阴极保护下所得钙质沉积层对阴极反应影响的研究

摘要

阴极保护是一种比较常见的腐蚀防护手段。在实际海洋环境下，对海洋用钢施加阴极保护时，会有钙质沉积物不断生成并覆盖在海洋用钢的表面。而关于这层钙质沉积层在阴极保护过程中所扮演的角色，了解甚少。比如:吸附在海洋用钢表面的钙质沉积层对吸氧反应的影响；覆盖在海洋用钢表面的钙质沉积层对16Mn钢的析氢电位是否有影响？对于上述问题的研究仍是空白。因此，钙质沉积层对阴极反应影响的研究意义重大。
　　本文主要采用恒电位极化法、动电位极化法、交流阻抗谱法、Devanathan-Stachurshi测试法等测试手段，研究了表面覆盖有不同钙质沉积层的16Mn钢的腐蚀行为（下文所提到的极化电位均相对于饱和甘汞电极（vs.SCE））；采用SEM等微观形貌表征手段观察所得钙质沉积层的微观形貌。结合二者，分析了覆盖在金属表面的不同状态的钙质沉积层对16Mn钢阴极反应的影响。主要研究成果如下：
　　静态海水下，相比于施加阴极保护0d的16Mn钢，预先施加不同大小的阴极保护电位（-0.90V～-1.10V）保护7d后的16Mn钢，其析氢电位发生了不同程度的负移；最大的甚至负移了约0.30V。同样，在动态海水下，相比于施加了阴极保护0d的16Mn钢，施加了阴极保护3d的16Mn钢的析氢电位也发生了负移。0rpm下，由保护0d的-0.94V负移至保护3d后的-0.96V；200rpm下，由保护0d的-0.955V负移至保护3d后的-0.98V；。600rpm下，由保护0d的-0.965V负移至保护3d后的-0.99V；800rpm下，由保护0d的-1.02V负移至保护3d后的-1.07V；。1200rpm下，由保护0d的-1.025V负移至保护3d后的-1.06V；1500rpm下，由保护0d的-1.035V负移至保护3d后的-1.09V。综上所述，因施加阴极保护而生成的钙质沉积层确实会导致16Mn钢析氢电位的负移。
　　结合 Devanathan-Stachurshi测试法所得渗氢电流随阴极保护时间的变化曲线以及钙质沉积层的微观形貌，推测分析：一方面，钙质沉积层膜可以阻碍氢气由金属表面向溶液的扩散。由析氢反应H2O+e=OH?+H（1）和H+H=H2（2）可知：钙质沉积层膜阻碍了氢气的扩散，氢气在金属表面不断集聚，浓度不断增大，抑制析氢反应（2），析氢反应（2）再反过来抑制（1），因此，保证析氢反应继续进行所需的极化电位需要负移；另一方面，钙质沉积层会产生一个IR降，使得发生析氢反应所需的极化电位负移。

目录

声明

第一章.绪论

1.1 引言

1.2阴极保护

1.3.本文的研究内容与意义

第二章.实验材料、实验设备以及实验方法

2.1 实验材料及设备

2.2 实验方法

第三章．不同阴极保护电位下所得钙质沉积层对阴极反应的影响

3.1 恒电位极化

3.2 动电位极化曲线分析

3.3 电化学阻抗谱分析

3.4形貌观察与分析

3.5渗氢实验

3.6实验结果与分析

3.7本章小结

第四章 不同流速下阴极保护所得钙质沉积层对阴极反应的影响

4.1 实验装置

4.2 恒电位极化

4.3 动电位极化曲线分析

4.3 电化学阻抗谱分析

4.5 实验结果与分析

4.6 小结

第五章．全文总结

参考文献

硕士期间科研成果和发表论文情况说明

致谢