316L和410不锈钢在海水中阴极极化行为的研究

摘要

不锈钢材料以其良好的机械性能和工艺性能广泛应用于工业领域，然而海水腐蚀尤其是局部腐蚀限制了不锈钢材料在海洋环境中的应用。阴极保护技术是海洋工程中可靠有效的防蚀手段，但目前缺乏适用于海洋环境下不锈钢材料阴极保护的具体参数，其中一个重要问题就是如何选择合适有效的阴极控制电位。 本文以AISI316L、410两种工业生产中常用的不锈钢材料为研究对象，选取了青岛近海有代表性的天然海水为主要介质，围绕316L、410不锈钢海水中的阴极极化行为展开了一系列研究，其主要内容包括以下几个部分： 为了分析316L、410不锈钢的表面状态对海水耐蚀性的影响，测定了316L、410不锈钢海水中腐蚀电位随时间的变化。结果表明，不锈钢表面氧化膜的完好程度对其耐蚀性有重要影响，实验测得316L不锈钢海水中稳定腐蚀电位为-0.15V(vs．SCE，下同)，表面氧化膜有较好的自修复能力，耐蚀性较强；410不锈钢腐蚀电位稳定后为-0.30V，钝化膜容易受到活性离子破坏，浸泡一周后表面出现腐蚀痕迹。 通过阴极极化曲线和循环伏安法以及恒电位极化实验分析研究了316L、410不锈钢天然海水中阴极极化规律。316L和410不锈钢海水中的阴极极化反应主要包括氧还原和氢还原，在-0.9V的阴极电位以正主要发生氧还原，-1.0V阴极电位以负主要发生氢还原反应。316L、410不锈钢在天然海水中30d恒电位阴极极化实验结果显示，316L和410不锈钢在海水中的阴极极化电流密度很小，316L不锈钢阴极电流密度稳定后小于7μA．cm-2，410不锈钢阴极电流密度稳定后为8～10μA．cm-2，阴极反应较慢。实验室条件天然海水中-750mV极化电位下可形成轻微的阴极产物膜，随着阴极电位的升高，沉积层愈加明显，其主要成为是CaCO3。 通过采用电化学保护的方法来控制局部腐蚀是一种有效的方法。因此本文利用模拟闭塞区溶液的方法，讨论了外加阴极极化对316L、410不锈钢在海水闭塞区腐蚀行为的影响。经过模拟闭塞液中恒电位极化和失重实验，结果发现-600mV以负的极化电位可有效控制腐蚀过程，阴极保护效率达到80％以上，在-900～-1050mV的极化电位下极化，可在金属表面形成沉积层，沉积层的主要成分是Mg(OH)2。 最后结合各实验结果对316L和410不锈钢海水中阴极保护控制电位做了相应讨论，分析认为-750mV的极化电位下，保护效果最好，两种材料分别在两种介质中的腐蚀都可以很好的受到抑制，比较适宜的阴极保护电位控制范围是-0.6～-0.9V(vs．SCE)。

目录

文摘

英文文摘

声明

0.前言

1.文献综述

1.1不锈钢的分类及在海水中的腐蚀

1.1.1不锈钢材料种类及特点

1.1.2不锈钢海水中的腐蚀特点

1.2阴极保护的分类及主要参数

1.2.1牺牲阳极与强制电流阴极保护法

1.2.2阴极保护主要参数

1.3不锈钢阴极保护的研究现状和研究方法

1.3.1国内外不锈钢阴极保护的研究现状

1.3.2阴极保护的研究方法

1.4本文的研究思路和研究内容

1.4.1本文的研究思路

1.4.2本文的研究内容

2.实验材料、仪器及实验方法

2.1实验材料和仪器

2.1.1实验材料

2.1.2实验仪器

2.2实验方法

2.2.1不锈钢海水中腐蚀电位的测量

2.2.2电化学测试

2.2.3恒电位阴极极化实验

2.2.4恒电位失重试验

2.2.5表面分析测试

3.结果与讨论

3.1 316L不锈钢在海水中的阴极极化规律

3.1.1 316L不锈钢在海水中的腐蚀电位

3.1.2天然海水中316L不锈钢的阴极极化和循环伏安曲线

3.1.3模拟闭塞溶液中316L不锈钢阴极极化曲线

3.1.4 316L不锈钢天然海水中恒电位阴极极化

3.1.5模拟闭塞溶液中316L不锈钢恒电位阴极极化

3.1.6 316L不锈钢在模拟闭塞溶液中恒电位失重实验

3.1.7 316L不锈钢表面形貌分析

3.1.8小结

3.2 410不锈钢在海水中阴极极化规律

3.2.1不同表面状态410不锈钢海水中腐蚀电位

3.2.2天然海水中410不锈钢阴极极化和循环伏安曲线

3.2.3模拟闭塞溶液中410不锈钢的阴极极化曲线

3.2.4 410不锈钢在天然海水中恒电位阴极极化

3.2.5模拟闭塞溶液中410不锈钢恒电位阴极极化

3.2.6 410不锈钢在模拟闭塞溶液中恒电位失重

3.2.7 410不锈钢表面形貌分析

3.2.8小结

3.3对比分析讨论

4.结论

参考文献

致谢

个人简历

发表的学术论文