总结了近几十年储罐底板阴极保护电流密度及电位分布的研究发展现状,阐述并探讨了储罐底板解析法和数值方法的研究现状和问题。提出数值方法取代解析法是未来研究的一种发展趋势,且数学模型和边界条件的进一步优化以及多种数值方法的联合使用将是数值模拟进一步发展的方向。

概述了扫描振动电极技术的基本原理,并重点对该技术在材料局部腐蚀、缓蚀剂和涂层性能评价等方面的应用进展进行了阐述,最后对其目前应用的局限性进行了总结。

应用阵列电极 (WBE) 联合电化学阻抗谱 (EIS) 技术,研究了气/液界面水线处破损涂层在3.5% (质量分数) NaCl溶液中的水线区破损涂层剥离行为。对比涂层剥离过程的腐蚀电流密度和阻抗谱分布行为,探讨了破损涂层在水线区的剥离机制。结果表明,涂层破损区和固有缺陷区均能够加速附近涂层阴极剥离过程。水线区破损涂层剥离行为特征为,破损区和固有缺陷区附近涂层首先发生阴极剥离,进而向外部涂层/金属界面扩展。此外,研究发现,破损区位于水线上方和下方时,其推动阴极剥离能力不同,即,加速水线下方涂层剥离作用弱于水线上方区域,致使水线及水线上方涂层剥离速率明显大于水线下涂层剥离速率。其原因显然与阴极剥离区溶解氧含量有关,即富氧区阴极剥离扩展速率大于乏氧区阴极剥离速率。

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。

构建了带破损点的剥离涂层管道腐蚀模拟实验装置,采用微电极技术研究交流干扰X80管线钢破损/剥离涂层下局部腐蚀行为及规律。结果表明：交流电干扰使涂层破损管线钢电位负向偏移;随交流电密度增大,X80钢的阳极溶解速率增大,腐蚀形态由均匀腐蚀逐渐向局部腐蚀转变;破损点处管线钢发生严重腐蚀,剥离区腐蚀程度稍有减缓;但施加100 A/m²交流电时,剥离区深处X80钢表面仍出现了较严重的点蚀坑。从交流干扰的整流效应、阳极反应不可逆性及交流电对钢/环境界面双电层结构影响等角度讨论了交流电干扰对涂层破损下管线钢腐蚀行为的影响。

研究了可降解Zn-7Mg合金经不同时间热处理后的显微组织演变及耐蚀性能。设计了锌镁合金Zn-7Mg材料,通过改变热处理时间获得Mg₂Zn₁₁相。通过EDS和ICP确定了锌镁合金的成分,运用OM和SEM分析合金的微观组织,利用XRD谱表征合金的物相组成,采用电化学方法测试合金的耐蚀性能。结果表明,Zn-7Mg合金在铸态时主要由α-Zn和MgZn₂两相组成,热处理时包晶反应迅速发生。Zn-7Mg合金热处理后的平衡组织为Mg₂Zn₁₁相和少量残余的MgZn₂相;电化学开路电位和电化学阻抗谱分析表明,Mg₂Zn₁₁在PBS溶液中的耐腐蚀性能较纯Zn差,在实际生产中应避免Mg₂Zn₁₁的产生。

采用热浸镀的方法在镀锌模拟器上制备得到纯Zn、Galfan和Zn-Al-Mg 3种锌合金镀层钢板,3种镀层中的合金元素质量分数分别为Zn-0.2%Al,Zn-5%Al和Zn-2%Al-2%Mg,镀层钢板为无间隙原子钢 (IF钢)。采用全浸泡的方法研究了3种锌基合金镀层钢板的腐蚀行为,并采用电化学方法和扫描电镜研究了浸泡不同时间的锌基合金镀层钢板的耐蚀性。结果表明,在浸泡初期,Zn-Al-Mg镀层钢板的自腐蚀电流密度最大;随着浸泡时间延长,Zn-Al-Mg镀层钢板的自腐蚀电流密度缓慢减小,而纯Zn镀层钢板和Galfan镀层钢板的自腐蚀电流密度均增大。Galfan镀层钢板的Nyquist曲线具有明显扩散特征,镀层表面的腐蚀速率较快;而Zn-Al-Mg镀层钢板的Nyquist曲线表现为有限扩散特征,这表明其表面覆盖的腐蚀产物提高了Zn-Al-Mg镀层钢板的耐蚀性。

利用二次微弧氧化法在AZ40M镁合金表面成功制备了黑色的氧化膜层,通过SEM、EDS和XRD表征了膜层的微观形貌和成分组成。结果表明,柠檬酸铁添加剂浓度可显著影响镁合金表面氧化膜的形貌、组成和厚度,添加剂浓度越高,膜层中的铁氧化物含量也越高,而对膜层厚度的影响则没有呈现出明显规律。同时,测试了0.1 mol/L NaCl溶液中的电化学阻抗谱和动电位极化曲线,结果显示镁合金表面黑色膜层具有较好的耐蚀性,且膜层越厚,铁含量越少,膜层的耐蚀性越好。

采用极化曲线、电化学阻抗、电化学噪声以及形貌观测研究了AA6061铝合金在3.5% (质量分数) NaCl薄液膜下的点蚀诱发以及缓蚀剂抑制过程。结果表明：在NaCl薄液膜下,Ce³⁺作为阴极性缓蚀剂往往在铝合金表面的第二相组织 (如Mg₂Si等微阴极相) 碱化区发生优先沉积,使铝合金局部腐蚀受到抑制;薄液膜越薄,Ce³⁺在微阴极区形成的沉积层越致密,进而显著抑制铝合金微阴极相表面的氧还原过程以及亚稳态点蚀的萌生和稳态点蚀发展。相反,在含相同浓度Ce³⁺的NaCl溶液中,由于Ce³⁺的氧化过程受到溶液中氧扩散速率的限制,导致Ce³⁺在溶液中对亚稳态点蚀的抑制能力相比薄液膜有所下降,即薄液膜下Ce³⁺的局部腐蚀抑制能力强于本体溶液中的。

采用接触角、pH值和粘度测量等方法研究了40% (质量分数) 乙二醇对CO₂饱和的3.5% (质量分数) NaCl溶液及其凝结液性质的影响,采用失重、电化学和扫描电镜等方法研究了40%乙二醇对X65钢管道顶部气相和管道底部液相腐蚀行为的影响。结果表明：在常压、35 ℃条件下,40%乙二醇增加了CO₂饱和的3.5%NaCl溶液及凝结液与X65钢表面的接触角、pH值及粘度;在3.5%NaCl溶液和3.5%NaCl+40%乙二醇溶液中,管道顶部的凝结液pH值均明显低于管道底部溶液;40%乙二醇加速了液相腐蚀产物膜的形成,降低了X65钢管道底部的均匀腐蚀速率,促进了管道底部发生小孔腐蚀;乙二醇对X65钢管道顶部的均匀腐蚀速率未造成明显影响,但加速了小孔腐蚀的发生。

采用动电位极化测定方法,在测得钢筋的阴极极化曲线之后,通过对其进行一阶微分分析,确定了钢筋的临界析氢电位及相应的析氢电流密度,之后采用稳态测量法获得钢筋析氢稳态临界电流密度。结果表明,动电位极化曲线能够记录阴极电化学反应的变化过程,一阶微分曲线出现突变点之前,阴极反应以耗氧反应控制为主,突变点之后以析氢反应控制为主;并可以测定钢筋混凝土中钢筋析氢稳态临界电流密度,从而判断氢脆发生的可能性。采用该方法测得钢筋混凝土试件的析氢稳态临界电流密度约为0.355 A/m²。

采用复合电镀在钛合金表面制备了Ni-SiC复合镀层,并利用人工神经网络预测了复合电镀工艺参数对镀层组织结构的影响。结果表明：增加镀液中SiC颗粒含量和搅拌速率均会明显增加复合镀层中SiC的含量,从而增加镀层的硬度;增加阴极电流密度会增加镀层的生长速率,但过高的阴极电流密度导致镀层组织产生裂纹。采用人工神经网络模型对不同复合电镀工艺参数所制备的Ni-SiC复合镀层的厚度和硬度进行了预测,所获得的预测结果与实验结果吻合较好,偏差处于合理范围。