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模擬深海壓力實(shí)驗(yàn)裝置的制備以及壓力對(duì)Q235碳鋼和316L不銹鋼腐蝕行為的影響

來(lái)源:316L不銹鋼槽鋼 | 發(fā)布時(shí)間:2015-5-15 | 瀏覽次數(shù)：

面臨能源和軍事戰(zhàn)略等多方面需求，深海開(kāi)發(fā)越來(lái)越具有吸引力。金屬由于具有良好的強(qiáng)度而成為深海工程中應(yīng)用的廣泛的結(jié)構(gòu)物。然而，金屬材料的腐蝕給深海開(kāi)發(fā)帶來(lái)了巨大的困難和損失。因此深海環(huán)境下金屬材料的耐蝕性越來(lái)越受到重視。深海腐蝕研究方法包括實(shí)海實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)，而由于實(shí)海實(shí)驗(yàn)環(huán)境惡劣且耗資巨大，因此目前研究以實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)為主。本文建立了深海高壓模擬實(shí)驗(yàn)裝置，介紹了實(shí)驗(yàn)裝置的構(gòu)成以及使用方法。運(yùn)用自己制備的銀/氯化銀固體參比電極進(jìn)行電化學(xué)實(shí)驗(yàn)，研究了Q235碳鋼和316L不銹鋼在15MPa海水壓力下的腐蝕行為。采用的電化學(xué)研究方法主要有小幅度循環(huán)伏安法，恒電流極化法，動(dòng)電位極化法，開(kāi)路狀態(tài)和極化狀態(tài)下的電化學(xué)阻抗法等。目前深海高壓實(shí)驗(yàn)用到的參比電極多為銀/氯化銀固體參比電極，本文采用恒電流氧化的方法在3.5%NaCl溶液中制備了這種參比電極并進(jìn)行了性能評(píng)價(jià)，采用的方法包括常壓下電位穩(wěn)定性測(cè)量，耐極化性能，可逆性，溫度系數(shù)，能斯特響應(yīng)，以及高壓下的電位穩(wěn)定性和阻抗測(cè)量。研究發(fā)現(xiàn)，制備的銀/氯化銀固體參比電極在海水和飽和氯化鉀溶液中具有良好的電位穩(wěn)定性，可逆性,能斯特響應(yīng)和溫度響應(yīng)良好，能夠承受一定的漏電流極化。高壓下靜止?fàn)顟B(tài)和攪拌條件下能夠保持電位穩(wěn)定，滿足深海高壓下電位測(cè)量要求。本文施加15Mpa海水壓力，保持溫度為4°C，研究了壓力對(duì)Q235碳鋼腐蝕行為的影響。失重實(shí)驗(yàn)表明，海水壓力增大了Q235碳鋼的失重。結(jié)合電化學(xué)方法可知，，Q235碳鋼腐蝕加速的原因主要是海水壓力增大了陰極反應(yīng)速度，同時(shí)高壓下Q235碳鋼極化電阻值明顯降低。高壓下由斯特恩公式計(jì)算得到的自腐蝕電流密度比常壓下增大了48%，與失重結(jié)果加速47%相吻合。電化學(xué)阻抗測(cè)量結(jié)果顯示Q235碳鋼的電荷轉(zhuǎn)移電阻由常壓下的7039Ω. cm2減小到高壓下5993Ω.cm2，腐蝕速度增大。測(cè)量了316L不銹鋼在不同壓力下的開(kāi)路電位隨時(shí)間的變化，運(yùn)用動(dòng)電位極化曲線和電化學(xué)阻抗方法研究了壓力對(duì)316L不銹鋼耐蝕性能的影響，主要得出了以下結(jié)論：在對(duì)316L不銹鋼實(shí)行-1000mV預(yù)先陰極極化以后，不同壓力下電極電位變化規(guī)律一致，前1.5h電極電位迅速正移，此后的6小時(shí)電位正移速度緩慢。15MPa壓力下的電極電位比常壓下高70mV左右。高壓力下316L不銹鋼耐蝕性下降，主要表現(xiàn)為穩(wěn)定鈍化區(qū)間減小，點(diǎn)蝕擊破電位降低，開(kāi)路狀態(tài)下其Rp下降。極化狀態(tài)下測(cè)量得到的電化學(xué)阻抗譜與極化曲線上不同電位區(qū)間對(duì)應(yīng)良好，解釋了不同極化電位對(duì)鈍化膜的影響。

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