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船用铜合金及构件在流动海水中的腐蚀行为研究
| 论文题名： | 船用铜合金及构件在流动海水中的腐蚀行为研究 |
| 关键词： | 船舶海水管路系统;铜合金;铜合金构件;流动海水;腐蚀行为 |
| 摘要： | 海水管路系统是船舶的重要组成部分，担负着消防、冷却、压载等重要作用。海水管路系统服役于动/静海水交替的严酷腐蚀环境，腐蚀泄漏问题突出，且具有隐蔽性，一旦发生腐蚀穿孔，严重威胁船舶的安全可靠运行。铜合金由于具有良好的机械性能、加工性能和耐海水腐蚀性能，被广泛应用于船舶海水管路系统，但腐蚀问题仍然存在。海水管路系统由铝青铜阀门、锡青铜阀门、铜镍合金管路、碳钢法兰等多金属构件组成，电偶腐蚀是导致铜合金管路腐蚀的重要原因之一。因此，研究铝、锡青铜阀门与B10铜镍合金管路在流动海水中的冲刷腐蚀行为和电偶腐蚀行为对船舶、海洋设施的服役安全具有重要意义。 本文通过开路电位测试、动电位极化曲线测试等方法研究了B10基体、焊缝以及铝、锡青铜等四种典型船用铜合金在不同温度、不同海水流速下的冲刷腐蚀规律。结果表明随着温度和海水流速的增加，四种典型船用铜合金的自腐蚀电位变负，腐蚀电流增大，腐蚀速率加快，但在海水中材料表面会形成一层抑制腐蚀的氧化膜。 B10铜镍合金管路焊接区焊缝和热影响区自腐蚀电位不同，存在电偶腐蚀问题。本文通过微观组织观察、成分分析以及电偶腐蚀试验、开尔文扫描探针试验等电化学测试手段研究了B10铜镍合金管路焊接区随海水流速变化的电偶腐蚀规律。结果表明，B10热影响区电位较低，作为电偶腐蚀的阳极加速腐蚀，焊缝区作为电偶腐蚀的阴极，腐蚀受到抑制。在流动海水的冲刷作用下，电偶腐蚀速率随海水流速的增大而增大。长时间的海水冲刷会使材料表面形成一层氧化膜，可以抑制B10焊缝和热影响区的电偶腐蚀，该氧化膜的主要成分为Cu2O，呈蜂窝状，表面存在应力性裂纹。 目前国内外学者主要以小试样为对象开展电偶腐蚀研究，无法获取阀、管路等构件尺度效应与流速综合作用对电偶腐蚀的影响，导致对管路系统电偶腐蚀规律认识不足。本文通过电化学试验与模拟仿真计算相结合的研究手段，研究铝、锡青铜及构件在不同流速、不同温度海水中的冲刷腐蚀规律，以及青铜构件与B10管路电偶腐蚀速率随流速和管径的变化规律。研究结果表明，B10管路的自腐蚀电位较高将会导致锡青铜阀门构件的加速腐蚀，局部电偶电流最大值出现于管路与阀门连接处。海水流速的增大加速了锡青铜构件与B10铜镍合金管路的电偶腐蚀速率。应重点对锡青铜构件，尤其是锡青铜阀门与管路连接处进行腐蚀防护。 |
| 作者： | 卢士航 |
| 专业： | 材料工程 |
| 导师： | 张大磊;邢少华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国石油大学(华东) |
| 学位年度： | 2020 |
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