本文關鍵詞：變電站金屬部件在污染大氣中腐蝕特性研究

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【摘要】：變電站作為能源輸出輸入窗口,一般建在高能耗企業(yè)集中區(qū)域或人口相對集中的區(qū)域,這些區(qū)域由于人類活動或工業(yè)排放的污染性氣體如H_2S和SO_2使變電站金屬材料長期暴露在含有腐蝕性氣體中而引起材料的腐蝕。站內設備運行的高效性和安全性對于電力輸送以及社會發(fā)展等有著直接作用。因此,研究污染性氣體對變電站常見金屬部件的腐蝕行為,并利用實驗得到的金屬腐蝕速率建立一種金屬腐蝕速率預測模型,通過預測模型的建立可以對金屬實施長期預測,同時對金屬腐蝕數(shù)據(jù)進行分析,利用相關的表征手段對金屬腐蝕形貌進行觀察,分析金屬大氣腐蝕機理,為今后研究金屬防腐提供一些理論上的數(shù)據(jù)支持和指導意見。本文以SO_2和H_2S作為污染大氣中金屬部件加速腐蝕介質,通過控制SO_2和H_2S的濃度,維持恒定的溫度和濕度,分別對銅、Q235碳鋼、鋅、鍍鋅銅、鍍鋅鋼和鋁在SO_2環(huán)境中以及銅和銀在H_2S環(huán)境中進行加速腐蝕實驗,采用電化學方法對不同時間下的金屬工作電極進行電化學測試,運用微觀表征對加速腐蝕實驗的試片進行形貌分析和腐蝕產物分析,并研究其腐蝕機理。(1)腐蝕動力學結果表明,銅、Q235碳鋼、鋅、鍍鋅銅、鍍鋅鋼和鋁在SO_2環(huán)境中腐蝕速率在初期階段增加,到腐蝕后期逐漸降低;銅在H_2S環(huán)境中腐蝕速率在初期階段增加緩慢,而在后期急劇增加,銀在H_2S環(huán)境中腐蝕速率在初期階段增加,到腐蝕后期逐漸降低。(2)建立銅在H_2S環(huán)境中非等間距GM(1,1)灰色預測模型,并分析模型的精度同時利用720h腐蝕增重量對模型的合理性進行相關驗證。結果表明,殘差的相對誤差基本上均在±10%以內,后驗差C為0.132,小誤差概率P為100%,預測精度等級為“好”。預測結果的相對誤差為7.16%,誤差范圍控制在合理區(qū)域內,因此,非等間距GM(1,1)灰色預測模型具有良好的預測可靠性。(3)對加速腐蝕實驗的試片進行電化學測試以及SEM和EDS分析,結果表明,在SO_2環(huán)境下,銅的腐蝕產物緊密呈圓形狀,主要是Cu_4SO_4(OH)6和Cu_2O,同時,銅的阻抗值倒數(shù)1/Rct先增大后減小;Q235碳鋼的腐蝕產物緊密呈胞狀形,主要是Fe SO_4、γ-Fe OOH和Fe_3O_4,1/Rct先增大后減小;鋅的腐蝕產物緊密覆蓋在基體上,主要是Zn_4SO_4(OH)6,1/Rct先增大后減小,這是因為初期形成的腐蝕產物不具保護性,導致腐蝕速率加快從而使1/Rct增大,到后期形成具有保護性腐蝕產物層,保護基體,使1/Rct減小;銅在H_2S環(huán)境下腐蝕產物破裂出現(xiàn)分層,上層腐蝕產物斷裂,與基體形成一道很深的槽,上層腐蝕產物元素主要為Cu和S以及少量O,下層腐蝕產物元素主要有Cu和O,腐蝕產物主要是Cu_2O和Cu_2S,1/Rct先增大后減小再增大,說明腐蝕后期,腐蝕產物惡化不能起到保護作用,腐蝕性介質通過產物缺陷進入基體,在基體表面發(fā)生反應,生成的腐蝕性物質逐漸向外遷移,從而進一步加速銅的腐蝕過程。
【關鍵詞】：變電站 大氣腐蝕 金屬 模型 GM(1 1)
【學位授予單位】：長沙理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG172.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀12-23
• 1.2.1 室外大氣暴露實驗13-17
• 1.2.2 室內加速腐蝕實驗17-19
• 1.2.3 電化學測試方法19-21
• 1.2.4 大氣腐蝕模型研究21-23
• 1.3 本課題研究目的和內容23-25
• 第二章 實驗方法與步驟25-30
• 2.1 實驗試劑及儀器設備25-26
• 2.2 實驗材料26
• 2.3 試樣的準備26
• 2.4 室內加速腐蝕實驗方法26-30
• 2.4.1 實驗方法的選擇26-28
• 2.4.2 實驗步驟28-30
• 第三章 變電站金屬部件在污染大氣下的腐蝕特性分析30-50
• 3.1 金屬部件在污染大氣下的腐蝕動力學分析30-34
• 3.1.1 銅在SO_2環(huán)境下的腐蝕動力學分析30-31
• 3.1.2 Q235碳鋼在SO_2環(huán)境下的腐蝕動力學分析31
• 3.1.3 鋅在SO_2環(huán)境下的腐蝕動力學分析31-32
• 3.1.4 鍍鋅銅在SO_2環(huán)境下的腐蝕動力學分析32
• 3.1.5 鍍鋅鋼在SO_2環(huán)境下的腐蝕動力學分析32-33
• 3.1.6 鋁在SO_2環(huán)境下的腐蝕動力學分析33
• 3.1.7 銅在H_2S環(huán)境下的腐蝕動力學分析33-34
• 3.1.8 銀在H_2S環(huán)境下的腐蝕動力學分析34
• 3.2 金屬部件在污染大氣下腐蝕電化學行為分析34-39
• 3.2.1 銅在SO_2環(huán)境下的腐蝕電化學行為分析34-36
• 3.2.2 Q235碳鋼在SO_2環(huán)境下的腐蝕電化學行為分析36-37
• 3.2.3 鋅在SO_2環(huán)境下的腐蝕電化學行為分析37-38
• 3.2.4 銅在H_2S環(huán)境下的腐蝕電化學行為分析38-39
• 3.3 金屬部件在污染大氣下腐蝕產物分析39-43
• 3.3.1 銅在SO_2環(huán)境下腐蝕產物分析39-40
• 3.3.2 Q235碳鋼在SO_2環(huán)境下腐蝕產物分析40-41
• 3.3.3 鋅在SO_2環(huán)境下腐蝕產物分析41-42
• 3.3.4 銅在H_2S環(huán)境下腐蝕產物分析42-43
• 3.4 金屬部件在污染大氣下腐蝕機理分析43-48
• 3.4.1 銅在SO_2環(huán)境下腐蝕機理分析43-45
• 3.4.2 Q235碳鋼在SO_2環(huán)境下腐蝕機理分析45-46
• 3.4.3 鋅在SO_2環(huán)境下腐蝕機理分析46-47
• 3.4.4 銅在在H_2S環(huán)境下腐蝕機理分析47-48
• 3.5 小結48-50
• 第四章 變電站金屬GM(1，1)灰色模型的建立50-62
• 4.1 GM(1，1)灰色模型建立的步驟50-56
• 4.1.1 原始數(shù)據(jù)的檢驗和處理50-51
• 4.1.2 灰色序列的生成51-53
• 4.1.3 微分方程的建立53-54
• 4.1.4 微分方程中參數(shù)求解54
• 4.1.5 求解灰色序列的預測值54
• 4.1.6 求解原始數(shù)據(jù)列預測值54-55
• 4.1.7 GM(1，1)灰色模型精度檢驗55-56
• 4.2 變電站金屬GM(1，，1)灰色模型的建立56-60
• 4.2.1 數(shù)據(jù)分析與處理56-57
• 4.2.2 原始數(shù)據(jù) 1-AGO57-58
• 4.2.3 微分方程的建立58
• 4.2.4 參數(shù)求解58-59
• 4.2.5 灰色序列預測值求解59
• 4.2.6 原始數(shù)據(jù)列預測值求解59-60
• 4.2.7 GM(1，1)灰色模型精度檢驗60
• 4.3 小結60-62
• 第五章 結論62-64
• 5.1 變電站金屬部件在污染大氣下的腐蝕特性62-63
• 5.2 變電站金屬GM(1，1)灰色模型的建立63-64
• 參考文獻64-71
• 致謝71-72
• 附錄A（作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文）72

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本文編號：1113061