无溶剂环氧防腐涂层在不同流速模拟海水冲刷条件下的失效行为

doi:10.11902/1005.4537.2016.083

中国腐蚀与防护学报

2017, Vol. 37

Issue (4): 329-340 DOI: 10.11902/1005.4537.2016.083

研究报告

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无溶剂环氧防腐涂层在不同流速模拟海水冲刷条件下的失效行为

赵洪涛, 陆卫中(

), 李京, 郑玉贵

中国科学院金属研究所沈阳 110016

Degradation Behavior of Solvent-free Epoxy Coatings in Simulated Flowing Sea Water with Sand by Different Flow Rates

Hongtao ZHAO, Weizhong LU(

), Jing LI, Yugui ZHENG

Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China

全文: PDF(8074 KB) HTML

摘要:

通过OCP和EIS对3种无溶剂环氧防腐涂层在60 ℃不同流速 (2,4和6 m/s) 下,含1% (质量分数) 石英砂的模拟海水环境中的失效行为进行了研究,并利用CLSM观察了冲刷后涂层的表面形貌,利用SEM和EDS对涂层底部Q345E钢表面的腐蚀产物进行了分析,探讨了无溶剂环氧防腐涂层在模拟海水冲刷条件下的失效机理。结果表明,冲刷条件下,3种涂层的失效过程大大缩短,流速对水在涂层中的传输速率影响不明显,涂层加速失效的原因主要有两点：一方面,砂粒对涂层的磨损作用导致涂层表面产生凹坑或孔洞,缩短了腐蚀介质扩散到达涂层/金属界面的距离;另一方面,流速加速了Cl^-在涂层中的传输从而使涂层失效加速。

关键词 ：无溶剂环氧防腐涂层, 海水冲刷, 流速, 失效

Abstract：

The degradation behavior of three solvent-free epoxy coatings on carbon steel Q345E in simulated flowing sea water with 1% (mass fraction) sand by different flow velocities (2, 4 and 6 m/s respectively) was investigated at 60 ℃ by means of open circuit potential (OCP) measurement and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) as well as confocal laser scanning microscopy (CLSM) and scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive spectrometer (EDS). Results showed that the failure process of the three coatings was greatly shortened in the flowing slurry, and the reason for the accelerated degradation of the coatings may be ascribed to the facts that: on one hand, the wear effect of sends, which led to the generation and development of pits or holes on/in coatings which shorten the diffusion path of the corrosive medium from the outside environment to the coating/metal interface, on the other hand, the high flow rate of the slurry could accelerate the transmission of Cl^- to the coating.

Key words： solvent-free epoxy coating sea water erosion fluid velocity degradation behaviour

收稿日期: 2016-06-23

ZTFLH:

TG174.5

基金资助:资助项目中国科学院A类战略性先导科技专项 (XDA13040500)

作者简介:

作者简介赵洪涛,男,1990年生,硕士生

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引用本文:

赵洪涛, 陆卫中, 李京, 郑玉贵. 无溶剂环氧防腐涂层在不同流速模拟海水冲刷条件下的失效行为[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2017, 37(4): 329-340.
Hongtao ZHAO, Weizhong LU, Jing LI, Yugui ZHENG. Degradation Behavior of Solvent-free Epoxy Coatings in Simulated Flowing Sea Water with Sand by Different Flow Rates. Journal of Chinese Society for Corrosion and protection, 2017, 37(4): 329-340.

链接本文:

https://www.jcscp.org/CN/10.11902/1005.4537.2016.083 或 https://www.jcscp.org/CN/Y2017/V37/I4/329

图1 冲刷实验装置示意图

图2 固化后无溶剂环氧涂层自由膜的DSC曲线

图3 不同流速冲刷条件下开路电位随时间的变化

图4 环氧粉末涂层A在不同流速冲刷条件下的Bode图

图5 环氧粉末涂层B在不同流速冲刷条件下的Bode图

图6 无溶剂环氧液体涂层C在不同流速冲刷条件下的Bode图

图7 环氧粉末涂层A在60 ℃,3.5%NaCl溶液中2 m/s冲刷条件下的Nyquist图

图8 环氧粉末涂层B在60 ℃,3.5%NaCl溶液中2 m/s冲刷条件下的Nyquist图

图9 环氧液体涂层C在60 ℃,3.5%NaCl溶液中2 m/s冲刷条件下的Nyquist图

图10 3种无溶剂环氧涂层体系在2 m/s冲刷腐蚀不同阶段的等效电路图

图11 涂层电阻 (Rc) 在不同条件下随时间的变化曲线

图12 涂层电容 (Qc) 在不同条件下随时间的变化曲线

图13 冲刷腐蚀前涂层表面的CLSM形貌图

图14 在2 m/s条件下冲刷26.5 d后3种涂层表面的CLSM形貌图

图15 环氧粉末涂层A在2 m/s冲刷条件下浸泡26.5 d后的宏观、微观腐蚀形貌和腐蚀区域元素分布图

图16 环氧粉末涂层B在2 m/s冲刷条件下浸泡26.5 d后的宏观、微观腐蚀形貌和腐蚀区域元素分布图

图17 无溶剂环氧液体涂层C在2 m/s冲刷条件下浸泡26.5 d后的宏观、微观腐蚀形貌和腐蚀区域元素分布图

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