中国腐蚀与防护学报

2014年, 第34卷, 第4期　刊出日期：2014-08-26

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缝隙腐蚀研究进展及核电材料的缝隙腐蚀问题

陈东旭, 吴欣强, 韩恩厚

中国腐蚀与防护学报. 2014, 34 (4): 295-300. DOI: 10.11902/1005.4537.2013.180

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综述了缝隙腐蚀的主要机理、模拟研究技术及影响因素,介绍了核电材料在实际服役过程中的缝隙腐蚀问题,讨论了高温高压水环境下缝隙腐蚀研究存在的主要问题以及进一步的研究方向。

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超临界水冷堆燃料包壳候选材料的耐腐蚀性能

沈朝, 张乐福, 朱发文, 鲍一晨

中国腐蚀与防护学报. 2014, 34 (4): 301-306. DOI: 10.11902/1005.4537.2013.123

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介绍了超临界水冷堆候选材料的相关腐蚀实验结果,并且讨论了每种候选材料在超临界水环境中的耐腐蚀性能。根据当前研究结果可知,高Cr含量的奥氏体不锈钢在超临界水中具有良好的抗腐蚀性能,因此其最有可能成为超临界水冷堆燃料包壳材料。

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Fe-Si合金在600 ℃不同气氛中的腐蚀

刘兰兰, 牛焱

中国腐蚀与防护学报. 2014, 34 (4): 307-314. DOI: 10.11902/1005.4537.2013.169

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研究了Fe-5Si,Fe-9Si和Fe-13Si合金在600 ℃下H₂-CO₂和H₂-CO₂-H₂S两种气氛中的腐蚀行为。结果表明：在两种气氛中,3种合金的腐蚀均遵循近似抛物线规律；并且合金在含S和不含S气氛中的抛物线速率常数数量级分别为10^-⁸和10^-¹⁰ g²cm^-⁴s^-¹。在H₂-CO₂气氛中合金氧化膜由Fe的氧化物外层、Fe与Si的混合氧化物内层及Si的内氧化区组成；在H₂-CO₂-H₂S气氛中则由层状的FeS外层和FeS+SiO₂混合内层组成。两种气氛中合金均没有生成连续的SiO₂外氧化膜。气氛中S的加入使合金表面生成了大量的FeS,FeS中较高的离子缺陷浓度为Fe²⁺向外扩散提供了通道,从而明显增大了合金的腐蚀速率。Si氧化物的生成提高了Fe在两种气氛中的耐腐蚀性。

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阴极保护下X65钢在模拟海水中的氢脆敏感性研究

张体明, 赵卫民, 郭望, 王勇

中国腐蚀与防护学报. 2014, 34 (4): 315-320. DOI: 10.11902/1005.4537.2013.109

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采用阴极极化条件下的氢渗透实验和慢应变速率拉伸实验研究了X65钢在模拟海水中的氢渗透行为及其对断裂机理的影响。氢渗透实验结果表明,阴极极化过程中试样表面的钙镁沉积层能显著地降低氢扩散系数,采用Fourier方程、Laplace方程以及时间滞后法计算得出的有效氢扩散系数平均值为1.49×10^-⁷ cm²s^-¹。结合变电位极化氢渗透测试结果、拉伸试样断口分析以及极化曲线测试,对阴极极化条件下X65钢的氢脆敏感性进行评估。结果显示,随着极化电位的降低,X65钢中的吸附氢浓度呈指数规律上升。当极化电位较高时,X65钢的裂纹扩展受阳极溶解和阴极析氢的双重作用控制。当极化电位较低,如-1200 mV时,钢中的吸附氢浓度急剧增加,脆性断裂区域的比例上升,X65钢发生氢致脆化失效。

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X65钢焊接接头在模拟浅表海水和深海环境中的腐蚀行为对比

刘智勇, 万红霞, 李禅, 杜翠薇, 李晓刚, 刘翔

中国腐蚀与防护学报. 2014, 34 (4): 321-326. DOI: 10.11902/1005.4537.2013.156

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在实验室模拟条件下,采用失重法及电化学等方法并结合腐蚀形貌显微观察,研究了X65钢焊接接头在浅表海水和深海 (1000 m) 环境中的短期腐蚀行为及其机理。结果表明,X65钢焊接接头在浅表海水环境下的腐蚀速率大于深海环境下的腐蚀速率,浅表海水环境以点蚀为主,深海环境只在熔合线附近腐蚀相对较快,焊缝区腐蚀不明显；在模拟浅表海水和深海环境下,热影响区 (HAZ) 的腐蚀电位均低于焊缝和母材区,导致焊缝区域存在电偶效应,加速了HAZ的腐蚀,形成较厚的腐蚀产物膜。

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X80和X52钢在模拟海水环境中的腐蚀行为与规律

刘智勇, 贾静焕, 杜翠薇, 李晓刚, 王丽颖

中国腐蚀与防护学报. 2014, 34 (4): 327-332. DOI: 10.11902/1005.4537.2013.129

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采用模拟浸泡实验、腐蚀形貌分析以及动电位极化和电化学阻抗技术研究了X52和X80钢在模拟海水环境中的腐蚀行为。结果表明：饱和氧时即模拟浅海条件下,X80和X52钢试样表面全面腐蚀和点蚀都会发生,腐蚀速率较大；低氧时即模拟深海条件下,二者主要发生点蚀,腐蚀速率较小。通过对X52和X80钢在模拟海水环境中针对含氧量这一影响因素的腐蚀行为与规律的对比分析得出,X80钢更适用于深海。

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X65碳钢在模拟油田采出水中的阴极保护研究

邱景, 杜敏, 陆原, 张颖, 郭海军, 李成杰

中国腐蚀与防护学报. 2014, 34 (4): 333-338. DOI: 10.11902/1005.4537.2013.155

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采用极化曲线、恒电位阴极极化和失重法,并结合SEM,EDS和XRD分析产物的形貌、成分和结构,研究了不同保护电位下X65碳钢的保护效果和机制。结果表明：该环境中,自腐蚀条件下的X65碳钢发生严重腐蚀,失重速率大,坑蚀严重；-800~-1000 mV的保护电位对X65碳钢的腐蚀均有明显抑制效果；-800 mV阴极保护电位下X65碳钢表面无良好的钙质沉积层形成,-900 mV下表面能生成牢固致密的钙质沉积层,有效降低保护电流密度,-1000 mV下沉积层容易因析氢反应而鼓泡脱落；相比于海洋环境,X65碳钢在油田采出水中的析氢电位偏正,沉积层中不含Mg(OH)₂。

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静磁场下硫酸盐还原菌对HSn70-1铜合金的腐蚀行为

陈碧, 郑碧娟, 张帆, 刘宏芳

中国腐蚀与防护学报. 2014, 34 (4): 339-345. DOI: 10.11902/1005.4537.2013.133

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采用失重法、电化学测量和表面分析技术研究了有、无静磁场环境下,在含有硫酸盐还原菌 (SRB) 的培养基中HSn70-1铜合金的腐蚀行为。结果表明：SRB条件下,HSn70-1铜合金腐蚀质量损失最大,无磁场下的腐蚀电流密度远大于有磁场条件下的,磁场的加入可以有效地减缓HSn70-1铜合金的腐蚀。SEM,EDS,XRD和XPS实验分析表明,静磁场下HSn70-1铜合金表面腐蚀产物膜均匀致密,腐蚀产物为金属硫化物,Cu的化合价以一价 (Cu⁺) 为主；而无磁场时腐蚀产物疏松,腐蚀产物硫化物中Cu主要为二价 (Cu²⁺)。静磁场条件下所形成的致密的Cu₂S腐蚀产物层阻碍腐蚀的发生,有效地减缓了HSn70-1铜合金的腐蚀。

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酸性土壤浸出液中X80钢微生物腐蚀研究： (I) 电化学分析

吴堂清, 丁万成, 曾德春, 徐长峰, 闫茂成, 许进, 于长坤, 孙成

中国腐蚀与防护学报. 2014, 34 (4): 346-352. DOI: 10.11902/1005.4537.2014.044

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利用微生物和电化学方法研究了X80管线钢在一种酸性土壤浸出液中的硫酸盐还原菌 (SRB) 腐蚀电化学特征。结果表明,刚接种到酸性土壤浸出液中的SRB需要重新适应环境,该过程导致细菌数量大幅降低；接菌土壤浸出液中管线钢的开路电位低于灭菌土壤浸出液中的；实验前期活性生物膜对管线钢腐蚀起抑制作用,后期微生物代谢产物促进管线钢的腐蚀；SRB活动改变了金属/溶液的电介质性质,是实验后期促进管线钢腐蚀的重要原因。

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酸性土壤浸出液中X80钢微生物腐蚀研究：(II) 腐蚀形貌和产物分析

吴堂清, 杨圃, 张明德, 许进, 闫茂成, 于长坤, 孙成

中国腐蚀与防护学报. 2014, 34 (4): 353-358. DOI: 10.11902/1005.4537.2014.045

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利用X射线光电子能谱分析 (XPS) 和扫描电子显微镜 (SEM) 研究了X80管线钢在一种酸性土壤浸出液中硫酸盐还原菌 (SRB) 腐蚀的产物成分和形貌。结果表明,SRB没有改变样品表面腐蚀产物膜的结构,但其生理过程促进了S从氧化态向还原态的转变,并促进了S在腐蚀产物中的沉积；同时代谢产物磷化物也沉积在腐蚀产物中,改变了腐蚀产物的成分。SRB提高了管线钢局部腐蚀的敏感性,使得腐蚀形式从非均匀腐蚀向局部腐蚀转变。SRB代谢产物和细菌/金属间的直接电子转移可能是促进局部腐蚀萌生的主要原因。

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天然海水中NaN₃对316L不锈钢表面微生物膜催化阴极氧还原的影响

聂鸳鸳, 段继周, 杜敏, 侯保荣

中国腐蚀与防护学报. 2014, 34 (4): 359-365. DOI: 10.11902/1005.4537.2013.160

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利用荧光显微观察技术选择临界使用浓度的NaN₃,分别在O₂及N₂气氛下采用循环伏安及电化学阻抗技术研究其氧还原过程的电化学行为。结果表明,不锈钢表面的生物膜能够加大还原峰电流密度值,当使用临界浓度的NaN₃处理不锈钢试样后,还原峰值明显减小,且峰电位均负移。微生物膜能够促进电子传递给最终电子受体O₂,同时降低不锈钢材料发生腐蚀的可能性。由此推测,天然海水中,316L不锈钢表面微生物膜改变了传统阴极氧还原的电子传递途径,即加速了O₂作为最终电子受体的电子传递过程,催化了O₂的还原；同时,还能够抑制不锈钢材料的腐蚀。

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O,O '-二(2-苯乙基) 二硫代磷酸二乙铵在HCl溶液中对Q235钢的缓蚀性研究

谢斌, 朱莎莎, 李玉龙, 赖川, 林肖, 邹立科, 何林芯, 陈能

中国腐蚀与防护学报. 2014, 34 (4): 366-374. DOI: 10.11902/1005.4537.2013.139

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合成了一种新型缓蚀剂O,O'-二(2-苯乙基)二硫代磷酸二乙铵(EPP),并用元素分析和红外光谱对其进行了表征。采用静态失重法、极化曲线法和电化学阻抗法研究了EPP在HCl溶液中对Q235钢的缓蚀性能,探讨了其在Q235钢表面的吸附行为,考察了HCl浓度、腐蚀体系温度等因素对其缓蚀率的影响。结果表明：EPP是一种高效的混合型缓蚀剂,其缓蚀率随缓蚀剂浓度增加而增大,随腐蚀系统温度升高而缓慢减小。在30 ℃,1.0 molL^-¹的HCl溶液中,EPP浓度为60 mgL^-¹时,其缓蚀率高达98.48%。EPP在Q235钢表面的吸附符合Langmuir吸附等温式,属于自发进行的化学吸附。量子化学计算结果表明,EPP通过配位键和反馈键与金属Fe形成了多中心、稳定的化学吸附。

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铝合金表面有机硅环氧涂层的腐蚀电化学行为

元辛, 岳珠峰, 温世峰, 李磊

中国腐蚀与防护学报. 2014, 34 (4): 375-381. DOI: 10.11902/1005.4537.2013.136

摘要

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研究了铝合金/有机硅环氧涂层电极在5%NaCl (质量分数) 溶液中的腐蚀电化学行为,提出了涂层体系在浸泡过程中的不同阻抗模型。结果表明,该涂层体系的作用过程可分为3个阶段：浸泡初期为涂层吸水,中期为烷氧基硅烷的水解和缩聚,后期主要为阻挡层保护。阻抗参数解析表明,涂层中硅烷的水解与缩聚增强了涂层的致密度和交联度,从而使涂层体系在浸泡过程中可实现修复和自愈 (或逆损伤)。

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环氧粉末涂层在1.5 mol/L NaCl溶液中的失效行为

杨海, 陆卫中, 李京, 孙超

中国腐蚀与防护学报. 2014, 34 (4): 382-388. DOI: 10.11902/1005.4537.2013.132

摘要

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通过电化学阻抗谱 (EIS) 对两种环氧粉末涂层在1.5 mol/L NaCl溶液中的失效行为进行了研究,利用扫描电子显微镜 (SEM) 和能谱仪 (EDS) 对涂层底部金属表面的腐蚀产物进行了分析,探讨了环氧粉末涂层在1.5 mol/L NaCl溶液中的失效机理。结果表明,在1.5 mol/L NaCl溶液中,Cl^-等腐蚀介质能在涂层中形成传输通道渗透到涂层与金属界面,并参与界面的腐蚀反应,腐蚀产物主要为Fe的氧化物和氯化物。

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