現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展促進(jìn)了海洋開發(fā)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,金屬及合金材料被廣泛應(yīng)用于船舶、海上平臺、臨海工業(yè)、人工島、碼頭、石油輸送管道等設(shè)施。金屬材料在海洋環(huán)境中使用會受到強(qiáng)烈日光、鹽霧、海水、海生物等因素的影響從而造成嚴(yán)重的腐蝕問題,影響海洋裝置的正常使用,甚至造成災(zāi)難性的后果。
目前,金屬實(shí)海試驗(yàn)和室內(nèi)模擬研究是研究金屬海洋環(huán)境腐蝕行為最常用的兩種方法。實(shí)海試驗(yàn)是一種可靠的試驗(yàn)方法,同時也存在著試驗(yàn)周期長、試驗(yàn)參數(shù)不可控、試驗(yàn)數(shù)據(jù)不具普遍性等問題;室內(nèi)模擬研究則可以通過對試驗(yàn)方法和參數(shù)的調(diào)整,對不同海洋大氣環(huán)境中金屬的腐蝕行為、規(guī)律和機(jī)理進(jìn)行快速研究,為合理構(gòu)建金屬海洋設(shè)施及針對不同海洋環(huán)境采取恰當(dāng)?shù)姆栏g方案提供依據(jù)。
武漢材料保護(hù)研究所等單位的研究者們選取某海洋設(shè)施設(shè)計(jì)采用的65Mn、35Cr2Ni3MoV和AF1410三種金屬材料進(jìn)行室內(nèi)模擬海洋環(huán)境的人造海水全浸試驗(yàn)、鹽霧/干、濕交替循環(huán)試驗(yàn)和腐蝕電化學(xué)試驗(yàn),分析了三種材料在各模擬環(huán)境中的腐蝕行為,為三種材料在實(shí)際海洋環(huán)境中的使用和防護(hù)提供依據(jù)。
試驗(yàn)材料采用某海洋設(shè)施設(shè)計(jì)采用的65Mn、35Cr2Ni3MoV和AF1410三種金屬板材,材料均為供貨狀態(tài),其主要化學(xué)成分如表1所示。
表1 三種金屬材料的主要化學(xué)成分
試樣
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C
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Cr
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Ni
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Mo
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V
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Mn
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Si
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S
|
P
|
AF1410
|
0.15
|
-
|
10.00
|
-
|
-
|
≤
0.10
|
≤
0.10
|
≤0.008
|
≤0.005
|
35Cr2Ni3MoV
|
0.35
|
1.70
|
2.40
|
0.45
|
0.09
|
0.36
|
0.20
|
≤0.005
|
≤0.005
|
65Mn
|
0.66
|
≤0.25
|
≤
0.30
|
-
|
-
|
1.05
|
0.27
|
≤0.035
|
≤0.035
|
試驗(yàn)試驗(yàn)參照GB/T 10124-1988《金屬材料實(shí)驗(yàn)室均勻腐蝕全浸試驗(yàn)方法》,將試樣置于人造海水(化學(xué)組成見表2)中在室溫下進(jìn)行240h、480h、720h和1000h的全浸試驗(yàn),稱量并觀察、記錄、計(jì)算腐蝕速度。
表2 人造海水化學(xué)組成
化合物
|
濃度/(g/L)
|
化合物
|
濃度/(g/L)
|
NaCl
|
24.530
|
NaHCO3
|
0.201
|
MgCl2
|
5.200
|
KBr
|
0.101
|
Na2SO4
|
4.090
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H3BO3
|
0.027
|
CaCl2
|
1.160
|
SrCl2
|
0.025
|
KCl
|
0.695
|
NaF
|
0.003
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試驗(yàn)結(jié)果表明:
(1)3種金屬在模擬海洋環(huán)境中的腐蝕速率AF1410<35Cr2Ni3MoV<65Mn。
(2)AF1410的雙電層電容彌散效應(yīng)比65Mn、35Cr2Ni3MoV的大,電化學(xué)反應(yīng)界面的容抗值用CPE進(jìn)行模擬,而65Mn、35Cr2Ni3MoV的則用電容模擬。三種金屬表面氧化膜多少排序?yàn)?5Cr2Ni3MoV>65Mn>AF1410,氧化膜的致密性排序?yàn)锳F1410>35Cr2Ni3MoV>65Mn,氧化膜的平整性排序?yàn)?5Cr2Ni3MoV>65Mn>AF1410。