的影响研究

目的 提高800 MPa级特种设备用低碳贝氏体高强钢激光–电弧复合焊接头的抗氢脆性能。方法 采用预充氢后慢应变速率拉伸试样的方法,定量评估焊态、焊后直接高温回火和焊后调质3种状态下800 MPa级低碳贝氏体高强钢激光–电弧复合焊接头的氢脆敏感性,结合扫描电镜下的初始微观组织和断裂特征,讨论抗氢脆性能的改善机理。结果 焊后调质处理有效消除了焊接热循环形成的马氏体组织,使接头各区域的微观组织趋于一致,接头的抗氢脆性能较焊态和直接焊后高温回火态的显著提高,断裂特征也从沿晶和穿晶的混合断裂转变为穿晶解理断裂。结论 焊后调质处理可以有效提高800 MPa级低碳贝氏体高强钢激光–电弧复合焊接头的抗氢脆性能。     

外加电位对X80钢在玉门土壤模拟溶液中应力腐蚀的影响

采用慢应变速率拉伸实验研究X80钢在土壤模拟溶液中的应力腐蚀敏感性。以玉门地区的碱性土壤为基础,分析不同电位对应力腐蚀的影响。用扫描电镜对断口及二次裂纹形貌进行观察。结果表明:阳极电位下X80钢应力腐蚀敏感性不高。高阳极电位下,阳极溶解在一定程度上抑制了应力腐蚀。阳极电位较弱以及开路电位下,阳极溶解较弱,裂尖和其他表面存在溶解性差异,这些因素有利于裂纹扩展。但是较慢的溶解速率以及相对高的应变速率使得裂纹没有足够时间发生有效扩展,应力腐蚀敏感性仍然较低。当外加阴极电位时,裂尖发生阳极溶解而其他位置受到阴极反应抑制,应力腐蚀敏感性增加。随着阴极电位降低,不断增加的氢影响裂纹萌生和扩展,应力腐蚀敏感性随外加电位的降低而增大。     

爆轰处理对20CrMo 钢氢脆敏感性的影响

本文研究了爆轰处理对不同组织和强度水平的20CrMo 钢氢脆敏感性的影响。结果发现爆轰处理加高温时效可显著降低钢的氢脆敏感性。对屈服强度分别为830MPa 和620MPa 的均相珠光体组织、爆轰处理对其氢脆敏感性没有或略有影响。爆轰处理显著增加了屈服强度为680MPa,组织为铁素体加珠光体材料的氢脆敏感性系数,同时显著降低它对不可逆氢脆的敏感性系数。     

国外铝合金牺牲阳极材料概况

由于铝是一种轻金属,又在理论上具有足够负的电位,理论电流输出量也很大;更有毒性小、材料来源充分,成本低、易于加工等优点;所以,铝被选为制作阴极保护用牺牲阳极的理想材料。另外,铝合金阳极的阳极电位和电流效率也都比较符合阴极保护的要求,因而,它的使用在世界各国都受到了重视。本文主要论述了铝合金牺牲阳极的研制和发展过程,各种添加元素对铝合金阳极性能的影响,以及铝合金阳极在船舶、港湾设施、海洋石油开采设备、海底钢结构件,以及地下设施方面的实际应用情况。     

低驱动电位牺牲阳极的研究

目前,国内外尚未研制出性能优良的低驱动电位牺牲阳极材料.为此,炼制了3种Al-Zn-Ga-Si牺牲阳极材料,采用恒电流方法评价了其电化学性能,采用SEM观察了阳极材料的微观溶解形貌,金相显微镜观察阳极的金相组织.结果表明:Al-0.3%Zn-0.1%Ga-0.9%Si阳极的综合电化学性能较好,工作电位为-780～-820mV,电流效率83%,溶解较均匀;随着合金元素Si含量增多,铝合金的晶粒变小,偏析相数量增加.     

普通碳素钢渗氮后的氢脆敏感性

为了研究渗氮处理对钢的氢脆敏感性的影响,对气体渗氮处理的普通碳素钢进行了拉伸试验,对其断口进行了扫描电镜观察和显微组织分析。结果表明:渗氮层发生了氢脆延迟断裂,未渗氮部位发生了韧性断裂;渗氮处理增加了钢的氢脆敏感性。     

典型牺牲阳极在脱硫催化液中的性能研究

通过恒电流实验法测试了6种常用牺牲阳极材料在不同温度的硫回收催化剂溶液中的电化学性能。结果表明,高硅铸铁牺牲阳极开路电位、工作电位稳定,表面溶解均匀,在较高温度下电流效率最高,尤其是在60℃时达到89.7%,综合性能最好;溶解的产物Fe^2+不会对原有催化剂造成影响,是一种比较理想的硫磺回收装置保护用牺牲阳极材料。     

牺牲阳极阴极保护在沿海挡潮闸中的应用

沿海工况下的水工钢闸门易遭受腐蚀破坏,为减轻腐蚀延长使用寿命,对射阳河挡潮闸35扇钢闸门采取了牺牲阳极阴极保护措施.保护系统运行近10 a,对钢闸门进行保护效果检查和保护电位检测.结果表明:钢闸门表面无锈蚀,阴极保护电位均满足规范要求且分布均匀,镁阳极适用于淡海水环境介质中且保护效果优异,由于闸门两侧及底部因其他构件吸收电流较多,阳极消耗较快,保护电位偏正;为使闸门表面达到同寿命保护,可在两侧及底部适当增加阳极数量或增加阳极质量.     

富锌涂层、阴极极化对管线钢应力腐蚀开裂敏感性的影响

为加强对油气管线钢腐蚀失效机理的认识,采用动态慢应变速率拉伸试验(SSRT),研究了弱酸性环境中富锌涂层与阴极保护对16Mn和X80 2种不同强度级别管线钢应力腐蚀开裂(SCC)敏感性的影响,探讨了2种管线钢的SCC机理.结果表明:在5%NaCl 0.5%CH3 COOH 酸性溶液中,16Mn钢的SCC机理以阳极溶解为主,富锌涂层和阴极保护均能有效提高16Mn钢的SCC抗力,前者效果优于后者;X80钢的SCC机理以氢脆为主,富锌涂层和阴极极化均促进其SCC过程,但富锌涂层提高X80钢SCC敏感性的程度低于与涂层自腐蚀电位相近的阴极极化作用.     

多元铝基合金牺牲阳极研究

本文论述了采用正文设计试验方法对四种多元铝合金牺牲阳极的工作电位、电流效率、表面溶解等性能指标进行的室内试验研究。其结果是:Al-Zn-In-Mg-Ti系合金牺牲阳极的电化学性能最佳,Al-Zn-In-Mg-Sn-Si系合金次之,Al-Zn-In-Si-Ti系合金较差,Al-Zn-In-Mg-Ca系合金的电化学性能低劣,不可用作牺桂阳极。     

低成本Al-Ti-Cr高强耐海水腐蚀钢耐蚀性能研究

本工作以普碳钢为基体,添加Cr、Ti、Al等元素制备了新型低成本高强耐蚀钢,通过动电位极化、交流阻抗、周浸腐蚀实验和盐雾加速腐蚀实验研究了低成本Al-Ti-Cr高强耐蚀钢的耐海水腐蚀性能.结果表明:钢中的Cr能促进锈层向致密的α-FeOOH进行转变;Al和Ti提供阳极保护的同时,Al还能产生致密的Al2O3分散在锈层表面延缓腐蚀介质向基体的侵蚀,而Ti能够呈点状或者片状富集在锈层内部,对晶间腐蚀起到一定的保护作用,大幅度提高了耐蚀钢的耐蚀性能.