极地钢铁材料的腐蚀与防护面临新挑战

随着极地的开发和利用,其所需的极地钢铁材料的腐蚀与防护问题越来越受到研究者的关注。本文以传统海洋环境腐蚀分区为参照,对极地特色的腐蚀环境进行了系统的分析,并将其归纳整理为极地大气区、极地冰水磨蚀区、极地海洋全浸区、极地海底泥土区等4个腐蚀区域。在对极地钢铁材料腐蚀与防护的研究进展进行梳理的基础上,从合金化、涂层技术和阴极保护技术3个方面介绍了极地钢铁材料的防护技术,并指出了极地钢铁材料未来研究的方向。     

2205钢在模拟深海热液区中的腐蚀行为

利用交流阻抗法、线性极化法、动电位极化法及Mott-Schottky分析法,研究了2205钢在不同温度、20 MPa静水压的3.5%Na Cl溶液中的电化学性质,通过SEM、EDS及白光干涉仪分析了电化学测试后2205钢的腐蚀形貌及腐蚀产物。结果表明,在模拟深海热液区环境中,2205钢在25℃下具有良好的耐点蚀能力;溶液温度达到65℃时,2205钢表面会出现明显的点蚀现象;溶液温度达到150和200℃时,2205钢表面会产生裂纹状点蚀坑;65℃时,点蚀坑主要发生在奥氏体相内,100~200℃时,点蚀坑主要发生在铁素体相内。随着模拟深海热液区温度的升高,2205钢的电化学阻抗及线性极化电阻先减小后增大,且在150℃的电化学阻抗及线性极化电阻最小;2205钢的点蚀电位随着温度的升高先负移后正移,其在模拟深海热液区中生成的钝化膜载流子密度随着温度的升高而增大。     

QT400在模拟土壤加地下水环境中的腐蚀行为

研究了室温和高温下,球墨铸铁QT400-18AL在模拟土壤加地下水环境中的腐蚀行为。利用宏观观察确定球墨铸铁在模拟土壤加地下水环境中的腐蚀类型,用SEM对腐蚀产物的形貌及元素含量进行了分析,通过XRD测试确定了腐蚀产物膜的物相,并利用电化学工作站对QT400-18AL在模拟土壤加水环境中室温和高温的电化学性质进行了研究。结果表明,在模拟土壤加地下水环境中,球墨铸铁QT400-18AL的腐蚀类型为均匀腐蚀,经腐蚀后球墨铸铁腐蚀表面的膜层主要由Fe(OH)3、Fe3O4、Ca CO3及Ca SO4构成,腐蚀温度升高降低球墨铸铁的腐蚀阻抗,腐蚀更易进行,但腐蚀温度升高不影响球墨铸铁腐蚀电化学反应过程。     

静水压对X80表面铈转化膜腐蚀行为的影响

铈转化膜作为一种环境友好的转化膜,有利提高材料的耐腐蚀性能。采用电化学沉积方法在X80表面制备了铈转化膜,研究了其在0.1和20 MPa静水压3.5% NaCl溶液中的腐蚀行为。通过高温高压在线电化学测试反应釜对开路电位、交流阻抗、线性极化电阻、极化曲线等进行测试,利用扫描电镜、能谱仪及接触角测试仪对腐蚀前后的表面形貌、元素及表面亲水性进行分析。结果表明,X80表面铈转化膜显著提高X80在浅海0.1 MPa静水压中的腐蚀电化学性质,但在深海20 MPa静水压中X80表面铈转化膜的开路电位、线性极化电阻、交流阻抗明显降低,且腐蚀电流密度明显增加;X80表面铈转化膜在深海20 MPa静水压中腐蚀后表面膜存在大量的裂纹,而在浅海0.1 MPa静水压中腐蚀后表面无明显缺陷;X80表面铈转化膜腐蚀前表面表现出亲水性,而腐蚀后表面接触角明显增大,表现为疏水性。     

铈离子修饰SiO2膜层在模拟深海条件下的腐蚀行为研究

在X80钢上分别用溶胶-凝胶法和电沉积法制备了铈离子修饰SiO₂膜层,并研究了膜层在20 MPa下3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。利用高温高压电化学反应釜对试样的开路电位、电化学阻抗、极化曲线进行了测试,利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪以及接触角测试仪对试样腐蚀形貌、腐蚀产物相以及接触角进行了分析。结果显示,两种方法制备的膜层的抗腐蚀性能在深海均有下降,且电沉积膜层下降尤为显著。在20 MPa去离子水中浸泡后的膜层均未出现明显裂纹;在20 MPa盐水中浸泡后,电沉积膜层出现些许开裂,而溶胶-凝胶膜层仍较为完好;在20 MPa盐水中恒电位极化腐蚀后,电沉积膜层出现明显龟裂和脱落,而溶胶-凝胶膜层仅出现开裂。两种膜层腐蚀之前均表现亲水性,而腐蚀后接触角明显增大,呈现出疏水性。     

深海极端环境服役材料的研究现状与研发趋势

本文阐述了国内外深海装备与材料蚀损过程与蚀损机理的研究及深海材料研发的现状;预测了深海领域特别是深海石油钻采领域装备与材料的研发趋势;指出了深海极端环境材料研发过程中的主要科学问题.     

氧化铈膜制备及其耐腐蚀性能

采用不同的制备溶液及制备参数在X80钢表面制备出不同的氧化铈膜,并对其耐腐蚀性能进行了研究.利用扫描电镜、能谱仪、XRD、拉曼光谱、接触角测试仪对不同的氧化铈膜腐蚀前后的表面形貌、元素、物相及亲水性进行了分析,利用电化学工作站对不同的氧化铈膜在3.5wt.％NaCl溶液中的开路电位、线性极化电阻、交流阻抗、极化曲线进行...