采用開路電位監(jiān)測(cè)、線性極化等電化學(xué)手段,探討了艦船常用的管路材料B10以及硅黃銅在模擬深海環(huán)境中的電化學(xué)腐蝕行為,同時(shí)采用自制的多通道電偶腐蝕測(cè)量?jī)x和腐蝕失重法討論了不同溫度下B10和硅黃銅之間的電偶腐蝕行為。結(jié)果表明,在靜態(tài)海水中,腐蝕電偶序順序?yàn)锽10>硅黃銅,B10作為偶合陰極受到保護(hù),硅黃銅為偶合陽極被加速腐蝕,電偶腐蝕效應(yīng)及電偶腐蝕敏感度隨著溫度的降低而降低,因?yàn)闇囟冉档鸵环矫鏈p小了陰陽兩極之間的驅(qū)動(dòng)力,另一方面減弱了極化過程。
利用電化學(xué)阻抗譜(EIS)、電化學(xué)噪聲(EN)、掃描電子顯微鏡(SEM)、動(dòng)電位極化曲線等測(cè)試方法和噴射式?jīng)_刷腐蝕模擬裝置，分別研究了B30銅鎳合金在人工海水中不同沖刷速度(0m/s、3m/s和6m/s)和不同沖刷角度(0°、30°、45°、60°和90°)下的沖刷腐蝕行為、成膜浸泡的腐蝕行為及成膜后的沖刷腐蝕行為。B30銅鎳合金在潔凈人工海水和含砂量為1.5‰(質(zhì)量分?jǐn)?shù))人工海水中的沖刷腐蝕行為研究，結(jié)果表明：沖刷速度3m/s時(shí)的阻抗大于沖刷速度6m/s時(shí)的阻抗，但二者的阻抗都小于0m/s時(shí)的阻抗。0m/s時(shí)的阻抗隨浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增大，而3m/s和6m/s時(shí)的阻抗，都隨沖刷時(shí)間的延長(zhǎng)阻抗變化不大，阻抗隨沖刷角度的增大而減小。0m/s時(shí)的噪聲電阻隨浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增大，3m/s和6m/s時(shí)的噪聲電阻隨著沖刷時(shí)間的延長(zhǎng)而在一定幅度范圍內(nèi)上下波動(dòng)，3m/s時(shí)的噪聲電阻大于6m/s的噪聲電阻。噪聲電阻隨著沖刷角度的增大而減小，噪聲電阻的波動(dòng)幅度隨沖刷角度的增大而減小。浸泡10小時(shí)后的動(dòng)電位極化曲線出現(xiàn)了一小的鈍化區(qū)，而3m/s和6m/s沖刷10小時(shí)后的動(dòng)電位極化曲線沒有出現(xiàn)鈍化區(qū)，且陰極區(qū)的電流密度大于0m/s時(shí)的陰極電流密度。相同沖刷速度和沖刷角度下，潔凈海水中沖刷腐蝕的阻抗大于含砂海水中沖刷腐蝕的阻抗，潔凈海水中沖刷腐蝕的噪聲電阻大于含砂海水中沖刷腐蝕的噪聲電阻。在浸泡的10小時(shí)后，B30銅鎳合金表面出現(xiàn)了少量的腐蝕點(diǎn)，砂紙作用留下的磨痕清晰可見；在潔凈海水中沖刷10小時(shí)之后，B30銅鎳合金表面出現(xiàn)了較多腐蝕點(diǎn)，與浸泡的相比磨痕的減少了，隨著沖刷角度的增大，磨痕就越少；在含砂海水中沖刷10小時(shí)之后，B30銅鎳合金表面出現(xiàn)了大量的魚鱗坑，6m/s時(shí)的魚鱗坑比3m/s時(shí)的更密集，隨著沖刷角度的增大，魚鱗坑越密集。B30銅鎳合金長(zhǎng)期浸泡的腐蝕行為研究結(jié)果表明：在浸泡前40天內(nèi)，阻抗迅速增大，在浸泡到40~50天時(shí)，阻抗達(dá)到zui大值，在浸泡后期50~90天時(shí)，阻抗振蕩性變化。噪聲電阻隨浸泡時(shí)間的變化規(guī)律和阻抗變化規(guī)律一致。B30銅鎳合金成膜后的沖刷腐蝕結(jié)果表明：在潔凈海水中沖刷時(shí)，有膜層時(shí)所測(cè)得阻抗明顯大于成膜前的阻抗，膜層比較有效的對(duì)基體起到了保護(hù)作用。在含砂海水中沖刷時(shí)，有膜層的和成膜前的阻抗相當(dāng)，膜層不能有效的保護(hù)基體。
隨著時(shí)代的發(fā)展，人口劇增、資源短缺和環(huán)境惡化三大問題也越來越嚴(yán)重。近年來，為了緩解這三大問題，世界各國(guó)逐漸把注意力轉(zhuǎn)移到空間廣闊和資源豐富的海洋，并且展開了激烈的資源爭(zhēng)奪戰(zhàn)。探索、開發(fā)利用海洋已成為*的共識(shí)。海水環(huán)境比較十分嚴(yán)酷，材料在海水中不可避免地發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕，其中沖刷腐蝕zui為嚴(yán)重，尤其在含砂的情況下腐蝕更為嚴(yán)重。為了適應(yīng)嚴(yán)酷的環(huán)境，海水系統(tǒng)材料逐漸由早期耐蝕性較差的碳鋼和鑄鐵換成了耐蝕性良好的銅鎳合金。本論文以B10合金為研究對(duì)象，采用自制的噴射式?jīng)_刷裝置模擬海水環(huán)境。運(yùn)用電化學(xué)阻抗技術(shù)、動(dòng)電位極化曲線測(cè)試和電化學(xué)噪聲等測(cè)試技術(shù)研究B10合金在潔凈海水中及含砂條件下的沖刷腐蝕行為、長(zhǎng)期浸泡成膜過程和成膜之后沖刷腐蝕過程的腐蝕行為；并結(jié)合腐蝕形貌觀察和成分分析，討論流速、沖擊角度及含砂量對(duì)B10合金沖刷腐蝕的影響規(guī)律。結(jié)果表明：(1)在浸泡初期(0-2d)，海水中的氧促進(jìn)了材料表面的腐蝕產(chǎn)物膜的形成，但形成緩慢，參加陰極反應(yīng)的氧存在擴(kuò)散梯度，腐蝕反應(yīng)受擴(kuò)散控制，在阻抗譜中低頻區(qū)出現(xiàn)擴(kuò)散尾；在浸泡中期(2d-20d)，材料表面逐漸形成穩(wěn)定致密的腐蝕產(chǎn)物膜層；到浸泡后期(20d-90d)，材料表面逐漸形成內(nèi)外兩層膜層。在長(zhǎng)期浸泡過程中，發(fā)生了局部腐蝕，材料表面形成了腐蝕坑，并隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，腐蝕坑逐漸增大。(2)在流動(dòng)海水中，由于海水的流動(dòng)性，提高了氧擴(kuò)散系數(shù)及電荷轉(zhuǎn)移速度，從而促進(jìn)了陰、陽極反應(yīng)，使腐蝕速度加快。海水的流動(dòng)性促進(jìn)了陽極反應(yīng)，使材料表面腐蝕產(chǎn)物膜形成與溶解速度加快，表面形成相對(duì)穩(wěn)定致密的膜層；但由于流動(dòng)海水還對(duì)材料表面進(jìn)行沖刷作用，使外層疏松的腐蝕產(chǎn)物膜生成后隨即被沖刷掉。因此，B10合金在沖刷過程中大多情況只表現(xiàn)為單層膜。隨著流速的提高、含砂量的提高，阻抗模值降低；在潔凈海水中沖刷腐蝕過程，阻抗模值在90°時(shí)較大，在0°時(shí)較小；在含砂條件下沖刷腐蝕過程，阻抗模值在0°及90°時(shí)均較小。在潔凈海水中沖刷腐蝕過程，膜層電阻在90°時(shí)較大，在0°時(shí)較小；在含砂條件下沖刷腐蝕過程，膜層電阻在0°及90°時(shí)均較??；電荷轉(zhuǎn)移電阻隨著沖擊角度的變化趨勢(shì)與膜層電阻的變化趨勢(shì)相反。(3)在潔凈海水中沖刷腐蝕后，材料表面還能發(fā)現(xiàn)明顯地打磨時(shí)的劃痕。在含砂海水中沖刷腐蝕后，材料表面產(chǎn)生了沖擊坑，而且隨著沖擊角度的增大，沖擊坑的形狀逐漸由馬蹄狀轉(zhuǎn)變?yōu)辄c(diǎn)狀。(4)B10合金在不同條件下形成的腐蝕產(chǎn)物膜成分主要由氧化物構(gòu)成。在浸泡條件下的腐蝕產(chǎn)物膜中還發(fā)現(xiàn)NaCl的存在。
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