Al-Bi-Pb-In-Ga合金牺牲阳极的组织与电化学性能研究

研制了一种Nl-Bi-Pb-In-Ga合金牺牲阳极；用恒电流法研究了合金在自来水、淡海水、人造海水介质中的电化学性能；用金相显微技术和扫描电子显微技术观察牺牲阳极的微观组织和腐蚀后的表面形貌；结果表明，合金化元素均匀弥散分布的Nl-Bi-Pb-In-Ga合金牺牲阳极在自来水、淡海水、人造海水介质中腐蚀溶解均匀，阳极极化弱，电极电位负，阳极利用率高。     

Al-Zn-In-Si牺牲阳极在模拟海水及海泥环境中的电化学性能

目的 分析A13型Al-Zn-In-Si牺牲阳极在海水、海泥中的电化学性能.方法 采用恒电流极化进行4 d的加速实验,使用电化学阻抗谱(EIS)分析电化学腐蚀过程,通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)及三维超景深显微镜观察分析腐蚀形貌及表面化学成分,对比研究了Al-Zn-In-Si牺牲阳极在模拟海水和海泥环境下的腐蚀形貌、电化学性能.结果 在模拟海水和海泥环境中,尽管Al-Zn-In-Si牺牲阳极都满足DNVGL-RP-B401的要求,但在海泥环境中,其电化学效率仅为65.97％,远低于海水环境中的89.43％.牺牲阳极在海水环境中发生均匀腐蚀,而在海泥环境中却呈现严重的不均匀腐蚀现象,表面腐蚀坑为疏松多孔蜂窝状.结论 在海泥环境下,Al-Zn-In-Si牺牲阳极的腐蚀产物扩散困难,局部呈现腐蚀坑,自腐蚀速率高,导致电化学效率降低.溶解过程中,由于组织脱落,自身消耗增加,电化学容量降低,从而导致阳极在模拟海泥环境中的电化学性能低于海水环境,并揭示了阳极在模拟海水、海泥环境中的腐蚀机理.     

纯铁对B10和B30铜合金在模拟海洋环境中的阴极保护

测试了模拟海洋环境中B10、B30铜合金及纯铁的电化学性能,采用恒电流法测试了纯铁牺牲阳极性能,并结合电偶腐蚀试验进一步分析了采用纯铁对B10、B30铜合金进行阴极保护的可行性。结果表明:纯铁的自腐蚀电位低于B10和B30铜合金的,牺牲阳极性能良好,有稳定工作电位,电流效率高;电偶腐蚀试验中,纯铁作为阳极材料极大地抑制了B10、B30铜合金的腐蚀,起到了良好的阴极保护效果。     

Ga含量对Al-Ga牺牲阳极电化学性能的影响

    设计并熔炼了不同Ga含量的Al-Ga二元合金牺牲阳极材料,采用恒电流方法研究了Al-Ga牺牲阳极在海水中的电化学性能及Ga含量对Al-Ga牺牲阳极电化学性能的影响,并利用XRD分析了腐蚀产物以及Al-Ga牺牲阳极材料的晶格参数.结果表明,随Ga含量的增加,阳极开路电位和工作电位均负移,电流效率降低;Ga以固溶形式存在于铝基体中.     

铝合金牺牲阳极在淡海水环境下腐蚀产物及其形成过程分析

铝合金牺牲阳极以其广泛的材料来源和低廉的价格,在江河入海口等淡海水区域的近海钢管桩、海底隧道钢壳中的应用日趋广泛。淡海水环境下铝合金牺牲阳极腐蚀产物会在铝合金牺牲阳极表面的附着对牺牲阳极的应用产生干扰,本文通过对铝合金牺牲阳极在淡海水环境下的加速腐蚀实验,定性分析了铝合金牺牲阳极在淡海水环境下腐蚀产物的成分和形成过程。     

钛合金和铜合金管路电偶腐蚀数值仿真

针对典型船舶海水管路模型,采用以边界元法为基础的数值模拟仿真技术,对TA2钛合金和B10铜合金两种金属材料海水管路模型进行电偶腐蚀数值仿真。通过动电位极化曲线测试法分别测量B10铜镍合金、TA2钛合金在静态以及流态下的极化曲线,以其作为模拟边界条件,分别研究了材料间电偶腐蚀电位和电流密度的分布规律。同时研究了不同管径和海水流速工况下的管路电偶腐蚀规律。结果表明,在TA2和B10组成的电偶体系(面积比1∶1)中,B10作为阳极材料,且电连接处腐蚀最严重,约为自然腐蚀的4倍;电偶腐蚀速率与管径与介质流速都呈正相关关系。     

20#钢/锡青铜偶对在流动海水中的电偶腐蚀行为研究

20#钢穿舱件和锡青铜阀电偶腐蚀是船舶海水管路系统严重腐蚀部位之一。为控制20#钢/锡青铜电偶腐蚀延长海水管路系统寿命,本文通过原位测量20#钢管材和ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜管材在静态以及1、3和5 m/s流速海水中的电偶电位和电偶电流,分析电偶腐蚀速率随时间和流速的变化规律;同时采用扫描电镜(SEM)和激光Raman光谱仪分析腐蚀形貌和腐蚀产物组分。结果表明,在不同流速海水中,20#钢与ZCuSn5Pb5Zn5合金间存在明显的电偶腐蚀倾向,20#钢作为阳极加剧腐蚀,ZCuSn5Pb5Zn5合金作为阴极受到保护;相比于静态海水,20#钢阳极极化电流密度和ZCuSn5Pb5Zn5合金阴极极化电流密度在流动海水中显著增加,电偶腐蚀显著加剧,1 m/s流速下的电偶腐蚀速率是静态下的17.5倍;当海水流速达到5 m/s后,20#钢表面形成了致密性较高、活性低的腐蚀产物沉积层,电偶腐蚀速率减小。     

Zn-Al-Cd合金对20#钢牺牲阳极保护行为

以工厂换热器为研究背景,采用极化技术和自放电法,研究了不同温度下Zn-Al-Cd合金牺牲阳极和纯Zn阳极在地下井水和模拟海水中对20#钢的牺牲阳极电化学性能。开路电位、工作电位及极化曲线的测试结果表明：在30~80 ℃范围内,Zn-Al-Cd合金、纯Zn和20#钢在两种介质中均未出现电位极性逆转现象,牺牲阳极具有良好的电化学性能;Zn-Al-Cd合金在地下井水中生成的保护膜比模拟海水中的稳定;牺牲阳极合金成分的优化,可以有效防止电位逆转行为。     

海水干湿交替环境对铝合金牺牲阳极性能的影响

在海水干湿交替条件下研究了干湿比、环境湿度对铝合金牺牲阳极电化学性能的影响,分析了铝合金牺牲阳极的溶解形貌、腐蚀产物以及电流效率,讨论了造成铝阳极电化学性能差异的原因。结果表明:随着干湿比的增大,铝合金牺牲阳极开路电位和工作电位升高,阳极电流效率由96.4%降低至76.5%,铝合金牺牲阳极表面由均匀腐蚀转变为局部腐蚀;环境湿度的增加在一定程度上加剧了铝合金牺牲阳极的局部腐蚀,降低了其电化学性能。     

锌合金牺牲阳极海水干湿交替条件下的电化学性能研究

对Zn-Al-Cd合金牺牲阳极在海水全浸和海水干湿交替条件下的电化学性能进行了对比研究,并对阳极表面腐蚀产物的形貌和阳极表面溶解状况进行了分析。随着干湿交替次数的增加,锌合金阳极的工作电位逐渐正移,发出电流的能力逐渐减弱,阳极活性逐渐降低,电流效率明显下降。在干湿交替条件下,锌合金阳极表面腐蚀产物更为致密,表面溶解状况不如全浸时的均匀。表面腐蚀产物层致密和局部腐蚀是造成干湿交替条件下锌合金牺牲阳极活性和电流效率降低的主要原因。     

某核电厂循环水系统海水蝶阀腐蚀分析与对策

某核电厂大修期间检查发现循环水系统海水蝶阀本体和法兰密封面锈蚀严重,腐蚀坑最深部位9.5mm。通过设计、安装和施工等因素进行腐蚀原因分析,涂层施工质量、电偶腐蚀和结构缝隙是导致蝶阀腐蚀的主要原因。改进方案采用新增牺牲阳极+涂层的联合方式进行防腐蚀保护,并对新增的牺牲阳极进行力学核算。牺牲阳极设计计算结果表明,安装4块A2型（Al-Zn-InMg-Ti）牺牲阳极可以满足海水环境中保护要求,设计寿命6.2年。牺牲阳极力学计算结果表明,螺栓与底板、底板与管壁连接处角焊缝应力强度和螺栓应力强度远小于材料屈服强度177MPa,满足服役要求。本文解决方案和建议为后续海水环境服役的设备提供了经验反馈和借鉴,可以有效避免类似腐蚀事件的发生。     

低驱动电位Al-Ga合金牺牲阳极及其活化机制

采用恒电流试验评价了不同Ga含量的Al-Ga二元合金牺牲阳极的电化学性能,并通过X射线衍射、扫描电镜及能谱分析、回沉积等实验探讨了阳极的活化溶解机制。结果表明,采用高纯铝锭炼制的Al-0.07%Ga 二元合金工作电位在-0.820 V~-0.876 V（vs.Ag/AgCl海水）之间,而用工业铝锭Al99.85炼制的Al-0.1%Ga二元合金阳极工作电位在 -0.802 V~-0.818 V之间,基本满足低驱动电位牺牲阳极的要求,但局部腐蚀溶解均较严重,溶解性能有待改善;Al-Ga合金腐蚀产物中的 Ga含量随基体中Ga含量的增加而增加,但远小于基体中的Ga含量;溶解后阳极表面的Ga含量大于基体中Ga含量,原因是溶解在溶液中的 Ga³⁺回沉积到阳极表面,使得阳极表面Ga含量增加;Al-Ga阳极的活化符合溶解-再沉积机理。     

海水流速对典型金属管材腐蚀行为的影响

利用管路模拟腐蚀试验装置和电化学分析手段对比研究了4种典型海洋用金属管路材料在静态和动态海水环境中的腐蚀行为。结果表明,在静态海水环境中,碳钢的腐蚀速率远高于304不锈钢、B10铜合金和纯钛TA2。4种材料在3~10m/s流速内均为湍流腐蚀。流速为10m/s时,B10铜合金的动态腐蚀敏感性比304钢强,主要原因是在动态海水中B10的活化溶解区明显宽于304不锈钢,其成膜速度较慢。在静态和动态海水冲刷环境条件下,TA2由于在表面形成致密稳定的钝化膜,基本不发生腐蚀,是耐海水腐蚀性能最优异的管路材料。     

固溶处理对Al-Zn-Bi-Sn合金组织和电化学性能的影响

将Al-5Zn-0．5Bi-0．03Sn合金在550℃保温10h水淬固溶处理,采用扫描电镜（SEM）和能谱分析（EDX）研究了固溶前后组织形貌和析出相成分,利用CHI660C电化学工作站测试固溶处理前后该牺牲阳极材料的电流效率、在3．5％NaCl溶液中的极化曲线及电化学阻抗谱（EIS）。结果表明,固溶处理后Al-5Zn-0．5Bi-0．03Sn合金牺牲阳极材料电流效率提高了19．57％,铝合金阳极沿晶界分布的偏析相发生球化且偏析相中Zn、Sn元素溶入基体;固溶后合金自腐蚀电位和自腐蚀电流密度均降低;等效电路RS（CRP（QRD））较好地拟合了Al-5Zn-0．5Bi-0．03Sn合金在3．5％NaCl溶液中腐蚀的EIS谱．基本反映了该牺牲阳极材料的电极反应过程。     

热带滨海电厂腐蚀控制综合技术

本文主要介绍了热带滨海热电厂中埋地管道、法兰、阀门、不锈钢部件等部件腐蚀的综合防治。采用预组装镁合金牺牲阳极保护电厂中的埋地管道,采用热塑性弹性体涂层保护电厂中法兰及阀门等,采用缓蚀剂与牺牲阳极联合保护海水淡化设备,通过综合腐蚀控制方法对不同工况钢质结构进行防腐保护。     

Al-5Zn-0.03In-1Mg-0.05Ti-0.5Mn合金中析出相的腐蚀行为

采用扫描电镜、透射电镜、x射线衍射、电化学性能测试等方法,研究了析出相对Al-5Zn-0.03In-1Mg-0.05Ti-0.5Mn合金牺牲阳极腐蚀行为的影响.结果表明,该合金主要含MgZn2(η相)及A16Mn析出相,这些析出相相对а(Al)基体呈阳极相,在3.5%NaCl溶液中与а(Al)基体组成腐蚀微电池,引起析出相自身溶解.析出相的溶解一方面活化牺牲阳极合金,另一方面过多的析出相降低合金电流效率.因此适量且均匀分布的η及Al6Mn析出相有利于该牺牲阳极合金综合电化学性能的提高.     

Al-Zn-Ga低驱动电位牺牲阳极的设计及其电化学性能

根据正交试验表设计了16种Al-Zn-Ga低驱动电位牺牲阳极的合金配方,采用恒电流法评价了这些阳极的电化学性能,并观察其腐蚀形貌。结果表明：随着阳极中Zn和Ga含量的升高,阳极工作电位负移;其中,最佳Al-Zn-Ga阳极的合金配方为Al-0.25Zn-0.05Ga,该配方牺牲阳极的工作电位为-800～-750 mV,电容量最高,达到2 426 A·h/kg。     

金属材料在三亚海水中的腐蚀电位序及合金成分对耐蚀性的影响

对36种金属材料在三亚海水中的腐蚀电位序、腐蚀电位对潮汐变化的响应以及不同金属合金元素成分对耐三亚海水环境腐蚀的作用进行了研究。结果表明,三亚海水环境中金属材料腐蚀电位的稳定区间较大,腐蚀电位序从高到低为:镍基合金、双相不锈钢、奥氏体不锈钢和紫铜、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、铜合金、低合金钢、碳钢、铸铁、铝合金和铝阳极。碳钢电位随潮汐变化的波动在动力学控制下,高潮位时腐蚀电位较负;在扩散作用控制下,高潮位时腐蚀电位较正。金属腐蚀电位在海水中的波动体现了腐蚀产物膜对扩散控制下的腐蚀具有阻碍作用。在三亚海水环境中,低C和高合金元素含量的碳钢对氧扩散抑制作用较好。奥氏体不锈钢的腐蚀电位随潮汐变化的波动远小于铁素体不锈钢和马氏体不锈钢,浸泡2700 h后,含Mo的奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢有较为稳定的腐蚀电位,腐蚀产物膜具有较好的保护性。铝阳极在三亚海水环境中的腐蚀电位随海水高含氧量时间的增加而上升,含Ga和高Zn含量的铝阳极材料的腐蚀电位较为稳定。Al青铜和T2紫铜在三亚海水环境中有较稳定的腐蚀电位,并且有较好的耐蚀性。     

微弧氧化铝合金在海水中的腐蚀行为

采用室内海水浸泡试验、铜离子浸泡试验、电偶试验等方法研究了微弧氧化层和封孔处理对6061铝合金耐海水腐蚀性能的影响。结果显示,微弧氧化后铝合金在海水中的腐蚀形貌为点蚀,封孔处理可明显降低点蚀的发生。与铜合金偶合对微弧氧化铝合金的腐蚀加速较大,在实际使用中应尽量避免两种材料的电接触。     

钢筋混凝土埋入式牺牲阳极阴极保护试验研究

目的 提高现有牺牲阳极阴极保护技术的效果，采用活性阳极包覆砂浆，制备一种埋入式牺牲阳极，并研究其应用特性。方法 采用二电极法测试阳极包覆砂浆的电阻率，通过加速试验、SEM-EDS分析锌腐蚀产物的迁移状况，采取自耦合试验测定埋入式牺牲阳极下钢筋的电位等参数;在此基础上，研究埋入式牺牲阳极的特性及其阴极保护范围。结果 活性阳极包覆砂浆的电阻率仅为18.48 Ω.m。闭路电位、瞬间断电电位测试显示钢筋的稳定保护电位为−400~ −440 mV，断电电位为−218 mV，满足NACE标准对衰减电位的最低要求(200 mV)。电流密度结果表明，埋入式阳极可提供的保护电流密度为6.1~7.7 mA/m²，符合EN 12696要求。通过网格法测量的结果显示，在钢筋密度比为0.20，以及高腐蚀环境条件下，埋入式牺牲阳极的最大有效保护距离可达到700 mm。SEM-EDS分析结果表明，锌阳极发生反应，生成了可溶性锌酸盐(ZnO2²⁻)，且会由锌阳极表面向砂浆内部迁移，最终逐渐分散到砂浆孔隙中，可有效解决因锌阳极表面腐蚀产物聚集而影响活性的问题，并消除腐蚀产物体积增大造成的膨胀应力。工程应用结果表明，各测试点钢筋的保护电位均负于−400 mV，满足保护要求。结论 埋入式牺牲阳极对钢筋有较好的保护效果，能够保持电位、电流输出稳定，不会影响阳极的活性，也不会给混凝土结构带来膨胀应力。