新型海水管道材料HDR双相不锈钢的腐蚀及电化学性能

一、新型海水管系材料HDR双相不锈钢的腐蚀和电化学性能（论文文献综述）

杨芬芬^[1]（2020）在《镍铝青铜合金的成分优化与耐蚀机制》文中指出我国海洋强国战略和“21世纪海上丝绸之路”的推进对海洋材料的耐腐蚀性能提出了很高的要求,船舶建造急需同时具有良好力学性能和优异耐流动腐蚀性能的铸态材料。其中,海水泵阀系统在服役中通常需要同时承受海水的腐蚀和流动海水的冲刷作用,容易因发生流动腐蚀而失效。因此,我国现阶段急需高性能新型阀门材料（Rm 550 MPa,Rp0.2 240 MPa,A 15%,铸件成品率95%,在流速为5 m/s的海水中腐蚀速率<0.05 mm/y）。铜合金由于具有优异的耐海水腐蚀性能和抗海生物污损性能,在海洋工业领域得到了广泛的应用。镍铝青铜（NAB）合金是铜合金中最耐流动腐蚀的合金之一,但其耐流动腐蚀性能仍无法满足我国现阶段对新型阀门材料提出的要求。研究不同成分NAB合金的显微组织与腐蚀性能之间的内在联系,探索其在海水中的腐蚀动力学机制,建立流动腐蚀速率与海水流速之间的关系模型,可以为开发新型阀门材料提供理论依据。本文以现有NAB合金（CuAl9Ni4.5Fe4Mn1.2）为基础,对其进行了 Ni元素和Fe元素含量的优化,结合显微组织的演变,总结了 Ni元素和Fe元素对NAB合金力学性能和耐腐蚀性能的影响规律,有效提高了 NAB合金的耐腐蚀性能;并通过旋转圆盘电极测试装置,系统研究了 NAB合金的阴极和阳极反应动力学机制,阐明了 Ni含量的增加（从4.5 wt.%提高至10 wt.%）和Fe含量的降低（从5.5 wt.%降至2 wt.%）改善NAB合金耐腐蚀性能的机理,构建了层流下NAB合金的流动腐蚀速率与流速之间的关系模型;最后采用本文中的合金成分,成功制备出了截止阀零件,验证了将本文中研究的合金成分应用于实际生产的可行性,构建了紊流下NAB合金的流动腐蚀速率与流速之间的关系模型,得出的结论具体如下:（1）研究了 Ni含量的变化对NAB合金显微组织和力学性能的影响规律,利用电化学阻抗谱、静态浸泡失重、表面腐蚀产物与形貌以及局部腐蚀深度分析方法全面评价了不同Ni含量NAB合金在NaCl溶液中的静态腐蚀行为,阐明了 Ni含量的增加改善NAB合金耐腐蚀性能的根本原因。随着NAB合金中Ni含量的增加（从4.5 wt.%增至10 wt.%）,更多Ni元素固溶在Cu基固溶体相α相中,显微组织中形成更多NiAl金属间化合物相,最容易发生腐蚀的β’相（马氏体孪晶相）含量降低,Ni含量增加至8 wt.%可以彻底消除β’相。通过固溶强化和第二相强化,Ni含量的增加使合金的屈服强度和硬度得到了提高,但由于α相的粗化以及条状NiAl相的出现,抗拉强度和延伸率呈下降趋势。基体α相中固溶Ni含量的增加不仅可以提高α相的表面电位,降低NAB合金的局部腐蚀驱动力,还可以在长期浸泡中使NAB合金表面形成更稳定的表面保护层,这两方面因素与易蚀β’相含量的下降共同使NAB合金的耐腐蚀性能得到了显着提高。将NAB合金中Ni含量从4.5 wt.%提高到10 wt.%,在NaCl溶液中浸泡28天后的腐蚀速率从0.016 mm/y降低至0.008 mm/y,耐腐蚀性能提高了 1倍。（2）采用旋转圆盘电极装置测试不同转速下NAB合金的阴极和阳极极化曲线,揭示了 NAB合金在NaCl溶液中的腐蚀动力学机制,建立了层流腐蚀电流密度与最大流速之间的关系模型。腐蚀电位附近的阴极反应受电荷传递控制,阳极反应同时受电荷传递和传质双重因素影响,属于混合控制。NAB合金中Ni含量的增加,使合金中的α相和β’相含量降低,降低了阴极还原反应的活性区面积,抑制了阴极氧还原反应,β’相含量的降低抑制了阳极铜溶解反应。阴极和阳极反应速率的同时降低,使NAB合金的耐流动腐蚀性能显着提高。当圆盘电极最大流速为0.654 m/s时,NAB合金中Ni含量从4.5 wt.%增加至10 wt.%,腐蚀电流密度降低了 30%。由于阳极溶解反应受传质因素影响,层流状态下NAB合金的腐蚀电流密度随流速的增加而增加,且与最大流速的平方根呈良好线性关系。（3）综合考虑力学性能和耐腐蚀性能,选定Ni含量为6 wt.%,进一步研究了 Fe含量的变化对NAB合金显微组织、力学性能、静态和动态腐蚀性能的影响规律,揭示了 Fe含量的降低（从5.5 wt.%降至2 wt.%）改善NAB合金耐腐蚀性能的根本原因。Fe含量较高的NAB合金显微组织较为细小,综合力学性能优异（NAB-5.5Fe:Rm737 MPa,Rp0.2 317 MPa,A 27.8%）。随着Fe含量的降低,其显微组织明显粗化,抗拉强度、屈服强度和延伸率都呈下降趋势,但是仍可以满足新型阀门材料的力学性能要求。通过降低Fe元素含量,可以降低易蚀β’相的含量,提高固溶在基体α相中的Al元素和Ni元素含量,提高表面膜的保护性能,从而有效提高NAB合金的静态和动态腐蚀性能。NAB合金中的Fe元素含量从5.5 wt.%降低至2 wt.%,可以使其在NaCl溶液中浸泡28天后的静态腐蚀速率降低约70%,在最大流速为0.654 m/s时的层流腐蚀电流密度降低约18%。（4）采用本文中的NAB合金成分,通过精密铸造工艺成功制备出形状完整、轮廓清晰、无铸造缺陷的截止阀零件,分析了阀门样品与采用铸铁模具浇注的铸锭样品在显微组织和力学性能上的差异,建立了紊流条件下NAB阀门样品腐蚀电流密度与流速之间的关系模型。由于阀门零件在铸造过程中的冷速较小,其显微组织比铸锭样品粗大,力学性能略有下降,但NAB-4.5Ni、NAB-6Ni、NAB-8Ni和NAB-2Fe阀门样品可以基本满足新型阀门材料的力学性能要求。NAB合金在紊流下的腐蚀电流密度与流体流速的平方根呈良好的线性关系,且随Ni含量的增加和Fe含量的减少而降低。

姚磊,徐雄,傅刚,田志定^[2]（2019）在《浅析舰船海水管系环境与青铜阀门的腐蚀》文中指出海水管系在舰船上分布广、种类多,且大多处于易腐蚀环境,维修保养困难。该文对舰船海水管系腐蚀环境及常见的腐蚀形式进行了分析,在此基础上搭建试验平台,开展固定流速下的青铜阀门实海冲刷腐蚀试验。试验对比了管材及牺牲阳极等不同海水管系环境对于青铜阀门腐蚀的影响,以期为海水管路全系统的腐蚀防护设计提供支撑。

张文毓^[3]（2019）在《船舶海水管系腐蚀与防护》文中提出船舶海水管系是船舶推进保障系统、发电机组保障系统和辅助系统的重要组成部分,对于保证船舶动力装置、辅助机械和设备的正常工作具有重要的作用。船舶海水管系担任着冷却主辅机、消防、压载、清洗等任务,在保证船舶主要设备正常运行及安全、船舶平衡等方面起着重要作用。海水管系输送的均为海水,致使海水管系必然面临着严重的腐蚀问题,从而严重影响了设备的正常运行和船舶安全运行,大量维修也造成很大的人力、物力上的损失。因此,分析海水管系的腐蚀情况、提出有效防腐措施具有重要的意义。

田丰^[4]（2019）在《海水环境下柠檬酸杆菌对碳钢Q235的腐蚀行为研究》文中研究指明随着海洋经济的发展,海洋环境中金属材料的腐蚀问题逐渐受到重视。海洋中存在大量的微生物,易附着于金属材料表面形成生物膜,改变海水/金属界面的物理化学特性,影响金属的腐蚀过程。微生物腐蚀是海洋腐蚀中不可忽视的重要问题。海水中的腐蚀微生物种类繁多,根据菌种与代谢特征,可分为硫酸盐还原菌、产酸菌、铁氧化细菌、铁还原细菌与产粘液菌等,它们能够参与铁、硫等元素循环过程,并由此改变金属表面的阴、阳极反应过程。其中,产酸菌分泌有机酸并形成生物膜贴附在金属表面,对金属材料的腐蚀过程影响复杂。目前,海水环境下产酸菌影响金属腐蚀机理的研究尚不明确。论文研究了海洋产酸菌-法氏柠檬酸杆菌（Citrobacter farmeri）在不同产酸能力下对碳钢Q235的腐蚀行为,并探讨其腐蚀机理。测定了C.farmeri在不同培养基中的产酸能力。采用表面分析技术与电化学技术,研究碳钢表面的微生物贴附与生物膜成分,检测腐蚀产物的微观形态与化学成分,观察碳钢表面的腐蚀形貌,比较碳钢在不同有菌介质中的腐蚀程度,分析C.farmeri的贴附与代谢产物对腐蚀过程的影响。结果表明,C.farmeri可分泌柠檬酸,产酸能力受到生存环境的影响。在产酸能力较强的情况下,柠檬酸的浓度高,碳钢表面的细菌贴附量较少,腐蚀产物致密贴附于碳钢表面,腐蚀产物中的碳含量较高,碳钢表面未观察到明显的局部腐蚀,电荷转移电阻与极化电阻较大,腐蚀电流密度更小,说明高浓度的代谢产物对碳钢的腐蚀有明显抑制作用,并分析了柠檬酸抑制碳钢腐蚀的机理。在产酸能力较弱的情况下,柠檬酸的浓度低,碳钢表面的细菌贴附量显着增多,并观察到了严重的局部腐蚀,腐蚀产物分为内外两层,外层为铁的氢氧化物,内层为四氧化三铁,电荷转移电阻与极化电阻较小,腐蚀电流密度大,说明C.farmeri的大量贴附与较低浓度的代谢产物加剧了碳钢的局部腐蚀,并分析了阴极反应过程的转变以及生物膜下H+离子累积对腐蚀过程的影响。

戈亮,汪震,曹红波,王洋^[5]（2018）在《某型船海水管路系统腐蚀治理》文中研究指明经过对某型船实船调研,总结目前舰船面临的主要腐蚀问题和现有的腐蚀治理手段,分析各类腐蚀的原因,提出防腐防污治理方案。该方案得到实际验证,治理效果良好。

徐雄,武兴伟,张刚,张鹏,田志定^[6]（2016）在《船舶海水管路缝隙腐蚀密封性能失效分析及其防护措施》文中研究表明缝隙腐蚀是一种很普遍的局部腐蚀。船舶管路通常在有海水存在的金属之间,以及金属与非金属之间构成的狭窄缝隙内发生腐蚀。B10和HDR双相不锈钢在船舶海水管路使用过程中均出现了不同程度的缝隙腐蚀。文章从腐蚀电化学的某些层面厘清缝隙腐蚀产生的机理,重点针对HDR双相不锈钢缝隙腐蚀实样进行SEM形貌分析和EDS能谱分析,得出缝隙腐蚀的成因和影响因素,并提出若干相应防护措施。

许骥^[7]（2015）在《舰船海水管系的腐蚀与防护》文中提出本文主要分析了舰船海水管系腐蚀的机理和原因,针对海水管系腐蚀的特点,提出海水管系选材和工艺的要求,以及对海水管系的防腐对策。

张恒,叶文荣,孙斌,黄镭^[8]（2013）在《HDR双相不锈钢海水管路的腐蚀与预防》文中提出利用电化学方法,研究了HDR双相不锈钢在人工海水中的腐蚀特性。结果表明,HDR双相不锈钢的自腐蚀电位、点蚀电位较正,具有良好的耐腐蚀特性;与常用材料组成电偶对时,因HDR钢与碳钢、铸铁、黄铜等材料电位相差较大,会发生严重的电偶腐蚀。解决HDR不锈钢海水管路系统的腐蚀,关键是将HDR双相不锈钢与其它金属件之间进行有效的、完全的电绝缘隔离,才能防止电偶腐蚀。

袁玉平^[9]（2013）在《船舶海水管系钛合金设计及组织性能研究》文中指出长期的实践证明，钛合金是一种性能优异的船舶管系材料，但是相对于常用的钢材而言，高成本限制了其在船舶领域的广泛应用。本课题以船舶海水管系材料的应用为背景，根据合金设计的原理和方法并结合Thermo-Calc软件来设计钛合金的成分，通过真空非自耗电极电弧炉熔炼制备钛合金铸锭，并对其中部分成分的钛合金进行退火处理。对铸态和退火处理的钛合金，通过金相显微镜、扫描电镜以及XRD衍射技术等手段对合金的化学成分、显微组织以及相结构等进行分析；通过拉伸实验、显微硬度以及电化学测试来分析合金的力学和耐腐蚀性能。理论结合实际，对所设计成分的钛合金的综合性能做出评价。研究结果表明：所设计成分的钛合金铸锭，均存在合金元素分布不均匀的现象；无论是铸态还是退火处理的钛合金，晶粒结构均比较粗大，室温组织是以平直状或编织状α为主要形貌的魏氏组织，并且存在网状晶界α；合金中合金元素的种类和含量的变化，并没有引起室温组织形态的明显变化，只是片状α宽度略有不同；室温的相组成主要为α相，另外还含有少量的β相，部分成分的钛合金中还有金属化合物Al3Ti析出。对Ti-Al-Fe-Mo-Zr系合金，合金的抗拉强度能满足设计期望的要求，只是塑性还不够；合金的抗拉强度和硬度随合金中合金元素含量的增加而升高，这是由于合金元素的固溶强化作用，其中元素Al的固溶强化作用最大，合金每增加1%（质量分数）的Al，合金的抗拉强度大约会提高80MPa，但塑性也会降低；当合金中铝质量分数为2%和3%时，合金在拉伸变形过程存在塑性变形，当合金中的铝含量为3.5%时，合金就变为脆性断裂，这与合金中有脆性金属化合物的析出可能相关。对合金Ti-2Al-1Fe-1Mo-1Zr和Ti-2Al-1.5Fe-1Mo-1Zr，在动电位极化曲线测试过程一直没有看到过钝化现象和钝化膜被击穿，说明了合金在3.5%NaCl水溶液中的耐腐蚀性能良好；通过对拟合等效电路的分析，合金的极化电阻很高，意味着合金试样维持电极平衡的能力很强，也说明合金在3.5%NaCl水溶液中的耐腐蚀性能良好；通过两种合金电化学测试相关参数比较，发现Ti-2Al-1Fe-1Mo-1Zr合金的耐腐蚀性能比较好，合金元素Fe能降低合金的耐腐蚀性能。

田志定,武兴伟^[10]（2012）在《舰船海水管系电偶腐蚀及其防护措施》文中研究说明HDR双相不锈钢和B10铜镍合金是舰船海水管系中广泛使用的两种金属材料,当与其他金属在海水中偶接,就必然会发生电偶腐蚀。发生电偶腐蚀过程的根本原因是溶液中有去极化剂存在。文章从腐蚀电化学的某些层面厘清HDR、B10海水管系电偶腐蚀的机理,分析了海水管系电偶腐蚀的原因,并提出若干防护措施。

二、新型海水管系材料HDR双相不锈钢的腐蚀和电化学性能（论文开题报告）

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、新型海水管系材料HDR双相不锈钢的腐蚀和电化学性能（论文提纲范文）

（1）镍铝青铜合金的成分优化与耐蚀机制（论文提纲范文）

（2）浅析舰船海水管系环境与青铜阀门的腐蚀（论文提纲范文）

（3）船舶海水管系腐蚀与防护（论文提纲范文）

（4）海水环境下柠檬酸杆菌对碳钢Q235的腐蚀行为研究（论文提纲范文）

（5）某型船海水管路系统腐蚀治理（论文提纲范文）

（7）舰船海水管系的腐蚀与防护（论文提纲范文）

（9）船舶海水管系钛合金设计及组织性能研究（论文提纲范文）

（10）舰船海水管系电偶腐蚀及其防护措施（论文提纲范文）

四、新型海水管系材料HDR双相不锈钢的腐蚀和电化学性能（论文参考文献）

• [1]镍铝青铜合金的成分优化与耐蚀机制[D]. 杨芬芬. 大连理工大学, 2020(07)
• [2]浅析舰船海水管系环境与青铜阀门的腐蚀[J]. 姚磊,徐雄,傅刚,田志定. 船舶, 2019(06)
• [3]船舶海水管系腐蚀与防护[J]. 张文毓. 船舶物资与市场, 2019(10)
• [4]海水环境下柠檬酸杆菌对碳钢Q235的腐蚀行为研究[D]. 田丰. 武汉理工大学, 2019(07)
• [5]某型船海水管路系统腐蚀治理[J]. 戈亮,汪震,曹红波,王洋. 船海工程, 2018(06)
• [6]船舶海水管路缝隙腐蚀密封性能失效分析及其防护措施[J]. 徐雄,武兴伟,张刚,张鹏,田志定. 船舶, 2016(05)
• [7]舰船海水管系的腐蚀与防护[J]. 许骥. 现代制造技术与装备, 2015(05)
• [8]HDR双相不锈钢海水管路的腐蚀与预防[J]. 张恒,叶文荣,孙斌,黄镭. 腐蚀与防护, 2013(01)
• [9]船舶海水管系钛合金设计及组织性能研究[D]. 袁玉平. 哈尔滨工程大学, 2013(06)
• [10]舰船海水管系电偶腐蚀及其防护措施[J]. 田志定,武兴伟. 船舶, 2012(05)

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