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服役黄铜管及实海金属试片腐蚀电化学检测研究

作　者: 尹立辉
导　师: 宋诗哲
学　校: 天津大学
专　业: 应用化学
关键词: 腐蚀检测海水实海试片黄铜管电化学阻抗谱电化学噪声极化阻力
分类号: TG174.4
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

本文研制了实海金属试片腐蚀电化学检测系统,对舟山海水腐蚀试验站全浸区四种低碳钢试片进行了电化学检测试验。研制了服役黄铜管腐蚀电化学检测系统,在模拟循环冷却系统中对黄铜管进行电化学测试。主要研究成果有: 用制作的电极系统在实验室中进行了模拟测试,表明用此系统进行腐蚀检测是可行的。在天津大学敬业湖对商用碳钢和工业纯铝试片进行了长期检测试验,表明制作的电极系统能够对现场暴露试片进行电化学检测。在舟山海水腐蚀试验站进行了全浸区四种低碳钢试片现场电化学检测,检测结果反映了试片早期腐蚀行为的变化,为深入研究金属材料在海水中的腐蚀行为和变化规律,奠定了基础。研究表明电化学阻抗谱可以用于实海金属试片腐蚀的检测。设计制作了对服役黄铜管的腐蚀进行检测的电极系统,电极系统具有特殊的结构,测试时不会妨碍管内介质的流动,并能够根据需要改变它的长度,以便于深入黄铜管的内部进行测试。电极系统在黄铜管中不同位置测得的极化阻力变化很小,说明电极系统在黄铜管中位置的变化对有效测试面积影响不大,电极系统能够检测出不同材料的耐蚀性差别以及同种材料的不同腐蚀状态,并且能够在一定程度上检测出局部腐蚀特征。研制的服役黄铜管腐蚀检测电极系统能够在模拟循环冷却系统中对黄铜管进行了电化学测试。恒电位方波、恒电流阶跃和动电位扫描极化阻力测试与电化学阻抗谱测试结果一致。电化学噪声可以用于模拟循环冷却系统中黄铜管局部腐蚀敏感性变化的监测。研究了黄铜在中性氯化钠溶液腐蚀的特征,Cl-离子的存在促进了黄铜腐蚀的阳极过程,加速了黄铜的腐蚀。循环伏安研究表明,HSn70-1电极和HAl77-2 电极在3.5%NaCl 溶液中的反应为准可逆反应。电化学噪声研究表明,表面腐蚀且有孔电极的电流功率密度谱明显不同,表面腐蚀但无孔电极的电流功率密度谱斜率小于未腐蚀电极。随着腐蚀程度的增加,电极的电位功率密度谱斜率有逐渐减小的趋势。

全文目录

第一章绪论  9-27
  1.1 引言  9-10
  1.2 金属腐蚀的监检测方法  10-22
    1.2.1 腐蚀监测的目的及意义  10-11
    1.2.2 机械方法  11-12
    1.2.3 物理方法  12-15
    1.2.4 电化学方法  15-19
    1.2.5 其他方法  19-22
  1.3 水环境中黄铜的腐蚀及主要影响因素  22-26
    1.3.1 水环境中黄铜的腐蚀  22-24
    1.3.2 黄铜腐蚀的主要影响因素  24-26
  1.4 课题研究目标及思路  26-27
第二章金属试片海水腐蚀现场电化学检测  27-52
  2.1 前言  27
  2.2 电极系统的研制  27-31
    2.2.1 电极系统  27-29
    2.2.2 实海试片在3.5% NaCl 溶液中的极化阻力  29-30
    2.2.3 实海试片在3.5% NaCl 溶液中电化学阻抗谱特征  30-31
  2.3 金属试片在天津大学敬业湖中长期腐蚀检测  31-37
    2.3.1 现场暴露试片的制备  31-32
    2.3.2 试片极化阻力的变化  32-37
  2.4 舟山海水腐蚀试验站低碳钢试片的现场电化学检测  37-51
    2.4.1 现场检测的主要问题  37-40
    2.4.2 实验仪器和实验方法  40-41
    2.4.3 试片腐蚀电位变化  41-43
    2.4.4 试片耐蚀性变化的长期检测  43-49
      2.4.4.1 极化阻力的变化  43-47
      2.4.4.2 试片的瞬时腐蚀速度  47-49
    2.4.5 试片的电化学阻抗谱特征  49-51
  2.5 小结  51-52
第三章服役黄铜管腐蚀检测系统的研制  52-74
  3.1 前言  52
  3.2 电极系统的结构  52-54
  3.3 电极系统有效测试面积的确定  54-55
  3.4 电极系统在铜管中不同位置对有效测试面积的影响  55-56
  3.5 黄铜管耐蚀性及腐蚀状态检测  56-62
    3.5.1 电解池的制作  56-58
    3.5.2 不同表面状态的极化阻力  58-59
    3.5.3 电化学阻抗谱特征  59-62
  3.6 不同溶液中黄铜电极长期浸泡的检测  62-70
  3.7 局部腐蚀特征的检测  70-73
  3.8 小结  73-74
第四章模拟循环冷却系统黄铜管的腐蚀电化学研究  74-94
  4.1 前言  74
  4.2 模拟循环冷却系统  74-75
  4.3 动态条件下黄铜管的电化学阻抗谱研究  75-83
    4.3.1 HA177-2 电极的电化学阻抗谱特征  76-78
    4.3.2 HSn70-1 铜管和 HA177-2 铜管电化学阻抗谱特征  78-83
  4.4 极化阻力随时间及流速的变化  83-86
    4.4.1 极化阻力随时间的变化  83-85
    4.4.2 极化阻力随流速的变化  85-86
  4.5 黄铜管局部腐蚀敏感性研究  86-93
    4.5.1 流速一定时的电流噪声变化  86-90
    4.5.2 不同流速下的电流噪声变化  90-93
  4.6 小结  93-94
第五章黄铜在中性氯化钠溶液中的腐蚀特征  94-110
  5.1 前言  94
  5.2 黄铜在中性氯化钠溶液中的极化行为  94-96
  5.3 黄铜在中性氯化钠溶液中反应的可逆性  96-104
    5.3.1 扫描速度变化时循环伏安谱的特征  96-100
    5.3.2 NaCl 溶液浓度变化时循环伏安谱的特征  100-104
  5.4 黄铜电极在3.5%NaCl 溶液中电化学噪声谱的特征  104-109
  5.5 小结  109-110
第六章全文总结  110-113
参考文献  113-124
发表论文和参加科研情况说明  124-125
附录  125-126
致谢  126

服役黄铜管及实海金属试片腐蚀电化学检测研究

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