有机涂层性能电化学测试技术的应用进展

综述了电化学测试技术在有机涂层寿命评估、腐蚀过程研究中的进展及应用;分别介绍了电化学阻抗谱(EIS)、局部阻抗谱(LEIS)、电化学噪声(EN)、扫描振动电极(SVET)、扫描电化学显微镜(SECM)、扫描开尔文探针(SKP)等测量技术在有机涂层防护领域的应用;指出了以上方法均有其优缺点,应相互结合、相互验证,并与扫描电镜联合使用,以确保其准确性.     

海洋硫酸盐还原菌对Q235钢腐蚀行为的影响

采用失重法、开路电位、电化学阻抗谱(EIS)、极化曲线等方法,通过在海洋环境中浸泡不同时间对比分析有无硫酸盐还原菌(SRB)条件下Q235钢的腐蚀电化学特征,研究SRB对Q235钢的腐蚀行为的影响。结果表明,在含SRB的海水中,随着浸泡时间延长,Q235钢的腐蚀电流密度先从7.49mA·cm~(-2)增加至9.77mA·cm~(-2),然后逐渐减小至5.01mA·cm~(-2),最终增加至12.6mA·cm~(-2),且始终小于相同时间下无SRB海水中的腐蚀电流密度,表明SRB的存在抑制了Q235的腐蚀。在含SRB的海水中,Q235钢的腐蚀行为主要由Cl~-和生物膜共同影响。在SRB稳定生长阶段,腐蚀以生物膜抑制为主;在SRB指数生长阶段和衰亡阶段,生物膜抑制作用较弱,以Cl~-促进金属腐蚀为主。     

用电化学方法研究火焰喷涂乙烯丙烯酸共聚物涂层的防腐蚀性能

为了研究乙烯丙烯酸共聚物(EAA)涂层的防腐蚀性能,采用火焰喷涂技术制备了EAA涂层,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)研究了火焰喷涂对EAA涂层结构的影响;用扫描电镜(SEM)和拉伸强度试验研究了EAA涂层的形貌及力学性能;利用交流阻抗(EIS)和Tafel曲线研究了EAA涂层在3.5%NaCl溶液中的防腐蚀性能,初步探讨了其机理。结果表明:EAA涂层结构密实,与基体结合良好,其在3.5%NaCl溶液中浸泡初期能起到良好的腐蚀屏蔽作用,随着浸泡时间的延长,腐蚀介质通过涂层的通孔、微裂纹等缺陷渗入涂层与基体的界面腐蚀基体,使涂层电阻Rc下降、电容Cc增加、腐蚀电位Ecorr负移、腐蚀电流密度Jcorr增加,涂层防腐蚀性能减弱。     

金属涂层与有机涂层在5%NaCl溶液中的腐蚀特征

为了解金属锌涂层与有机涂层性能的变化规律,测试了电弧喷涂锌涂层和有机涂层在5%NaCl溶液中的电化学阻抗谱(EIS),并结合扫描电镜(SEM)观察,分析了金属涂层及有机涂层腐蚀特征的变化过程.结果表明:锌涂层表现出自封闭作用,其防护性能主要体现在腐蚀后期,而有机涂层在腐蚀初期有较好的防护性能;锌涂层的电化学行为可以用等效电路Rs(RpoCc)(RpCdl)来描述;随着浸泡的进行,锌涂层极化电阻增大,有机涂层极化电阻减小.     

扫描电化学显微镜原位观察碳钢涂层缺陷处的交流腐蚀行为

将原位微区电化学与传统宏观电化学技术相结合,应用电化学扫描显微镜(SECM)技术和电化学阻抗谱技术并结合微观形貌分析,研究了碳钢涂层缺陷处在不同交流电流强度下的腐蚀行为。结果表明：SECM拓扑形貌直观反映了碳钢涂层缺陷处局部腐蚀过程中电化学活性点的变化。交流电流使涂层缺陷处腐蚀活性点的数量明显增多,且使表面腐蚀产物积累对腐蚀产生的抑制作用明显减弱;浸泡初期涂层缺陷处的腐蚀为电子转移控制过程,浸泡10 h后转为扩散控制过程;随着交流电流强度的增大和浸泡时间的延长涂层的剥离程度提高,点蚀坑的深度和宽度随之增大。     

结合EIS和WBE技术研究环氧涂层劣化

为研究环氧涂层在浸泡条件下的失效机理,结合丝束电极(WBE)和电化学阻抗谱(EIS)技术研究了环氧涂层浸泡在天然海水中的劣化过程, 同时分析了与涂层局部缺陷区相对应的电流密度分布和阻抗谱特征的差异．结果表明:丝束电极表面电流密度分布与EIS响应特征能够良好对应,两者结合使用可以实现对表面任意局部阳极和阴极区腐蚀过程的研究;涂层丝束电极的总阻抗响应主要与涂层局部缺陷最为严重处的电极过程特征相对应,而不能反映出其他区域的涂层劣化和涂层下基体的电化学过程信息;涂层下丝束电极出现了极性转换现象,但发生转换的原因各不相同．     

00Cr15超级马氏体不锈钢在含H_2SO_4的酸性NaCl溶液中的电化学特征

超级马氏体不锈钢耐各种介质的腐蚀对其使用至关重要。采用电化学噪声(ENC)、电化学阻抗谱(EIS)和动电位极化(PDP)曲线,研究了00Cr15超级马氏体不锈钢在含H2SO4的酸性NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明:随着其浸泡时间的延长,噪声电阻逐渐增大,噪声谱功率曲线的斜率在48 h时突然下降,即钝化膜变得稳定;电化学阻抗谱中的容抗弧随时间的延长逐渐增大,48 h后基本不再变化;随浸泡时间的延长,点蚀电位升高,维钝电流密度下降;00Cr15超级马氏体不锈钢在含H2SO4的酸性NaCl溶液中的再钝化能力强,耐蚀性好。     

含缺陷涂层X80钢热影响区的电化学阻抗分析

为了进一步探讨X80钢涂层缺陷对耐土壤腐蚀性能及使用寿命的影响,将有无涂层缺陷的X80钢浸泡在玉门土壤模拟溶液中,采用电化学方法分析了其电化学阻抗谱。结果表明:无缺陷涂层的X80钢具有良好的防腐蚀效果;线缺陷涂层在不同测试期内的阻抗谱曲线都呈现为具有2个时间常数的双容抗弧特征;存在涂层缺陷时,外界腐蚀性介质会到达基体,使之腐蚀,随着腐蚀时间的延长,腐蚀产物会在缺陷处堆积;阴极反应形成的OH-增加会促使局部碱性环境的形成,进而导致X80钢涂层与基体界面剥离,发生缝隙腐蚀。     

Cl~-浓度对SiC_P/Al复合材料电化学腐蚀行为的影响

采用浸泡模拟实验方法、电化学极化和电化学阻抗谱测试技术,研究了Cl~-浓度对SiC_P/Al复合材料电化学腐蚀行为的影响。结果表明:SiC_P/Al复合材料在Cl~-介质下钝化现象不明显,腐蚀过程主要为点蚀腐蚀。随Cl~-浓度增加,SiC_P/Al复合材料腐蚀速率增加,点蚀电位降低,且复合材料的腐蚀过程机制表现为由单纯电荷传递过程机制向电荷传递过程与腐蚀产物扩散共同作用的混合机制转变。电化学阻抗谱随Cl~-浓度增加呈现出2种类型:单一容抗弧类型、高频区容抗弧和低频区一条与实轴呈45°直线(经典Warburg阻抗)组合的复合类型。     

X60管线钢在模拟原油沉积水中的电化学行为

为弄清各因素下,原油输送管道在原油沉积水中的腐蚀机理,通过动电位扫描法和电化学阻抗谱分别研究了X60管线钢在模拟原油沉积水中的电化学行为,研究了Cl~-、HCO_3~-、SO_4~(2-)等的浓度对X60管线钢电化学行为的影响。结果表明:在试验浓度内,Cl~-浓度为25 000 mg/L时腐蚀速率最大,极化电阻最小,随着Cl~-浓度的继续增大,自腐蚀电流有所降低;随着HCO_3~-浓度的增大,自腐蚀电流密度先增大后减小,当HCO_3~-浓度为6 000 mg/L时,自腐蚀电流密度最大;SO_4~(2-)浓度的增大促进了X60管线钢在沉积水中的腐蚀。     

管线钢在近中性pH值溶液中的应力腐蚀

为研究不同强度管线钢在近中性土壤环境中的耐腐蚀性能,模拟近中性土壤环境,采用C型环试样进行浸泡试验、电化学试验(极化曲线)来研究X80和X100这2种高强度管线钢在近中性环境中的应力腐蚀行为,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对试验后的试样腐蚀形貌、产物、结构进行了分析。结果表明:在模拟近中性土壤环境下,耐点腐蚀性能X100>X80,加载应力试样<不加载应力试样; 2种材料均表现出应力腐蚀开裂(SCC)敏感性,SCC敏感性X100>X80,说明随着管线钢强度的提高,SCC敏感性增大;应力腐蚀机制为阳极溶解(AD)+氢脆(HE)。     

X80管线钢焊缝接头的耐蚀性研究

为研究X80管线钢焊接接头不同部位在碱性土壤溶液中的耐腐蚀性,利用极化曲线、电化学阻抗(EIS)法分别研究了X80管线钢基体(BM)、热影响区(HAZ)和焊缝(WM)的耐蚀性能,并利用XRD分别测量了其晶粒尺寸。结果表明:BM的腐蚀电位最大,腐蚀电流密度最小,即耐腐蚀性最好。与BM相比,HAZ和WM的耐腐蚀性依次降低;晶粒尺寸按BM相似文献   

温度对X90管线钢及其焊缝电化学腐蚀性能的影响

为了明确X90钢的腐蚀变化规律,利用电化学阻抗技术(EIS)和动电位极化测试技术,研究了X90管线钢母材及其焊缝在不同温度下的电化学腐蚀行为。结果表明:在不同温度下,随着温度的升高,X90管线钢母材及其焊缝越容易发生腐蚀,电化学阻抗逐渐减小;母材与焊缝相比,焊缝在溶液中更容易发生腐蚀,且电化学阻抗值小于母材的。     

X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的电化学腐蚀行为

X80管线钢在油气输送中广泛使用,而对其在土壤溶液的腐蚀情况研究尚不够系统、深入.为此,采用电化学测试、扫描电镜观察、表面能谱分析及X射线衍射等方法,研究了原始态与退火处理态的X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的电化学腐蚀行为与机理,分析了热处理和腐蚀时间等因素对X80钢极化曲线的影响.结果表明,退火态X80钢的耐蚀性低于原始态,这主要与X80钢的组织因热处理而发生改变有关;随浸泡时间的延长,两种状态X80钢总的腐蚀倾向均增加,但原始态时的腐蚀速率呈增大-减小-增大趋势,退火态时的腐蚀速率则呈增大趋势;腐蚀产物主要由FeOOH(表层)和Fe3O4(内层)组成,而腐蚀产物膜的完整性和致密性影响了X80钢表面的腐蚀行为与过程,使管线钢表面的局部腐蚀破坏程度增加.研究还发现Clˉ对X80钢的腐蚀起主导作用.     

辽河油田原油输送温度对管线钢内壁腐蚀行为的影响

为了探究高强度钢与低碳钢在原油输送过程中腐蚀性的差异,采用动电位极化和电化学阻抗技术,并结合金相显微镜,研究了辽河油田不同原油输送温度对X70钢和Q235钢电化学腐蚀行为的影响规律。结果表明:2种管线钢在原油中的极化曲线均呈活化溶解特性;当温度变化范围为40~70℃时,随着输油温度的升高,X70钢和Q235钢的腐蚀速率均增大,腐蚀现象越来越显著;相同温度条件下,X70钢的腐蚀速率明显低于Q235钢,X70钢在辽河油田原油中的耐蚀性优于Q235钢。     

Cl~-和应力对X80管线钢电化学腐蚀行为的影响

目前,对于Cl~-和应力同时作用时钢铁腐蚀行为及机理的研究不多。采用动电位极化和交流阻抗谱,研究了Cl~-和应力对X80管线钢在高pH值溶液中腐蚀行为的影响。结果表明:Cl~-对X80管线钢的钝化行为有显著影响,当Cl~-浓度小于0.10 mol/L时,X80管线钢表面会形成稳定的钝化膜,当Cl~-浓度大于0.10 mol/L时,则不会形成稳定的钝化膜。在自腐蚀电位下,少量的Cl~-可增加X80管线钢的腐蚀倾向,但大量Cl~-可降低其腐蚀倾向。外加应力使交流阻抗谱低频区出现第二段容抗弧,并且提高自腐蚀电位下X80管线钢的溶解速率。     

Short-term electrochemical corrosion behavior of pipeline steel in saline sandy environments

In this study, we investigate the short-term electrochemical corrosion behavior of X70 pipeline steel in salinized sandy soil using the electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The results show that the corrosion behavior of X70 steel in sandy soils with a relatively high water content (~ 18%) is mainly dominated by pitting or localized corrosion, which is controlled by charge-transfer processes. The reason can be attributed to the loose corrosion products (unable to produce an effective protective layer) and discontinuous gradation in sand particles. EIS plots of X70 steel consist of two capacitive loops at the initial stage of corrosion, while a capacitive arc at high-, medium-, and low-frequency is developed after 12 h of corrosion. The capacitive loop formed at the high frequency indicates the resistance and capacitance generated by the penetration of ions into the metal surface through the sand pores and the defects of the corrosion product film.     

腐蚀产物膜对X80钢在库尔勒土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

采用扫描电镜和X射线衍射对X80钢在库尔勒土壤模拟溶液中浸泡1个月后的表面腐蚀产物膜进行观察和测试,通过动电位极化和交流阻抗等电化学方法研究了腐蚀产物膜对X80钢腐蚀行为的影响。结果表明:腐蚀产物膜明显加速了X80钢在模拟溶液中的阴极还原过程,腐蚀也由原来的活化控制转变为扩散过程控制。腐蚀产物膜可分内外两层,外层产物膜由Fe2O3,Fe(OH)3和FeO(OH)组成,疏松,易脱落,没有保护作用。内层产物膜为Fe3O4,与基体结合得虽然较为紧密,但存在着微裂纹和微小孔洞等缺陷,这些缺陷增大了阴极还原的有效面积,减少了荷电离子的传输阻力,促进了腐蚀微电池的形成,从而使覆盖有腐蚀产物膜的X80钢表现出更大的腐蚀速率。     

温度对X80管线钢在0.5mol/L Na_2CO_3+1.0mol/L NaHCO_3溶液中电化学腐蚀性能的影响

目前,有关温度对CO_3~(2-)-HCO_3~-环境下X80管线钢腐蚀行为的影响规律尚无统一的认识。为了探究高强度钢在不同温度的0.5 mol/L Na_2CO_3+1.0 mol/L NaHCO_3溶液中的腐蚀行为,采用动电位极化、电化学阻抗技术,并结合金相显微镜观察研究了温度对X80管线钢在0.5 mol/L Na_2CO_3+1.0 mol/L NaHCO_3溶液中电化学腐蚀行为的影响规律,并通过Mott-Schottky曲线对不同温度下钝化膜的半导体性质进行探讨。结果表明:温度从30℃上升至75℃时,X80钢的点蚀电位和电荷转移电阻均逐渐减小,腐蚀现象越明显;当温度达到90℃时,点蚀电位和电荷转移电阻反而增大,腐蚀程度有所减缓;在0.3~0.7 V内,钝化膜呈现出典型的n型半导体特征;随着温度的升高,钝化膜内的施主电流密度和平带电位呈现先降低后增加的趋势,钝化膜稳定性先减弱后增强;在75~90℃之间存在一个临界温度,此温度下钝化膜的缺陷密度最大,保护性最差。