模拟腐蚀产物对海水中镀锌钢耐蚀性能的影响研究

	模拟腐蚀产物对海水中镀锌钢耐蚀性能的影响研究
	刘栓
学位类型	博士
导师	孙虎元
	2014-05
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位授予地点	北京
学位专业	海洋腐蚀与防护
关键词	封闭体系腐蚀产物热浸镀层海水
其他摘要	镀锌钢拥有良好的耐蚀性能和机械性能，在通讯电缆和工程材料领域应用广泛。其中由聚氯乙烯(Polyvinylchlorid, PVC)包覆热浸镀钢丝广泛应用于水底电缆工程中，主要是将PVC通过挤压，包覆在镀锌钢丝的表面，阻挡腐蚀介质与镀锌钢丝的接触。PVC包覆镀锌钢在服役过程中，水溶液逐渐向PVC内部渗透并腐蚀镀锌钢丝，在外层PVC的包覆作用下，镀锌钢生成的腐蚀产物无法脱落，使镀锌钢表面充满饱和溶液，形成一种封闭的腐蚀介质环境。目前，在这种封闭环境下的镀锌钢的腐蚀行为研究得较少。腐蚀产物覆盖下的金属腐蚀是复杂腐蚀体系，镀锌钢在腐蚀产物下腐蚀是金属腐蚀发展过程中持续时间最长、最主要的腐蚀形态。腐蚀产物吸附镀锌层表面会影响镀锌钢的腐蚀相关过程，如溶解氧的传质、钝化膜的稳定性和溶解金属离子的水化过程。同时，镀锌钢在锈层环境中的腐蚀不仅包括金属离子阳极溶解和阴极氧还原过程，还包括多个腐蚀子过程，如涉及锈层的氧化还原反应和传质过程，锈层界面的电荷转移行为。在本研究中，采用失重法、交流阻抗技术、循环极化曲线、动电位极化曲线和线性扫描曲线研究了镀锌钢和Galvalume镀层钢在封闭海水锈层中的腐蚀行为。利用X射线衍射、电子扫描电镜和电子能谱对锌镀层表面吸附锈层的形貌和电化学成分进行了分析；详细探讨了锈层环境中Cl-浓度、pH值、温度和液压对镀锌层在封闭海水锈层耐蚀性能的影响。研究发现：在不含Cl-的封闭海水锈层中，腐蚀产物在镀锌钢表面的吸附可以抑制基体金属的腐蚀；在含Cl-的封闭海水锈层中，锈层电阻Rf、腐蚀反应的电荷转移电阻Rct和溶液电阻Rs随着Cl-浓度的增大而降低，锈层对镀锌层的保护作用被Cl-的点蚀而逐渐破坏；在中性封闭海水锈层中，镀锌层表面瞬间发生点蚀腐蚀，在强碱性封闭海水锈层中，镀锌钢表面发生钝化现象，当封闭锈层溶液的pH值从7.0增大到13.0时，镀锌钢的自腐蚀电流密度从108 μA cm-2降低到9.0 μA cm-2，镀锌钢在强碱性环境中拥有良好的耐蚀性能；随着温度的逐渐升高(237K~333K)，抑制了锈层在镀锌钢表面的吸附并逐步加快了镀锌层的腐蚀速率；当液压为0.4 MPa时，颗粒状的腐蚀产物逐渐转变为针叶状并紧密的吸附在镀锌层表面，当液压从0.1 MPa增大到0.4 MPa时，镀锌钢的极化电阻 (Rp) 从2.23 kΩ cm2增大到 49.18 kΩ cm2。Galvalume镀层钢的腐蚀规律和镀锌层比较相似，但在温度升高时，保护性腐蚀产物膜在Galvalume镀层钢表面的吸附遭到破坏，同时促进了阳极活化反应过程；低浓度的溶解氧抑制了阴极反应，Galvalume镀层钢的耐蚀性能提高。本文研究了封闭式海水环境中的典型热浸镀层腐蚀行为和腐蚀机理，揭示了封闭式海水条件下环境因素变化对镀层腐蚀行为的影响规律，可以为海底电缆及堤坝加固材料等在海水实际应用中提供基础数据。
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/18075
专题	海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	刘栓. 模拟腐蚀产物对海水中镀锌钢耐蚀性能的影响研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2014.

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