钢在流动相下电化学腐蚀行为

论文摘要

碳钢和低合金钢作为化工管道、耐酸泵、轮船和水轮机的基本材料之—,同时304和321不锈钢作为轮船螺旋桨和水轮机叶片主要成分的不锈钢过流部件,在使用过程中仍然受到严重的流动腐蚀。因此进一步研究其在流动相中耐蚀性行为,对开发新材料及表面改性新技术具有重要意义。本文使用PGSTAT30电化学工作站、8S-1磁力搅拌器和金相显微镜,通过模拟真实环境和极端条件下对45#钢、20SiMn钢和304不锈钢、321不锈钢进行电化学腐蚀实验,从极化曲线、电化学阻抗谱、Bode图和金相照片四个方面,分析其耐蚀性与流速的关系,进一步研究其在流动相中的腐蚀特征。45#钢和20SiMn钢电化学腐蚀研究表明:（1）随着流速增大,45#钢和20SiMn钢的阻抗弧半径和弥散系数减小,弥散效应随之增大;其Icorr由缓慢到急剧增大出现转折点,在转速200 r/min时,达到临界流速;其阻频特性曲线从高频区到低频区,转折角的斜率和落点值由大到小,同时相频特性曲线从高频区到低频区最大相角逐渐下降。（2）腐蚀前后微观形貌的观察表明,随着搅拌速度的增大,其表面从光洁到粗糙,点蚀坑数目从无到有、从小到大和由浅变深,可见45#钢和20SiMn钢随着溶液流速的增大,其电化学腐蚀由局部腐蚀变为均匀腐蚀,相比而言20SiMn钢比45#钢更耐腐蚀;（3）45#钢在流动盐酸溶液中,随着缓蚀剂UP的浓度的增加,起缓蚀作用UP浓度存在一个最大值,即当UP的浓度为0.1mol/L时,缓蚀效率最高;极化曲线表明,加缓蚀剂UP前后体系自腐蚀电流密度变小,自腐蚀电位出现正移,UP是一个阳极型缓蚀剂。304和321不锈钢电化学腐蚀研究表明:（1）随着流速增大,304和321不锈钢的Icorr由缓慢到急剧增大,出现转折点,在转速800r/min时,达到临界流速;（2）从静态到流动条件下,随着流速增大304和321不锈钢的阻抗弧半径急剧减小,表观传递电阻和弥散系数减小,而溶液电阻和双电层的电容增大,使得其腐蚀电流和金属表面粗糙度增大,因此弥散效应也增大;（3）其阻频特性曲线从高频区到低频区,转折角的斜率和落点值由大到小,同时相频特性曲线从高频区到低频区最大相角逐渐下降;（4）腐蚀前后微观形貌的观察表明,随着搅拌速度的增大,在氯化钠溶液中金属表面从光洁到粗糙,点蚀坑数目从无到有,从小到大;相比于氯化钠中腐蚀形貌,在盐酸中腐蚀加剧,点蚀坑从少到多,由浅变深。可知304和321不锈钢随着溶液流速的增大,其电化学腐蚀由局部腐蚀变为均匀腐蚀。相比较而言,321不锈钢比304不锈钢更耐腐蚀。综上所述,通过从腐蚀速率,弥散系数和Bode图三个方面对四种钢在流动相中电化学腐蚀实验数据的分析,其耐蚀性大小为:321不锈钢>304不锈钢>20SiMn钢>45#钢。

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摘要

Abstract

第一章前言

1.1 钢铁腐蚀与防护的研究背景及科学意义

1.2 金属腐蚀

1.3 不锈钢

1.3.1 不锈钢的发展历史

1.3.2 不锈钢的种类

1.3.3 不锈钢的腐蚀类型

1.3.4 不锈钢的防腐措施

1.3.5 不锈钢的应用——船舶和汽轮机叶片

1.4 电化学腐蚀的影响因素

1.4.1 氯离子浓度对腐蚀的影响

1.4.2 液相的流速或搅拌速度对腐蚀的影响

1.4.3 缓蚀剂

1.5 研究现状及其进展

1.6 本项工作简介

第二章实验过程

2.1 实验药品及仪器

2.2 实验原理

2.2.1 极化曲线外延法

2.2.2 电化学交流阻抗方法

2.3 实验过程

2.3.1 实验前处理

2.3.2 电化学测量

#钢和20SiMn 钢在流动相中电化学腐蚀分析'>第三章 45^#钢和20SiMn 钢在流动相中电化学腐蚀分析

#钢在流动相中电化学腐蚀分析'>3.1 45^#钢在流动相中电化学腐蚀分析

#钢在3.5% NaCl 溶液中的电化学腐蚀分析'>3.1.1 45^#钢在3.5% NaCl 溶液中的电化学腐蚀分析

#钢在1 mol/L HCl 溶液中的电化学腐蚀分析'>3.1.2 45^#钢在1 mol/L HCl 溶液中的电化学腐蚀分析

#钢在1 mol/L HCl 溶液腐蚀行为研究'>3.1.3 缓蚀剂乌鲁托品对45^#钢在1 mol/L HCl 溶液腐蚀行为研究

3.2 20SiMn 钢在流动相中电化学腐蚀分析

3.2.1 20SiMn 钢在3.5% NaCl 溶液中的电化学腐蚀

3.2.2 20SiMn 钢在1 mol/L HCl 溶液中的电化学腐蚀分析

#钢和20SiMn 钢电化学腐蚀性能比较'>3.3 45^#钢和20SiMn 钢电化学腐蚀性能比较

3.4 本章小结

第四章 304SS 和321SS 在流动相中电化学腐蚀分析

4.1 304SS 和321SS 在3.5% NaCl 溶液中电化学腐蚀

4.1.1 极化曲线分析

4.1.2 电化学阻抗谱分析

4.1.3 Bode 图分析

4.1.4 腐蚀前后的金相照片

4.2 304SS 和321SS 在1M HCl 流动相中电化学腐蚀分析

4.2.1 极化曲线分析

4.2.2 电化学阻抗谱分析

4.2.3 Bode 图分析

4.2.4 腐蚀后的微观形貌

4.3 本章小结

第五章四种钢在流动相中电化学腐蚀性能比较

5.1 耐蚀性的比较

5.2 弥散效应的分析

5.3 Bode 图的分析

5.4 本章小结

第六章结论

参考文献

致谢

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