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保护电位对典型海洋用钢腐蚀阴极过程和力学性能的影响
| 论文题名： | 保护电位对典型海洋用钢腐蚀阴极过程和力学性能的影响 |
| 关键词： | 海洋工程;钢材料;阴极保护电位;腐蚀行为;力学性能 |
| 摘要： | 随着海洋资源的快速开发和利用,海洋工程设施的阴极保护技术得到普遍应用。合理有效的阴极保护能抑制钢材的普遍腐蚀,但如果所施加的阴极保护电位过负,则会造成阴极析氢,导致高强钢氢脆断裂。因此,在阴极保护设计中,如何选择合适有效的阴极控制电位至关重要。 本文采用电化学阻抗谱法、动电位极化方法、Devanathan-Stachurski测试法、恒电位极化方法、拉伸法和显微硬度等测试技术,研究了阴极保护电位对典型海洋用钢的腐蚀行为及力学性能的影响。对安全有效的抑制海洋用钢腐蚀具有重要的现实意义,也为今后实际工程提供理论依据。主要研究成果如下: 通过电化学交流阻抗和动电位极化实验分析研究了海洋用钢(铸钢ZG06Cr13Ni4Mo钢,碳钢Q235和不锈钢304L)在实验环境中的阴极极化规律。实验结果显示,在3.5％NaCl溶液中ZG06Cr13Ni4Mo钢和304L不锈钢的阴极保护电位区间范围比Q235的宽。三种材料的最佳保护电位分别在-0.75 V、-0.85 V和-0.75 V左右,析氢电位为-1.00 V。 氢渗透和氢含量测定的实验结果显示,施加电位未达到析氢电位时,已经有氢进入了金属材料的内部,随着阴极极化电位的进一步负移,进入材料中的氢量增大,当超过析氢电位时,单位时间内进入材料中的氢增多。通过静拉伸测试结合断口形貌的分析研究了最佳保护电位对ZG06Cr13Ni4Mo钢、Q235钢和304L不锈钢性能的影响,进一步验证最佳保护电位选取的合理性,同时验证是否只有当析氢明显发生时,材料才会发生脆断。实验结果显示,最佳保护电位下,与原始材料相比较材料的性能没有发生明显的变化。在并没有明显析氢的条件下,ZG06Cr13Ni4Mo钢已经开始发生脆性断裂。电位达到析氢电位时,断口出现了二次裂纹。通过测试材料的显微硬度来表征阴极保护电位对材料的表面力学性能的影响。结果显示在3.5% NaCl溶液中Q235钢的整体硬度随着阴极保护的负移增大,同一电位下的材料硬度由表及里出现逐渐降低的趋势。 |
| 作者： | 文丽娟 |
| 专业： | 材料学 |
| 导师： | 高志明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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