交变应力对钢表面有机涂层阴极剥离行为的影响

对16Mn钢与CCSB钢表面环氧沥青基有机涂层在常幅交变应力与腐蚀介质共同作用下的阴极剥离行为进行了研究.结果表明,在没有外加应力条件下,涂层具有良好的界面粘附性;而在交变载荷作用的条件下,应力与局部应变集中通过影响有机涂层的介质传输与界面状态,使有机涂层在介质中的阴极剥离抗力显著降低,降低幅度随外加应力水平而升高.     

有机涂层阴极剥离作用研究进展

介绍和评述了阴极剥离对有机涂层劣化和涂层下金属腐蚀过程影响的研究现状,讨论了影响阴极剥离发生与发展的因素、阴极剥离作用机理和提高有机涂层耐阴极剥离的途径.同时综述了研究有机涂层阴极剥离的测试技术和研究方法.     

WBE技术研究水线区破损涂层的剥离机制-Ⅱ

应用阵列电极(WBE)联合电化学阻抗谱(EIS)技术,研究了气/液界面水线处破损涂层在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的水线区破损涂层剥离行为。对比涂层剥离过程的腐蚀电流密度和阻抗谱分布行为,探讨了破损涂层在水线区的剥离机制。结果表明,涂层破损区和固有缺陷区均能够加速附近涂层阴极剥离过程。水线区破损涂层剥离行为特征为,破损区和固有缺陷区附近涂层首先发生阴极剥离,进而向外部涂层/金属界面扩展。此外,研究发现,破损区位于水线上方和下方时,其推动阴极剥离能力不同,即,加速水线下方涂层剥离作用弱于水线上方区域,致使水线及水线上方涂层剥离速率明显大于水线下涂层剥离速率。其原因显然与阴极剥离区溶解氧含量有关,即富氧区阴极剥离扩展速率大于乏氧区阴极剥离速率。     

溶液环境对模拟剥离涂层下X70钢腐蚀行为的影响

采用矩形缝隙装置,研究了阴极极化条件下本体Na₂SO₄溶液浓度、pH 值以及本体溶液的含氧状况对模拟剥离涂层下溶液的化学和电化学环境的影响,分析了剥离区域内X70钢表面发生的电化学反应。结果表明,增加本体Na₂SO₄溶液的浓度虽然有利于阴极电流在剥离涂层内传输,但会导致钢板表面钝化膜的破坏而发生腐蚀。本体溶液pH值为酸性时缝内的化学环境变化迅速,缝口处发生腐蚀反应;而碱性条件下剥离区的pH值基本不变。本体溶液供氧量的减少降低了剥离区域内阴极保护的有效距离。外加电位的中断使缝内溶液酸化,X70钢处于自腐蚀状态。     

有机涂层耐阴极剥离的影响因素研究进展

有机涂层在服役期间,阴极剥离是使其失效的主要形式之一。综述了国内外海水、淡水、土壤环境中,有机涂层耐阴极剥离影响因素的研究进展。介绍了有机涂层阴极剥离过程,阐述了影响涂层耐阴极剥离的因素——树脂、颜填料、助剂以及表面处理、涂层厚度和缺陷等,并指出了耐阴极剥离有机涂层主要研究方向的发展趋势。     

涂层剥离条件下X70管线钢的应力腐蚀裂纹萌生行为

通过循环载荷实验,研究了管道涂层剥离条件下,阴极保护电位对X70管线钢在近中性pH值溶液(NS4溶液)中应力腐蚀裂纹萌生的影响.利用SEM观察了距涂层剥离口不同距离处的应力腐蚀裂纹的萌生情况.结果表明,外加-850 mV阴极保护电位时,剥离涂层下样品表面裂纹的萌生程度随距离涂层开裂口长度的增加而逐渐减轻;外加-1000 mV阴极保护电位时,剥离涂层下样品表面裂纹的萌生程度随距离涂层开裂口长度的增加而稍有增加,但缝隙内各个位置的裂纹萌生程度低于-850 mV极化电位下缝隙内部相应位置的裂纹萌生程度;涂层的剥离降低了阴极保护的效果,要达到涂层完整时的阴极保护效果,则需要使阴极保护电位适当负移.     

环氧沥青基有机涂层对16Mn钢在自然海水中腐蚀疲劳寿命 …

研究了环氧沥青基有机涂层对１６Ｍｎ钢腐蚀疲劳行为的影响。在恒幅疲劳载荷控制下比较了裸样与涂层试样在空气自然海水及不同阴极保护条件下的寿命变化规律,测量了试样在海水中ＣＦ过程自腐蚀电位随循环周次的变化,在不同阴极保护条件下记录阴极电流随循环周次的变化情况。     

深海压力交变加速条件下改性石墨烯有机涂层的失效机制

采用可控的化学氧化法制备出功能化石墨烯,最终实现石墨烯与三乙烯四胺的接枝反应。结果表明:石墨烯经化学修饰后其片层结构更平滑舒展。添加改性石墨烯的涂层在致密性、附着力等方面的性能明显提高。化学改性通过提高石墨烯的分散性及其与环氧树脂基料的相容性,减少涂层的内部缺陷,涂层结构更加致密,有效阻挡了腐蚀介质的扩散。同时,与环氧树脂形成紧密结合的化学结合界面,延缓了交变压力对该界面的破坏作用,从而延长涂层在交变压力条件下的使役寿命。     

管道3PE涂层的阴极剥离性能研究

分析探讨了管道3PE涂层阴极剥离的机理和产生条件,试验研究了不同温度、时间下极化电位等因素对3PE涂层等的阴极剥离性能的影响规律.结果表明,在一定的条件下,极化电位的变化对3PE涂层的阴极剥离性能影响不大。     

结合WBE与EIS技术研究环氧涂层下碳钢与铜合金在海水中的电偶腐蚀

目的 研究环氧涂层下碳钢与铜合金在海水中的电偶腐蚀行为及涂层整体和局部区域的劣化过程。方法 使用丝束电极（WBE）技术和电化学阻抗谱（EIS）技术研究丝束电极表面的电流密度分布和涂层阻抗谱演化,同时对比分析碳钢区域与铜合金区域涂层的阻抗谱特征。结果 阳极电流峰首先出现在碳钢局部区域,而电流密度较大的阴极电流峰主要集中出现在铜合金区域的边缘。当浸泡至122 h时,铜合金区域的涂层阻抗明显低于碳钢区域的涂层阻抗,且EIS响应出现了Warburg扩散阻抗特征。在浸泡456 h后,单根钢电极发生由阴极向阳极的极性转换。结论 涂层下碳钢与铜合金在海水中发生电偶腐蚀时,铜合金作为阴极被保护,但铜合金区域的涂层在阴极剥离的作用下加速劣化。在涂层劣化过程中,碳钢区域的涂层缺陷处成为腐蚀反应的阳极区,而主要的阴极区位于铜合金的边缘区域,这与溶解氧的“竞争效应”有关。由于涂层发生阴极剥离现象使得基底金属被腐蚀,从而导致涂层下单根钢电极的电流发生由阴极向阳极的极性转换。     

环氧沥青基有机涂层对16Mn钢在自然海水中腐蚀疲劳寿命的影响

研究了环氧沥青基有机涂层对16Mn钢腐蚀疲劳(CF)行为的影响.在恒幅疲劳载荷控制下比较了裸样与涂层试样在空气、自然海水及不同阴极保护条件下的寿命变化规律.测量了试样在海水中CF过程自腐蚀电位随循环周次的变化,在不同阴极保护条件下记录了阴极电流随循环周次的变化情况.结果表明,虽然在海水中环氧沥青基有机涂层明显地提高了16Mn钢的CF寿命,但涂层作用机理并非只是简单的介质隔离作用.在不同阴极保护条件下,有涂层试样和无涂层试样表现出了不同的规律,这意味着两者的腐蚀疲劳存在不同的作用机制.海水中的Ca、Mg离子     

酚醛改性环氧粉末复合涂层介质传输与阴极剥离行为

利用静态浸泡与阴极剥离方法研究了环氧粉末涂料和酚醛改性环氧粉末涂料的耐不同介质渗透能力与抗阴极剥离性能,探讨了酚醛树脂对改性环氧粉末涂料抗蚀性的影响.结果表明,加入适量酚醛树脂的改性环氧粉末涂料在合理的固化条件下可得到90℃时的良好耐水及耐酸性,耐碱性也在一定程度上有所提高.但酚醛改性环氧粉末涂料在60℃3%NaCl溶液中的抗阴极剥离性能不如改性前的涂料.     

EFFECT OF CATHODIC PROTECTION ON FRACTURE BEHAVIOUR OF LOWALLOY STEELS IN SEAWATER

Fracture behaviour of low-alloy steels AIST4340,HY100,Welten60,AISIA537 and A131 inartificial seawater under static,cyclic loading and at cathodic protection potential has beeninvestigated by using the techniques of fracture mechanics, electrochemistry andelectronfractography.The results reveal that at hydrogen evolution potentials(cathodic pro-tection potential)the critical yield strength required for the occurrance of SCC decreasesfrom 985 at corrosion potential(E_c)to 872 MPa.The effect of cathodic protection on crackpropagation of corrosion fatigue(CF)is not simple,it is closely related to the yield strengthof steels and their SCC behaviour.For the steels with high yield strength,cathodic protectionpromotes(da/dN)_Ⅱ evidently,and reduces △K_(th) value.The(da/dN)-△K curves dis-play a plateau at the third stage of CF for steels with medium or low yield strength.It is men-tioned that the cathodic protection potential for oceaneering constructures should be control-led at top level of the protective range.It seems reasonable that the strength of steel foroceaneeing use might be increased by 200 or 300 MPa.     

阴极保护对低合金钢在海水中断裂行为的影响

本文系统地研究了AISI4340,HY100,WELTEN60,AISIA537和A131低合金钢在开路和阴极保护电位下海水中的应力腐蚀开裂(SCC)和腐蚀疲劳(CF)行为.试验结果表明,阴极保护可以使合金钢在海水中不发生SCC的界限强度降低;而对低合金钢在海水中CF裂纹扩展速率的影响则不是单一的,与其强度及SCC的行为密切相关.指出在海洋工程结构中,应尽可能把阴极保护电位控制在规定区域的上限,同时可把海洋平台用钢的强度提高200—300MPa     

Stress corrosion cracking initiation under the disbonded coating of pipeline steel in near-neutral pH environment

A novel test setup has been used in this study to simulate stress corrosion cracking initiation under a disbonded coating on an X-65 pipeline steel. In this setup, the synergistic effects of cyclic loading, cathodic protection and soil solution environment under disbonded coatings have been considered. When the X-65 pipeline steel was exposed to the test environment, there existed a wide range of corrosion products on the steel surface in the gradient of cathodic protection. Increasing the test time and the maximum stress increased the possibility of stress corrosion cracking initiation in regions with a high susceptibility to pitting corrosion.     

大块涂层缺陷对碳钢腐蚀特性及阴极保护效果的影响

采用了环氧煤沥青作为涂层材料，研究了大块涂层缺陷对碳钢腐蚀特性及阴极保护效果的影响，测定了具有面积比例为4．91％大块涂层缺陷的Q235钢于3．5％NaCl水溶液中的交流阻抗谱．结果表明，随着浸泡时间的延长，在自然腐蚀电位下，存在剥离涂层缺陷时碳钢的腐蚀程度高于破损涂层缺陷时碳钢的腐蚀程度；在阴极极化条件下，具有剥离涂层缺陷的碳钢阴极保护效果随时间延长逐渐降低直至最后消失，而具有破损涂层缺陷时阴极保护效果随时间延长优于剥离涂层缺陷；电解质溶液向涂层内部的渗透以及涂层缺陷与钢基体间的缝隙腐蚀是导致具有大块涂层缺陷碳钢腐蚀的主要原因．     

阴极保护条件下环氧基界面粘附性研究

用阴极剥离方法研究了3种类型环氧涂层在60℃的3.5%NaCl溶液中的抗阴极开裂行为,用静态浸泡方法测定了3种涂层自由涂膜在30%NaOH溶液中的增重动力学曲线,采用单向拉伸方法测定了涂层与基体金属的粘附力,从涂层的抗碱性及涂层与基体金属粘结性能分析了影响涂层阴极开裂的主要因素.结果表明阴极反应生成的碱性环境造成聚合物降解是导致涂层阴极开裂的主要因素,此外涂层与基体金属的粘附性能对涂层的开裂也有一定影响     

阴极极化对LY12CZ铝合金腐蚀疲劳寿命的影响

在LY12CZ铝合金腐蚀疲劳寿命曲线的基础上,研究了不同阴极电位下有无涂层试件在3．5％NaCl溶液中腐蚀疲劳寿命的变化规律．记录了一定阴极电位下阴极电流的变化情况．并通过对腐蚀疲劳断裂微观形貌的观察、分析,探讨了阴极极化对有无涂层保护的LY12CZ铝合金腐蚀疲劳寿命影响机理．对于无涂层试样,一定范围内的阴极电位会抑制阳极反应,明显提高腐蚀疲劳寿命,但当阴极电位达到一定值时(-1400mV以上),发生铝合金的阴极腐蚀,使腐蚀疲劳寿命显著降低．对于有涂层试样,由于涂层的保护,一定电位值范围的阴极保护作用并不显著,阴极电位超过一定值,涂层阻碍抑制了阴极腐蚀作用,试样腐蚀疲劳寿命较无涂层试样有显著提高。     

杂散电流干扰和阴极保护作用下碳钢腐蚀规律研究

目的探讨杂散电流和阴极保护二者共同作用对碳钢腐蚀的影响。方法在碳钢管表面手工涂刷涂层并制造小块破损点,研究Q235碳钢在涂层破损后,受单纯直流杂散电流干扰、单纯阴极保护以及二者共同作用时随时间变化的电化学交流阻抗图谱(EIS),通过图谱信息以及图谱数据拟合进行分析。结果所有条件下,Bode图低频阻抗和Nyquist图容抗弧半径都随时间延长而逐渐增加。通过图谱和数据拟合发现,单纯杂散电流条件下,杂散电流越大,电化学阻抗越小,浸泡15天时,20 m A杂散电流条件下的极化电阻达到200 m A条件下的4倍。阴极保护对杂散电流腐蚀具有防护作用,无论是单独施加阴保,还是杂散+阴保共同作用,-1000 m V(vs.CSE)与-850 m V(vs.CSE)横向对比,总是-1000 m V条件下的极化电阻更高。一定程度上,阴保电位越负,极化电阻越大,保护效果越好。结论在一定范围内,不论是单独施加,还是共同作用,总是杂散电流越小,阴极保护电位越负,对碳钢的保护效果越好,腐蚀程度越轻。利用电化学交流阻抗技术监测管道腐蚀状况是可行的。     

Effect of CO2 and R-ratio on near-neutral pH stress corrosion cracking initiation under a disbonded coating of pipeline steel

This study investigates the role of CO₂ and cyclic stress R-ratio (R = minimum stress/maximum stress) on near-neutral pH SCC initiation mechanism(s) under a disbonded coating of pipeline steel protected by cathodic protection (CP). It was found that depending on CO₂ concentration and level of CP, different localized environments with various pH could be formed under the disbonded coating. When cyclic loading was applied, different SCC initiation mechanisms were involved depending on the pH of the localized environments. Reducing the R-ratio had different effects on the initiation mechanisms.