天然海水中金属材料腐蚀监测技术的实验室研究

摘要

为实现海洋环境中金属材料的腐蚀监测,该文进行了前期的研究工作,目的是在实验室内建立一、两种海水中金属材料腐蚀状况的电化学监测技术,并使实验方法、数据处理过程标准化.综合考察了腐蚀监测技术在各个领域的应用及发展情况,采用两种电化学测试技术:弱极化技术和恒电流充电技术,研究将它们应用于天然海水中金属材料腐蚀行为在线监测的可行性.针对海洋环境中常用的两种金属材料紫铜(T2)和低碳钢(Q235B),从腐蚀电化学的原理与应用、计算机编程进行数据拟合以及数学模型的建立等角度对这两种电化学测试技术应用于腐蚀监测的可行性进行了实验室研究.主要的研究内容及结论如下:(1)为解决两种测试技术数据处理的问题,该文用QBasic语言根据迭代的最小二乘技术线性逼近的原理编制求解弱极化曲线和恒电流充电曲线腐蚀电化学参数的计算机拟合程序.(2)为确定两种金属在海水中的稳定时间,记录它们在海水中的开路电位漂移曲线,确定紫铜和低碳钢在海水中的稳定时间分别为30min和60min.(3)实验采用经典的三电极体系,用控制电位三角波技术测量两种金属电极的弱极化曲线.(4)为评价弱极化方法用于海水中金属材料腐蚀监测的可靠性,进行约一个月的连续实验.定时测量金属电极的弱极化曲线,获得腐蚀电化学参数随时间的变化曲线.(5)用由实际电阻、电容元件组成的等效电路测试恒电流充电实验方法、数据拟合程序及测量系统的合理性与可靠性.(6)为验证实验方法的可靠性,进行约一个月的连续实验,定期更换海水,测量两种金属电极腐蚀电化学参数随时间的变化曲线.(7)由于现场金属电极往往形状不规则,并且面积较大,难以均匀极化.为解决这个问题,在实验室内对简单形状的大面积金属电极建立恒电流充电数学模型,对其进行腐蚀监测.(8)该文的实验研究结果证明,弱极化法和恒电流充电法作为两种无损检测技术可以很好地反映金属材料在天然海水中的腐蚀状况,实验室方法及数据处理程序已经成熟,可以用于海水中金属材料的腐蚀监测.

目录

文摘

英文文摘

0前言

1文献综述

1.1腐蚀监测技术的研究及应用现状

1.2本文研究意义、内容及拟采用的方法

2弱极化技术用于海水中金属腐蚀监测的研究

2.1实验方法

2.1.1实验材料、实验介质及仪器设备

2.1.2弱极化曲线测量条件的选择

2.1.3弱极化方法测量可靠性验证

2.2实验结果及数据分析与讨论

2.2.1实验原理

2.2.2数据处理与讨论

2.2.3小结

3恒电流充电技术用于海水中金属腐蚀监测的研究

3.1实验方法

3.1.1实验材料、实验介质及仪器设备

3.1.2小电极恒电流充电曲线的测量

3.1.3大面积工作电极恒电流充电曲线的测量

3.2实验结果及数据分析与讨论

3.2.1实验原理

3.2.2实验仪器系统测量误差的消除

3.2.3测量系统可靠性验证

3.2.4恒电流充电法的重现性实验结果

3.2.5方法可靠性验证

3.2.6 Ag/AgX微参比电极稳定性实验

3.2.7大面积金属电极恒电流充电曲线的测量

4结论

参考文献

附录1 弱极化曲线数据拟合程序

附录2 恒电流充电数据拟合程序

附录3 数学推导——恒电流充电时施加在大面积工作电极表面各点的电流密度

附图1 T2的强极化曲线图

致谢