本文關鍵詞：水下焊接件焊縫腐蝕的電化學研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著對海洋資源的開發(fā)與利用，水下焊接技術已經(jīng)成為海洋工程結構安裝和維修必不可少的工藝手段。焊縫腐蝕的規(guī)律和使用壽命是水下焊接實施前要考慮的十分重要問題。國內外對焊縫腐蝕行為的研究主要集中在陸上焊接，對水下焊接接頭在海水中的腐蝕規(guī)律研究較少。對陸上焊接接頭的研究發(fā)現(xiàn)焊縫是腐蝕敏感區(qū)。由于水下焊接操作工藝和陸上焊接有很大不同，所以研究水下焊接接頭的腐蝕行為對實際生產(chǎn)具有十分重要的意義。 本文以TS202作為焊材、E40鋼作為母材的水下焊接件做成陣列電極（WBE）為研究對象，主要的研究內容如下： (1)以水下焊接件中的母材、熱影響區(qū)、焊材電極為研究對象，通過測量三者的極化曲線研究焊接件上不同材料之間發(fā)生電偶腐蝕的傾向。 研究表明：母材和熱影響區(qū)不會形成大電池的電偶腐蝕，而母材與焊材、熱影響區(qū)和焊材會形成大電池的電偶腐蝕，預測焊接件腐蝕速度母材熱影響區(qū)焊材。 (2)采用本實驗室自主構建的陣列電極裝置HSWBE I測量浸泡在海水中的焊接件的電流分布隨時間的變化情況。研究焊接件在海水中的電流電位分布特征與焊接件腐蝕過程的相關性。 實驗結果表明，水下焊接件在海水中浸泡的電流分布變化分為三個階段：浸泡初期，母材區(qū)電極表現(xiàn)為陽極電流，焊材區(qū)電極表現(xiàn)為陰極電流，熱影響區(qū)電極既有陽極電流又有陰極電流。浸泡中期，母材區(qū)和熱影響區(qū)中的都有個別電極的電流極性發(fā)生逆轉。電流極性既有陽極轉換為陰極，也有陰極轉變?yōu)殛枠O。浸泡后期，母材區(qū)電極全部表現(xiàn)為大的陽極電流，熱影響區(qū)和焊材區(qū)電極表現(xiàn)為較大的陰極電流。研究結果還發(fā)現(xiàn)，使用此種焊材時，焊縫不是腐蝕敏感區(qū)域，腐蝕主要發(fā)生在母材表面。由于陽極面積大而陰極面積小，所以使用此種材料水下焊接時，在焊接接頭位置發(fā)生嚴重局部腐蝕的可能性較小。 研究結果證明，陣列電極技術能夠提供焊接件上不同位置的電流分布狀態(tài)，原位監(jiān)測金屬表面陰陽極區(qū)域腐蝕狀態(tài)的分布�？梢詫Χ喾N金屬材料的電偶腐蝕行為進行研究，彌補了經(jīng)典電化學測試方法的不足。 (3)為研究電極電流極性反轉的原因，以焊接件中的母材、熱影響區(qū)、焊材電極為研究對象，測量電化學阻抗譜和線性極化曲線，分析實驗結果與陣列電極電流分布特征及腐蝕行為的相關性。 研究熱影響區(qū)54#電極和母材區(qū)58#電極的電化學阻抗譜得出，在浸泡過程中，熱影響區(qū)和母材區(qū)電極的電荷轉移電阻Rct先增大，后減小，最后變化緩慢，這說明金屬的腐蝕速度先減小后增大，最后變化緩慢。原因是與基體金屬緊密結合的銹層參與陰極還原反應，使陰極反應機理在浸泡過程中發(fā)生了改變。熱影響區(qū)和母材區(qū)電極電流極性發(fā)生逆轉原因是金屬腐蝕過程中宏觀腐蝕電池和微觀腐蝕電池相互作用的結果。在本實驗中這種相互作用與銹層的變化有關。 通過線性極化曲線得出，母材和熱影響區(qū)電極的極化電阻Rp先增大后減小，最后變化緩慢，這說明相應的金屬腐蝕速度先減小后增大，最后變化緩慢，這與電化學阻抗譜中得出的結論一致。由于極化電阻值與金屬電流成反比，所以在電極浸泡后期，母材區(qū)電極作為陽極電流比較大，焊材區(qū)和熱影響區(qū)電極都作為陰極，焊材區(qū)電極電流大于熱影響區(qū)。實驗結果表明水下焊接TS202（焊材）和E40鋼（母材）得到的焊接件上，焊縫不是腐蝕敏感區(qū)域，腐蝕主要發(fā)生在母材表面。 實驗結果證明，陣列電極技術結合電化學方法，可以對焊接件上任意局部位置進行電化學測試，提供焊接件表面局部位置的腐蝕反應信息。
【關鍵詞】：陣列電極 水下焊接 熱影響區(qū) 焊縫腐蝕
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TG172;TG456.5
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 0 前言13-15
• 1 綜述15-32
• 1.1 水下焊接15-16
• 1.2 焊縫腐蝕16-21
• 1.2.1 焊縫腐蝕的研究17-18
• 1.2.2 焊縫腐蝕的原因18-20
• 1.2.3 焊縫腐蝕的控制方法20-21
• 1.3 焊縫腐蝕的研究方法21-30
• 1.3.1 重量法21-23
• 1.3.2 穩(wěn)態(tài)極化曲線法23-26
• 1.3.3 電化學阻抗法26-27
• 1.3.4 掃描探針技術27-29
• 1.3.5 陣列電極技術(WBE)29-30
• 1.4 課題研究意義及內容30-32
• 1.4.1 研究意義30
• 1.4.2 論文研究內容30-32
• 2 實驗材料與裝置32-37
• 2.1 化學試劑32
• 2.2 陣列電極的制備32-33
• 2.3 腐蝕產(chǎn)物的清除33
• 2.4 電化學測試33-37
• 2.4.1 極化曲線測試33-34
• 2.4.2 陣列電極測試34-36
• 2.4.3 電化學阻抗測試36
• 2.4.4 線性極化曲線測試36-37
• 3 實驗結果與討論37-65
• 3.1 水下焊接件在海水中的極化曲線行為37-40
• 3.1.1 前言37
• 3.1.2 實驗內容和方法37-38
• 3.1.3 實驗結果與討論38-39
• 3.1.4 本章小結39-40
• 3.2 水下焊接件電流分布特征40-47
• 3.2.1 前言40
• 3.2.2 實驗內容和方法40-41
• 3.2.3 實驗結果與討論41-45
• 3.2.4 本章小結45-47
• 3.3 電極表面電流極性反轉與電化學阻抗的相關性47-62
• 3.3.1 前言47
• 3.3.2 實驗內容與方法47-48
• 3.3.3 實驗結果與討論48-60
• 3.3.4 本章小結60-62
• 3.4 水下焊接件在海水中的線性極化行為62-65
• 3.4.1 前言62
• 3.4.2 實驗內容及方法62-63
• 3.4.3 實驗結果與討論63-64
• 3.4.4 本章小結64-65
• 4 結論65-66
• 5 實驗創(chuàng)新處66
• 6 工作展望66-67
• 參考文獻67-74
• 致謝74-75
• 個人簡歷75-76

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