原文传递
船用B10/2205双相不锈钢电偶腐蚀行为及腐蚀预测模型研究
| 论文题名： | 船用B10/2205双相不锈钢电偶腐蚀行为及腐蚀预测模型研究 |
| 关键词： | 船用铜镍合金;船用双相不锈钢;电偶腐蚀;类型识别;腐蚀速率;预测模型 |
| 摘要： | 为了解决船用海水冷却弯管段B10铜镍合金的腐蚀穿孔问题，国内某大型造船厂采用带法兰的2205双相不锈钢（DSS）替换弯管段的B10铜镍合金。工艺上，两类合金采用的是机械连接，这将不可避免的产生电偶腐蚀问题，进而诱发缝隙腐蚀、点蚀，当与外力协同作用时会造成应力腐蚀，加速船舶零件和构件的失效。目前，双相不锈钢作为弯管替代材料的工程防护效果尚无理论和数据支撑，因此无法大规模应用。 本论文以B10铜镍合金和2205DSS为研究对象，基于常规电化学测试获得的两种合金的腐蚀特性，采用电化学噪声（EN）对2205DSS/B10电偶腐蚀信号进行实时监测，利用谱图、时域、频域和小波分析方法分析了电偶腐蚀演变过程。同时采用微区探针技术（SKPFM、SVET）深入剖析电偶对2205DSS/B10中阴阳极的腐蚀机理。进一步利用PSO-RF机器学习方法，建立精准快速的电偶腐蚀类型识别和腐蚀速率预测模型，以指导电偶腐蚀的有效防护。 电化学测试结果表明，2205DSS相比B10具有优良的耐蚀性，可用于弯管段的替换。2205DSS/B10电偶腐蚀体系中，B10为阳极被加速腐蚀，被保护的阴极2205DSS存在异常点蚀。电偶腐蚀的演变进程可分为五个阶段：第Ⅰ阶段，B10表面活性溶解；第Ⅱ阶段，B10表面活性溶解并伴随局部点蚀萌生，2205DSS表面开始萌生亚稳点蚀；第Ⅲ阶段，B10表面活性溶解加剧，2205DSS表面点蚀呈现孤立或成对长大；第Ⅳ阶段，B10产物膜下点蚀坑长大，2205DSS表面蚀坑长大并呈现扩散控制主导的半球形态；第Ⅴ阶段，B10发生明显的晶间腐蚀，2205DSS表面点蚀持续萌生和长大，电偶体系进入稳定腐蚀状态。 微区表征结果表明，2205DSS中的条状奥氏体相和铁素体相组成微观电偶对，点蚀萌生于铁素体相上。理论上微区电偶腐蚀可提高2205DSS钝化膜的耐蚀性，不会出现明显的点蚀。但由于2205DSS与B10组成宏观电偶，B10活性溶解导致的表面腐蚀产物及离子浓度的变化，可能破坏了2205DSS钝化膜的稳定性。 机器学习结果表明，提取电化学噪声小波分解各级能量为腐蚀类型特征，可实现电偶腐蚀类型的高精度识别，识别精度为96.5%。基于2205DSS/B10电偶腐蚀行为演变规律，提取噪声电阻为2205DSS/B10电偶腐蚀速率特征参数，将腐蚀机理与机器学习模型有效关联，预测精度提高10.35%。 |
| 作者： | 叶泽鑫 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 关蕾 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2023 |
相关文献
检索历史
应用推荐
