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无溶剂环氧涂层老化评价方法研究

作　者: 时乔伟
导　师: 贺三
学　校: 西南石油大学
专　业: 油气储运工程
关键词: 防腐涂层无溶剂环氧电化学阻抗体积电阻率综合评价
分类号: U177.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

涂敷防腐涂层是避免金属腐蚀最直接、有效的一种手段。无溶剂环氧涂层作为一种环保型防腐涂层具有广阔的应用前景,已大量应用于输气站埋地管道的防腐措施中。由于环境及自身因素的影响,防腐涂层发生老化,其防腐性能也随之降低,因此,有必要对涂层老化程度予以合理地评价,避免金属腐蚀造成损失。目前国内外对于防腐涂层老化程度的综合评价方法研究较少,对无溶剂环氧涂层发生老化的研究也很少,现有防腐涂层老化评价标准的主要依据是涂层形貌特征随老化程度的变化,这种评价方法对评价者的经验要求较高,因此受主观因素的影响较大。本文利用电化学阻抗技术研究了无溶剂环氧涂层在模拟土壤溶液中的老化过程,根据电解质溶液在涂层中的渗透及其与基底金属发生腐蚀反应的微观过程,划分了涂层老化阶段。根据直流电化学测试技术设计了涂层体积电阻率测试电路,并利用该电路测试了涂层体积电阻率,研究了涂层体积电阻率随涂层老化过程的变化规律。结合电化学阻抗、涂层体积电阻率及涂层形貌特征,拟定了一种无溶剂环氧涂层老化多因素综合评价方法。主要研究内容包括：1.对无溶剂环氧涂层进行了浸泡加速老化试验,测试不同浸泡时间涂层电化学阻抗,利用等效电路法解析电化学阻抗谱,分析了涂层老化过程并划分老化阶段。2.设计了涂层体积电阻率测试电路,对不同老化阶段的无溶剂环氧涂层试样进行了体积电阻率测试。由试验结果可知,涂层老化会造成其体积电阻率值减小,随老化程度的加重,涂层中的孔隙逐渐增大,使得涂层体积电阻率值减小的速率逐渐加快。厚度不同,而老化程度相似的涂层,体积电阻率值基本相同,即涂层厚度对体积电阻率值无影响。3.以涂层电化学阻抗谱、涂层体积电阻率值及涂层老化形貌特征为评价指标,利用基于“差异驱动”原理的均方差法对各评价指标赋权,并以基于指标性能的理想点法建立评价信息集结模型,对不同老化程度的无溶剂环氧涂层试样进行了综合评价,结果显示,该方法能够较准确地评价涂层老化状况并划分老化等级。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-20
  1.1 前言  8
  1.2 无溶剂环氧涂层概述  8-9
  1.3 涂层/金属体系腐蚀与防护机理  9-11
    1.3.1 涂层/金属体系的腐蚀机理  9-10
    1.3.2 涂层的防腐蚀机理  10
    1.3.3 防腐涂层的失效机理  10-11
  1.4 防腐涂层性能检测及老化评价方法概述  11-17
    1.4.1 常规物理、化学分析方法  11-13
    1.4.2 光谱、色谱分析方法  13-14
    1.4.3 表面分析方法  14-15
    1.4.4 电化学方法  15-16
    1.4.5 涂层老化评价方法  16-17
  1.5 论文研究的意义及主要内容  17-19
  1.6 论文创新点  19-20
第2章电化学阻抗法研究涂层老化过程  20-42
  2.1 引言  20
  2.2 实验内容和方法  20-23
    2.2.1 实验仪器及设备  20-21
    2.2.2 化学试剂  21
    2.2.3 涂层材料的选取  21
    2.2.4 试片制备  21-22
    2.2.5 浸泡溶液  22
    2.2.6 涂层吸水率试验  22
    2.2.7 试片浸泡腐蚀试验  22
    2.2.8 电化学阻抗测试  22-23
  2.3 实验结果与讨论  23-39
    2.3.1 涂层吸水率  23-24
    2.3.2 电化学阻抗谱的变化  24-26
    2.3.3 试片表面形貌特征变化  26-27
    2.3.4 用EIS快速评估涂层的防护性能  27-32
    2.3.5 等效电路阻抗模型  32-37
    2.3.6 等效元件值的变化  37-39
  2.4 EIS法划分无溶剂环氧涂层老化阶段  39-40
  2.5 小结  40-42
第3章涂层体积电阻率测试系统设计  42-53
  3.1 引言  42
  3.2 涂层体积电阻率测试系统设计思路  42
  3.3 高值电阻测试技术  42-45
    3.3.1 兆欧表测高值电阻  42-43
    3.3.2 电容器充电法  43-44
    3.3.3 电桥测量法  44-45
  3.4 改进惠斯登电桥法测高值电阻  45-50
    3.4.1 改进惠斯登电桥法  45-47
    3.4.2 电桥法测试的准确度  47-49
    3.4.3 电路连接及测试  49-50
  3.5 涂层体积电阻率测试电极系统  50-52
  3.6 小结  52-53
第4章涂层体积电阻率随老化过程的变化规律研究  53-61
  4.1 涂层全浸腐蚀试验  53-55
    4.1.1 试验目的  53
    4.1.2 试验方法  53-55
    4.1.3 操作步骤  55
  4.2 涂层体积电阻率测试  55-56
  4.3 试验结果与讨论  56-59
    4.3.1 体积电阻率测试结果  56-58
    4.3.2 涂层厚度对涂层体积电阻率的影响  58
    4.3.3 涂层体积电阻率随老化过程的变化规律  58-59
  4.4 小结  59-61
第5章无溶剂环氧涂层老化综合评价方法研究  61-69
  5.1 涂层老化过程中EIS与涂层体积电阻率的对应关系  61-62
  5.2 无溶剂环氧涂层老化程度综合评价方法研究  62-68
    5.2.1 老化等级划分  63
    5.2.2 评价指标  63-64
    5.2.3 指标权重系数  64-66
    5.2.4 评价信息集结模型  66-67
    5.2.5 综合评价操作步骤  67
    5.2.6 实例分析  67-68
  5.3 小结  68-69
第6章结论与建议  69-71
  6.1 主要结论  69
  6.2 建议  69-71
致谢  71-72
参考文献  72-76
附录  76-80
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  80-81
填表说明  81

无溶剂环氧涂层老化评价方法研究

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