涂层及其腐蚀失效机理的研究方法和方向

根据国内外对有机涂层的研究情况,介绍了有机涂层及其腐蚀失效机理的研究方法和研究方向;指出应采用系统科学的观点将材料及其使用环境作为一个整体考虑;阐述了电化学阻抗技术在涂层腐蚀研究中的重要地位。通过机理理论的研究,建立涂层寿命模型及预测专家系统是涂层失效研究的最终结果。     

有机涂层在模拟沙漠大气环境下的加速试验研究

目的在较短的时间内获得有机涂层在沙漠大气环境下的腐蚀失效规律。方法针对有机涂层中应用比较广泛的丙烯酸聚氨酯涂层,采用紫外暴晒与吹沙试验相结合的加速试验环境谱进行实验室模拟沙漠大气环境加速老化试验,通过分析涂层质量、厚度、光泽度、表面形貌及电化学阻抗的变化,研究有机涂层的老化失效过程。结果随着加速试验周期的延长,丙烯酸聚氨酯涂层发生了一系列变化,表现为涂层质量减小,厚度减薄,光泽度降低,表面微观缺陷增多,电化学低频阻抗模值减小,防护性能下降。结论通过加速试验,可以快速获得有机涂层在沙漠大气环境下的老化失效规律。     

纯铜的室内加速腐蚀与室外暴晒的相关性研究

利用失重法研究了纯铜在室内中性盐雾环境下的腐蚀动力学规律,结合灰度关联分析方法探讨了与户外环境下暴晒结果的相关性。结果表明,在室内和户外两种环境下,纯铜的腐蚀动力学均遵循幂函数定律;室内加速环境下纯铜的动力学规律与污染程度轻的乡村大气暴晒结果的相关性不好,而与海洋大气和工业大气暴晒结果则具有较好的相关性。最后,利用灰度分析方法建立了纯铜在户外大气环境下的寿命预测模型。     

有机涂层在深海环境中的失效行为研究

用电化学阻抗测量和浸泡实验在高压釜中模拟300m(3.0 MPa)深海环境研究Intershield 300 ENA301有机涂层在3.5%NaCl溶液中的失效行为,并与常压环境中涂层的失效行为对比分析.结果表明:压力加速了涂层的破坏,高压和常压环境中涂层的失效行为不同,压力环境中涂层失效表现为起泡,涂层下的金属未发生腐蚀,常压环境中涂层的失效表现为涂层下金属的腐蚀,而涂层未发生起泡.     

304不锈钢在热带海洋大气下暴露实验和加速腐蚀实验研究

根据304不锈钢材料在西沙地区典型的热带海洋大气腐蚀的特点,在当量计算的基础上,发展了一种模拟西沙室外大气环境的室内加速腐蚀方法,并从腐蚀动力学特征、腐蚀机理、腐蚀产物等几个方面探讨了304不锈钢材料在我国典型热带海洋地区大气暴露实验结果和室内加速腐蚀实验结果的相关性。研究结果表明,紫外/周期浸润复合加速腐蚀实验在一定程度上能较好地模拟304不锈钢材料在西沙海洋大气环境中的腐蚀行为,通过加速腐蚀实验可以对304不锈钢材料在该地区的大气腐蚀行为进行一定程度的预测。     

热浸镀Zn-Al-Mg镀层在模拟湿热海洋大气环境中的腐蚀行为研究

目的 为详细研究热浸镀Zn-Al-Mg镀层在模拟湿热海洋大气下的腐蚀行为及作用机理,同时为热浸镀Zn-Al-Mg镀层在湿热海洋大气环境中服役提供数据参考。方法 采用腐蚀失重、XRD、SEM、电化学等测试方法对热浸镀Zn-Al-Mg镀层在模拟湿热海洋大气环境下的腐蚀行为进行研究。结果 腐蚀产物主要由Zn₅(OH)₈Cl₂·H₂O组成,腐蚀一段时间后,发现少量ZnO、Zn₅(OH)₆CO₃,腐蚀产物具有与锌腐蚀类似的层状结构,1 848 h呈“三明治”型,相比于上下两层暗色物质,中层亮色腐蚀产物富集更多的Cl元素。热浸镀Zn-Al-Mg镀层腐蚀速率大体随时间延长呈上升趋势,只在672～840 h腐蚀速率下降,对比镀锌在模拟环境和锌在湿热大气环境中的腐蚀,热浸镀Zn-Al-Mg镀层在模拟湿热海洋大气中表现出较好的耐蚀性。结论热浸镀Zn-Al-Mg镀层在模拟湿热海洋大气下腐蚀产物演变与腐蚀过程中Mg的参与有关。腐蚀672～840h阶段腐蚀速率...     

海洋大气环境下镁合金腐蚀行为研究进展

本文综合研究了海洋大气环境下镁合金腐蚀行为的研究进展,比较分析了各种因素对腐蚀行为的影响,对当前研究进展进行总结并对未来研究方向进行展望。在海洋大气环境下,表面薄电解质溶液膜的包覆是镁合金发生电化学腐蚀的主要原因,且多发生局部腐蚀。相比于内陆大气环境,海洋大气中含有较多无机盐气溶胶颗粒,导致点蚀成为主要的局部腐蚀形式。相对湿度的升高会导致薄电解质膜厚度增加,进而加速整体腐蚀速率。随气温上升,镁合金的大气腐蚀速率线性增加,而空气中的CO₂可以抑制NaCl对镁合金的侵蚀。该领域未来需更多关注具体使役环境下合金的腐蚀机理,以及各种环境因素对腐蚀行为的协同作用机制,以指导海洋用镁合金材料的设计和制备。     

耐火耐候钢在工业和海洋大气环境中的腐蚀行为研究

通过干湿交替腐蚀试验、扫描电镜和XRD等研究了耐火耐候钢在工业大气和海洋大气环境中的腐蚀行为。结果表明:耐火耐候钢在工业大气环境中的腐蚀速率低于海洋大气环境中的腐蚀速率,工业大气环境会促进耐火耐候钢锈层中α-FeOOH的生成,而海洋大气环境中形成的锈层中有β-FeOOH生成。在这两种大气环境中产生的锈层的形貌有差异,耐火耐候钢在不同大气环境中发生腐蚀的机制也不相同。     

我国自然环境大气腐蚀性调查

通过对我国典型工业大气环境和海洋大气环境的实地调查以及碳钢的大气暴露试验结果，并结合文献资料的结果分析，对我国自然环境的气候条件和大气腐蚀性的概况进行了归纳分类；探讨了气象因素和海洋大气中的氯离子及工业大气中的SO2对碳钢腐蚀的影响；这些结果将为相关地区的基础设施和工程建设采取防护措施提供科学参考依据。     

纯锌在我国热带海洋大气环境耐蚀寿命预测模型

采用周浸加速腐蚀试验模拟纯锌在热带海洋大气环境的腐蚀行为,通过对比腐蚀形貌、腐蚀产物、腐蚀动力学等定性和定量地评价周浸试验与户外大气暴露腐蚀试验的相关性。结果表明:周浸腐蚀试验后,纯锌的腐蚀形貌、腐蚀产物组成及腐蚀动力学均与实际海洋大气环境暴露结果具有较好的相关性;通过灰色关联分析法分析发现采用2%Na Cl溶液模拟万宁大气、5%Na Cl溶液模拟西沙大气兼具模拟性和加速性;采用周浸加速腐蚀试验方法建立纯锌在万宁、西沙两种海洋大气环境下服役的耐蚀寿命预测模型,分别为Twn=95.23t 1.01、Txs=841.60t 0.16。     

深海交变压力对水在环氧涂层中传输行为的影响

目的深入了解有机涂层在深海交变压力环境下的失效机制,为涂层服役寿命的预测提供指导。方法利用增重法和电化学阻抗测量技术,研究常压和深海交变压力条件下水在环氧涂层中的传输行为,计算不同环境下水的扩散系数,并分析交变压力对水在涂层中吸水动力学的影响。结果交变压力加速了水在涂层中的传输过程,使其扩散机制由常压下的理想Fick扩散行为变为非Fick扩散,延长了饱和时间,增大了涂层饱和吸水率。微观形貌观测发现,涂层内部填料/基料界面产生了大量裂痕,是导致水在涂层中扩散机制发生改变的主要原因。结论交变压力通过压力对水的推动作用及对涂层结构的破坏,加速了水在涂层中的传输。     

循环压力对环氧涂层在模拟深海环境中失效行为的影响

在模拟深海环境下,利用电化学阻抗技术并结合重量法,研究了循环压力对纯环氧涂层在3.5mass%NaCl溶液中失效行为的影响。结果表明,循环压力条件下,涂层的阻抗行为呈周期性变化规律:在高压条件下浸泡时,有机涂层电容较高、涂层电阻较低;而常压条件下两者都较高。循环压力增大,腐蚀介质更容易扩散到涂层内部,使得涂层吸水量增加,涂层电阻降低,涂层防护性能恶化。     

环氧纳米粉末涂层现场应用评价与缓蚀剂技术研究

目的研究一种环氧纳米粉末涂层在新疆某油田的适用性与缓蚀剂技术。方法利用高温高压釜模拟涂层在新疆某油田三种典型工况条件,结合腐蚀失重法以及结合力测试、阴极剥离、扫描电子显微电镜、交流阻抗等手段,分析环氧纳米粉末涂层腐蚀后的形态及其与基体的结合度,对其服役寿命进行预测,并研究缓蚀剂添加对未涂覆、破损和完整三种涂层状态下试样腐蚀行为的影响。结果环氧纳米粉末涂层在三种典型环境中未出现鼓泡和开裂现象,且与基体结合较好。环氧纳米粉末涂层的阴极剥离半径小于5 mm,由阴极剥离半径和阻抗值所预测的寿命分别为883d和740d。破损涂层的均匀腐蚀和点蚀速率分别为0.6172 mm/a和1.5720 mm/a,而完整涂层的腐蚀速率仅为0.0029 mm/a,破损涂层阻抗值与完整涂层的阻抗值相差103倍。微量的缓蚀剂添加可降低无涂层和破损涂层试样的腐蚀速率1个数量级,其缓蚀效率分别高达91.05%和92.75%。结论环氧纳米粉末涂层在三种典型腐蚀环境中具有好的耐蚀性能,抗剥离能力也较好,阴极剥离半径与阻抗值两种方法所预测的寿命基本一致。然而涂层一旦破损,腐蚀较为严重,尤其是点蚀,微量缓蚀剂的添加可实现不同防护技术间的优势互补。     

金属在湿大气环境下初期腐蚀行为的元胞自动机模拟

大气腐蚀是金属在自然环境下服役中常见的一种腐蚀现象。本文采用元胞自动机方法对金属在湿大气腐蚀环境下的腐蚀行为进行了模拟。根据元胞自动机的机理和金属在湿大气环境下的初期腐蚀机理的实验研究结果,建立了元胞自动机模型的演化规则,对金属腐蚀过程中的电化学反应和扩散过程进行了模拟。通过对元胞自动机模型在不同参数下进行的模拟结果,确定了能够比较真实反应腐蚀坑形貌的模拟条件。同时统计了电解质中各元胞的浓度分布,并对比湿大气环境下金属腐蚀的机理进行了分析和讨论,模拟结果与实际结果一致。     

基于岸基与远洋移动平台的7B04铝合金腐蚀行为比较研究

目的 研究动态海洋大气环境与静态海洋大气环境对7B04铝合金腐蚀行为的影响.方法 采用7B04铝合金,分别在远洋船舶移动平台和万宁站海洋平台开展1年户外大气暴露试验,利用腐蚀形貌、腐蚀失重、力学性能表征7B04铝合金在海洋大气环境中的腐蚀规律和行为.结果 经过1年的户外大气暴露试验,在动态和静态两种海洋大气环境作用下,7B04铝合金的腐蚀类型均为点蚀,且远洋船舶移动平台7B04铝合金的腐蚀程度更严重.在远洋船舶移动平台开展动态自然环境试验的7B04铝合金腐蚀速率为67.4μm/a,在万宁站海洋平台开展静态自然环境试验的7B04铝合金腐蚀速率为16.6403μm/a,远洋船舶移动平台7B04铝合金的腐蚀速率约为万宁站海洋平台的4倍.远洋船舶移动平台试验7B04铝合金的拉伸强度、规定塑性延伸强度和断后伸长率保留率分别为91％、87.5％和54.3％.结论 7B04铝合金在远洋船舶移动平台和万宁站海洋平台的腐蚀类型均为点蚀,远洋船舶移动平台的动态海洋大气腐蚀性强于静态海洋大气,且对7B04铝合金力学性能的降低主要体现在断后伸长率方面,可显著加速7B04铝合金的腐蚀.     

核电站大气自然环境腐蚀评估监测现状与建议

结合标准总结大气自然环境腐蚀性分类,调研目前大气腐蚀监测研究方法,重点分析核电站大气环境腐蚀监测现状与大气腐蚀监测(ACM)技术,对各种材料在核电站大气环境腐蚀进行分析评估提出建议,为核电站腐蚀评估、维修策略、寿命预测、大纲优化、延寿等防腐活动提供理论支撑。     

氨基磁漆涂层工艺在海洋大气环境下老化行为研究

通过南海海洋大气环境下大气暴露对不同基材氨基磁漆涂层工艺进行老化试验,运用光泽、颜色、粉化率和SEM等手段测试涂层大气暴露后的性能变化和表面形貌,并进行对比分析。研究表明,在南海海洋大气环境中,氨基磁漆涂层工艺户外耐侯性较差,棚下耐侯性较好;在棚下环境中,工艺LY12-CZ /H.DY/锌黄环氧底漆/氨基磁漆和工艺Q195/ D.Zn25.DC/铁红环氧底漆/氨基磁漆涂层样品耐侯性较好,工艺LF6M / H.DY/锌黄环氧底漆/氨基磁漆耐侯性较差;西沙海洋环境强太阳辐射、高温和高湿是涂层老化的主要原因。     

Zn的大气腐蚀与寿命预测研究

对锌板和Zn开放型螺旋两种试样在福建省16个地点进行了为期1 a的大气暴露试验,获得了Zn在不同大气环境下的腐蚀速率,并结合各地区的气象和环境数据使用锌层寿命预报器(ZCLP)对Zn的腐蚀速率进行了预测。结果表明,Zn的腐蚀速率与大气环境有直接的关联,除福清、厦门和南安等地区,其他13个地点Zn的腐蚀速率的预测值与通过大气腐蚀暴露试验获得的Zn的腐蚀速率实测值吻合,结合Zn的腐蚀机理对大气腐蚀暴露试验获得的Zn的腐蚀速率的可靠性进行了分析。     

海军黄铜HSn62-1的长期大气腐蚀行为

通过在3种典型大气环境中进行为期20年的现场暴露试验,研究海军黄铜HSn62-1的腐蚀质量损失和力学性能损失,采用扫描电子显微镜和XRD观察和分析腐蚀外貌、横截面和腐蚀产物。结果表明:HSn62-1的长期大气腐蚀质量损失随暴露时间的关系遵循C=KT n,腐蚀质量损失在工业酸雨大气环境中最大,在海洋大气环境中最小;腐蚀速率在工业酸雨和海洋大气环境中随时间逐渐降低,而在半乡村大气中逐渐升高;暴露20年后,HSn62-1的力学性能损失在工业酸雨大气环境中最大,在半乡村环境中最小;HSn62-1在3种典型大气环境中均发生脱锌腐蚀,腐蚀产物主要为Cu2O和ZnO。     

无溶剂环氧防腐涂层在不同流速模拟海水冲刷条件下的失效行为

通过OCP和EIS对3种无溶剂环氧防腐涂层在60℃不同流速(2,4和6 m/s)下,含1%(质量分数)石英砂的模拟海水环境中的失效行为进行了研究,并利用CLSM观察了冲刷后涂层的表面形貌,利用SEM和EDS对涂层底部Q345E钢表面的腐蚀产物进行了分析,探讨了无溶剂环氧防腐涂层在模拟海水冲刷条件下的失效机理。结果表明,冲刷条件下,3种涂层的失效过程大大缩短,流速对水在涂层中的传输速率影响不明显,涂层加速失效的原因主要有两点:一方面,砂粒对涂层的磨损作用导致涂层表面产生凹坑或孔洞,缩短了腐蚀介质扩散到达涂层/金属界面的距离;另一方面,流速加速了Cl-在涂层中的传输从而使涂层失效加速。