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ISSN 1005-4537
CN 21-1474/TG
创刊于 1981 年 (双月刊)
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  2023年, 第43卷, 第3期 刊出日期:2023-06-15 上一期    下一期
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综合评述
机器学习在自然环境腐蚀评估与预测领域的应用现状
王莎莎, 马帅杰, 车琨, 杜艳霞
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 441-451.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.147
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.147
摘要   HTML   PDF (659KB)

机器学习应用于腐蚀数据的分析及腐蚀预测,已成为腐蚀学科的重要发展方向。介绍了近年来机器学习在土壤、海水及大气三种自然环境腐蚀研究中的应用现状,对比了不同环境中采用的机器学习方法及研究结果,总结了目前机器学习在三种自然环境腐蚀研究中存在的问题,展望了在材料腐蚀领域机器学习的未来发展趋势。

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垃圾焚烧炉受热面防护技术的研究进展
曲作鹏, 张贝贝, 谢广校, 杨宇曦, 王永田, 田欣利, 王海军
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 452-459.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.237
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.237
摘要   HTML   PDF (611KB)

在简介垃圾焚烧锅炉严峻腐蚀工况的基础上,对垃圾焚烧炉受热面的腐蚀机理进行探讨,综述了近几十年来垃圾焚烧发电锅炉受热面防护技术的研究进展,并对未来的研究方向进行了展望。

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研究报告
采用荧光纳米填料改性环氧涂层实现缺陷可视化
胡云飞, 曹祥康, 马小泽, 潘景龙, 蔡光义, 董泽华
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 460-470.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.202
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.202
摘要   HTML   PDF (16681KB)

通过水热法制备了8-羟基喹啉锌 (ZnQ2) 荧光耐蚀双功能纳米填料,并添加到环氧树脂中制备荧光指示底漆;以单宁酸修饰的碳纳米管 (TA-CNTs) 作为填料制备高阻隔性环氧面漆,最终合成具有荧光缺陷指示与高耐蚀的双功能涂层。利用SEM、FT-IR、XRD、荧光光谱等验证了荧光纳米材料的成功合成;通过电化学测试和盐雾实验对该复合涂层的耐蚀性进行了评价,并通过荧光显微镜对复合改性涂层的缺陷指示功能进行了验证。结果表明:合成的ZnQ2纳米填料具有优异的荧光指示和缓蚀作用,复合涂层经30 d的中性盐雾实验后,其低频阻抗|Z|0.01 Hz仍保持在2.95×109 Ω·cm2,表现出了优异的耐蚀性。当复合涂层发生机械损伤时,涂层破损处在365 nm紫外照射下可发生强烈荧光。且经过盐雾实验10 d后,涂层缺陷处的荧光依旧保持良好,表明该荧光涂层有利于对涂层缺陷的快速诊断和维修指示。

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核桃青皮提取物与Nd(NO3)3对Al在HCl溶液中的缓蚀协同效应
黄苗, 王丽姿, 马晓青, 李向红
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 471-480.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.157
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.157
摘要   HTML   PDF (6483KB)

采用失重法、极化曲线、电化学阻抗谱 (EIS)、扫描电子显微镜 (SEM) 和原子力显微镜 (AFM) 研究核桃青皮提取物 (WGHE) 和稀土盐Nd(NO3)3复配缓蚀剂对Al在HCl溶液中的缓蚀协同效应及作用机理。结果表明:由失重法测试得出WGHE与Nd(NO3)3在对Al在1.0 mol/L HCl介质的腐蚀具有中等程度的缓蚀效率,25 oC时最大缓蚀率分别为67.8%和79.1%,将二者复配使用后产生缓蚀协同效应,40 oC时0.5 g/L WGHE和1.0 g/L Nd(NO3)3的缓蚀率高达90.4%。WGHE和Nd(NO3)3复配前后均在铝表面吸附形成缓蚀保护膜,并且吸附规律符合Langmuir吸附等温式。WGHE与Nd(NO3)3复配后更能有效抑制阴极反应。Nyquist图谱近似呈“椭圆”特征,WGHE与Nd(NO3)3复配后电荷转移电阻和极化电阻进一步增大,而常相位角元件参数下降。SEM和AFM的表征结果表明,铝表面在WGHE/Nd(NO3)3的复配协同体系中的腐蚀反应减缓和铝表面平整度显著提高。WGHE中的缓蚀有效成分主要为萘醌类和黄酮类化合物。

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pH值、温度和盐度对B30铜镍合金在海水中成膜的影响
陈翰林, 马力, 黄国胜, 杜敏
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 481-493.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.199
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.199
摘要   HTML   PDF (13728KB)

对B30铜镍合金在海水中成膜的影响因素进行研究,确定最佳成膜条件,从而抑制B30铜镍合金在使用过程中发生点蚀等严重腐蚀损坏现象。采用电化学阻抗谱 (EIS)、X射线光电子能谱 (XPS) 和激光共聚焦显微镜 (CLSM) 等方法研究了海水的pH、温度以及盐度对B30铜镍合金成膜的影响。在pH为6.6~9.8的海水中,随着pH值的增大,膜层致密性、完整性及保护性呈现先变好再变差的趋势;温度在2~36 ℃的范围内,随着海水中温度的提高,膜层呈现先变差再变好的趋势;盐度在20~36的范围内,随着盐度的提高,膜层呈现先变差再变好的趋势。pH以及盐度对B30铜镍合金的腐蚀影响较大。综合试样的腐蚀状况以及膜层测试,B30铜镍合金在盐度为20的海水中表面形成的膜层最为致密。

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晶粒尺寸对304L奥氏体不锈钢氢脆的影响
王艳飞, 李耀州, 黄玉婷, 谢宏琳, 吴炜杰
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 494-506.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.238
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.238
摘要   HTML   PDF (8861KB)

考虑到在预充氢与动态充氢两种加氢条件下的氢扩散、陷阱与位错运动的相互影响存在差异,本文通过重度冷轧和退火处理制备了不同晶粒尺寸的304L不锈钢试样,采用单轴拉伸实验对比研究了预充氢和动态充氢两种条件下晶粒尺寸对钢HE敏感性的影响,并结合断口分析从氢陷阱、氢浓度的角度分析了晶界的作用。结果表明,动态充氢下,表面裂纹扩展和位错运动能够提高氢的有效扩散系数并加速氢进入试样内,但随着晶粒尺寸降低,由于晶界陷阱作用增加,氢的有效扩散系数降低,同时由于进入试样的氢被大量晶界陷阱瓜分使氢分布均匀化,使每个晶界处的局部氢浓度降低,因此动态充氢条件下晶粒细化抑制钢的HE。相反,预充氢条件下晶粒细化增加HE,因为较长的预充氢时间 (96 h) 使大量氢进入细晶试样并存储于晶界陷阱内,提高了晶界氢浓度,在后续拉伸过程中,晶界作为氢源向新生位错供氢,因此导致了细晶试样的HE敏感性反而更高。

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新型Cu-Mo耐候钢在模拟海洋大气环境中的腐蚀行为
汪涵敏, 黄峰, 袁玮, 张佳伟, 王昕煜, 刘静
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 507-515.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.170
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.170
摘要   HTML   PDF (12662KB)

通过干、湿交替周期浸润实验、场发射扫描电子显微镜 (FE-SEM)、场发射电子探针 (FE-EPMA)、X射线衍射 (XRD)、Raman光谱以及电化学测试等技术,研究了新型Cu-Mo试验钢在模拟海洋大气中的长期腐蚀行为。结果表明,新型Cu-Mo试验钢的腐蚀过程可分为加速和减速两个阶段。腐蚀前期,以多边形铁素体和少量片层状珠光体为主的新型Cu-Mo试验钢的耐蚀性劣于以贝氏体-铁素体为主的含Cr耐候钢;长期腐蚀后期,新型Cu-Mo试验钢中Cu、Mo的富集和α-FeOOH的增加增强了锈层的防护性,使新型Cu-Mo试验钢的腐蚀速率大大降低,耐候性反而优于含Cr耐候钢。

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ZAlSi7Mg铝合金在深海环境中的腐蚀行为研究
彭文山, 段体岗, 马力, 辛永磊, 程文华, 刘少通
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 516-524.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.226
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.226
摘要   HTML   PDF (8152KB)

为研究深海低温高压环境中ZAlSi7Mg铝合金的腐蚀行为,采用深海高效串型试验装置进行西太平洋海域腐蚀试验,利用SEM、EDS、XPS等技术分析了ZAlSi7Mg铝合金在500、800、1200和2000 m海深下的长周期腐蚀速率、点蚀深度、腐蚀形貌及腐蚀产物,并与中国南海海域深海腐蚀规律进行对比。结果表明:(1) ZAlSi7Mg铝合金在西太平洋500和2000 m深度处的腐蚀速率和腐蚀产物厚度均高于800和1200 m深度处,且随着海水深度增加,铝合金平均点蚀深度逐渐减小;(2) 深海环境中ZAlSi7Mg铝合金的腐蚀类型主要是点蚀、缝隙腐蚀和晶间腐蚀;(3) 在西太平洋深海环境中,试验深度较大处试样与较浅处试样相比,表面腐蚀产物中含Al化合物含量较高,而含Mg的化合物含量较低,腐蚀产物主要包括Al2O3、Al(OH)3、Al2SiO5和Mg(OH)2。(4) 在西太平洋和中国南海同一海水深度处,ZAlSi7Mg铝合金的腐蚀速率和点蚀深度均存在较大差别。在中国南海2000 m海深处铝合金腐蚀速率略小于1200 m海深处,而2000 m海深处点蚀深度略大于1200 m海深处,而在西太平洋海域,这两个海深处的腐蚀速率和点蚀深度变化规律与中国南海海域的相反。

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具有肋条结构的气力输送弯管抗冲蚀优化设计
郭姿含, 张军, 李晖
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 525-534.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.231
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.231
摘要   HTML   PDF (5935KB)

弯管冲蚀是不可忽视的重要问题,直接关系到管路输送系统的安全运行及管道的使用寿命。针对这一问题,提出一种四边形、等腰梯形和等腰三角形3种横截面形状的肋条,分别安装在弯头外径方向不同位置,并考虑均匀安装多个肋条对冲蚀的影响。采用CFD-DPM方法对所提出的具有肋条结构的弯管抗冲蚀特性进行数值模拟。模拟结果表明:肋条安装在颗粒壁面第一次碰撞之前,一定程度上抑制冲蚀,且肋条背部形成低速逆流循环区,保护该区域壁面。3种不同横截面形状的肋条中,抗冲蚀作用最佳的为等腰三角形肋。肋深越大,保护范围越大,但影响颗粒碰撞角度,增大颗粒与其碰撞频率,并非深度越大抗冲蚀性能越佳。弯头部分均匀分布多个肋条也具有明显的抗冲蚀特性。其结论可为弯管的抗冲蚀优化设计提供新的设计方案。

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安徽省内电网设备常用Q235和40Cr钢大气腐蚀特性及其规律
李乐民, 张洁, 卞亚飞, 缪春辉, 陈国宏, 汤文明
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 535-543.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.201
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.201
摘要   HTML   PDF (6087KB)

针对在安徽省内代表性变电站站点自然环境下曝露1和3 a后的Q235、40Cr钢试样,开展腐蚀产物、腐蚀层形貌的研究,探讨其大气腐蚀机理。采用失重法获取Q235和40Cr钢试样的腐蚀速率,结合安徽省各相关地市的主要环境因素数据,再采用灰色关联分析方法,研究主要环境因素对1和3 a期Q235、40Cr钢试样大气腐蚀的影响规律。结果表明,Q235和40Cr钢试样大气腐蚀产物为FeOOH、Fe3O4、Fe(OH)3及FeSO4;腐蚀层表面密布着棉花球状的α-FeOOH,其间分布着片状的γ-FeOOH,腐蚀层结构较致密,但发生层状开裂。安徽省内Q235和40Cr钢试样大气腐蚀等级均在C2和C3等级,两者无明显差别。影响Q235和40Cr钢试样1 a期大气腐蚀的环境因素关联度排序为:NO2>温度>SO2>相对湿度>O3;随着曝露时间延长至3 a,该关联度排序改变为:SO2、温度>NO2>相对湿度>O3

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L-苹果酸和2,2'-联二吡啶对酒石酸钾钠体系低温化学镀铜的影响
朱皓, 程熠, 宋晅, 赵文霞, 李鑫巍, 刘欣, 回凯宏, 陈怀军, 翟世龙
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 544-552.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.244
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.244
摘要   HTML   PDF (7449KB)

确定了MnO2-H2SO4-H2O三元体系的最佳微蚀条件,选择L-苹果酸和2,2'-联二吡啶作为添加剂,研究了L-苹果酸和2,2'-联二吡啶单独添加和复合添加对以酒石酸钾钠作为单一配位剂镀铜体系的影响,通过镀液稳定性、沉积速率以及镀层形貌的变化确定了一种稳定的低温化学镀铜体系。结果表明:酒石酸钾钠化学镀铜体系中L-苹果酸的加入增大了沉积速率,2,2'-联二吡啶的加入降低了该体系的沉积速率。当酒石酸钾钠体系中复合添加剂L-苹果酸和2,2'-联二吡啶的添加浓度分别为2和1 mg/L时,化学镀铜的沉积速率从3.94 µm/h提升至5.20 µm/h,化学镀铜体系比较稳定,镀层均匀致密并且呈现出光泽度高的淡粉红色,镀层附着力好。

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K444合金表面CVD铝化物涂层的高温氧化和固态Na2SO4诱导的空气腐蚀
刘姝妤, 耿树江, 王金龙, 王福会, 孙清云, 吴勇, 段海涛, 夏思瑶, 夏春怀
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 553-560.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.241
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.241
摘要   HTML   PDF (17480KB)

采用化学气相沉积 (CVD) 技术在镍基高温合金K444表面制备了渗铝涂层,对比研究了K444合金及其CVD渗铝涂层在不同温度下 (750、850和950 ℃) 的高温氧化行为和750 ℃-Na2SO4+Air条件下的腐蚀行为,获得了氧化和腐蚀动力学。利用SEM/EDS和XRD对氧化和腐蚀后的表面膜截面形貌和组成进行了观察和分析。结果表明,CVD渗铝涂层氧化及腐蚀时表面均能生成连续致密的Al2O3薄膜,抑制了金属元素的外扩散,减缓了氧化反应和与固态Na2SO4的反应,显著提升了K444合金的抗氧化能力和750 ℃下抗固态Na2SO4腐蚀的能力。

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70Cu-30Ni合金管FeSO4预成膜及冲刷腐蚀行为分析
杨新宇, 李祯, 段体岗, 黄国胜, 马力, 刘峰, 姜丹
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 561-568.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.156
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.156
摘要   HTML   PDF (3742KB)

通过动态FeSO4溶液冲刷在70Cu-30Ni合金管内壁形成稳定的FeSO4预成膜层,并通过不同速率的动态海水冲刷试验,研究预成膜层的耐海水冲刷腐蚀行为。FeSO4预成膜实验结果显示,在200 mg/L FeSO4溶液0.5 m/s流速下经历4 d冲刷,70Cu-30Ni合金管内壁形成一层淡黄色金属光泽膜层,随着时间增加,膜层颜色加深,厚度增加;30 d时,会形成底层NiO-Ni(OH)2层,中间层Cu2O-FeOOH致密层和表层Fe2O3-FeOOH疏松层的复合膜层。3个月周期的动态海水冲刷腐蚀试验结果显示,经历动态海水冲刷后,0.5和1.5 m/s低冲刷流速下试样的预成膜层保存较完整,仅出现轻微疏松层减薄现象;2.5 m/s高冲刷流速条件下,预成膜膜层局部位置存在疏松层剥离现象。XPS分析显示,高冲刷流速下,耐蚀膜层中Ni含量略有增加,Cu2O在Cu组分中的含量增加,FeOOH含量在Fe组分中增加。电化学测试显示,随着冲刷流速的增加,预成膜层的电荷传递阻抗逐渐减小,由0.5 m/s状态下的2.28×105 Ω·cm2,减小到2.5 m/s时的6.51×104 Ω·cm2。70Cu-30Ni合金管FeSO4预成膜层组成为NiO-Ni(OH)2/Cu2O-FeOOH/Fe2O3;随着冲刷速率的增加,合金管局部腐蚀现象更加显著。

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“高温-结盐-CO2/O2”多因素耦合环境下热浸铝镀层腐蚀行为研究
陈庆国, 唐全宏, 秦振杰, 李一凡, 李磊, 李轩鹏, 袁军涛, 苏航, 付安庆
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 569-577.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.229
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.229
摘要   HTML   PDF (13007KB)

通过微观形貌观察、极化曲线测试、240 ℃-结盐-CO2/O2多因素耦合环境下的模拟实验,明确了热浸铝镀层在油田重沸器管束中的适用性。热浸铝试样主要由纯Al层和舌状Fe2Al5合金层组成,厚度在150~200 μm。模拟油田水中的极化曲线对比结果表明,在30 ℃时,热浸铝试样相比20#钢腐蚀电流密度降低约300倍,具有很好的耐蚀性能。采用高温高压反应釜模拟现场管束服役工况,高温高压模拟工况结果表明,240 ℃-结盐-CO2/O2多因素耦合环境下,20#钢的均匀腐蚀速率为0.68±0.04 mm/a,点蚀深度达到70.5 μm,表面的腐蚀产物主要为Fe3O4和Fe2O3,产物膜内存在大量裂纹等缺陷;而热浸铝镀层腐蚀速率为0.08±0.02 mm/a,腐蚀主要出现在纯Al层,对应的腐蚀产物为Al(OH)3。综合结果表明,热浸铝镀层在240 ℃-结盐-CO2/O2多因素耦合环境下呈现良好的防腐性能。

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模拟海洋大气环境中镀锌钢的腐蚀行为和机理
王瑾, 宁培栋, 刘倩倩, 陈娜娜, 张新, 肖葵
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 578-586.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.151
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.151
摘要   HTML   PDF (23341KB)

采用失重法、扫描电子显微镜 (SEM)、能谱仪 (EDS)、X射线衍射 (XRD)、X射线光电子能谱 (XPS)、电化学阻抗谱 (EIS) 和3D共聚焦显微镜表征镀锌钢在模拟海洋大气环境中不同实验周期下的腐蚀行为。结果表明:试样在实验初期腐蚀速率较高,56 d时速率下降,104 d时,腐蚀速率再次升高,这与腐蚀产物的生成有关。通过对产物进行物相分析,主要的腐蚀产物有羟基氯化锌 (Zn5(OH)8Cl2·H2O)、氧化锌 (ZnO) 和碱式碳酸锌 (Zn5(OH)6(CO3)2)。在模拟海洋大气环境中,热浸镀锌层的耐蚀性很快失效,腐蚀速率加快直至生成的腐蚀产物在缺陷处形成较为完整的产物膜,这对镀层的腐蚀具有一定的抑制作用。

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T92钢700 ℃下料浆渗铝机理研究
龚兵兵, 刘光明, 安春香, 梅林波, 张帮彦
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 587-593.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.141
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.141
摘要   HTML   PDF (4411KB)

采用料浆渗铝法在T92钢上开展了渗铝工艺研究,测试了700 ℃料浆层厚度约80 μm渗铝层生长动力学,采用XRD、SEM及EDS对渗铝层表面物相结构和渗铝层截面形貌、厚度和成分进行研究。结果表明:渗铝的前3 h活性Al原子 ([Al]) 向内扩散形成Fe2Al5 (η) 相;随后[Al]开始在料浆层与渗铝层界面堆积,此时,Fe以较快的速度向外扩散并形成Fe2Al5 (η) 和FeAl3 (θ) 混合相外层;10 h后在渗铝层内部可以清晰观察到FeAl (B2) 相层。从动力学和热力学角度探讨了渗铝层扩散及生长过程机理。[Al]向内扩散形成的η相层厚度随时间变化可用x=18.40t1/2-4.80表达。

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F22母材与焊缝在模拟沿海空气中的高温腐蚀行为研究
柳志浩, 刘光明, 何思凡, 董猛, 李玉, 李富天, 祝婷
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 594-600.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.182
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.182
摘要   HTML   PDF (5249KB)

研究了F22母材与焊缝在510 ℃模拟沿海空气下的高温腐蚀行为,测量了母材与焊缝的腐蚀动力学曲线。采用X射线衍射 (XRD) 和扫描电子显微镜 (SEM) / 能谱仪 (EDS) 分析了母材与焊缝的腐蚀产物相组成及其表面和截面形貌。结果表明:F22母材与焊缝在腐蚀过程中均表现为增重,焊缝腐蚀速率略大于母材,腐蚀前250 h增重较快,250 h后动力学均符合抛物线规律。腐蚀产物分层,外层为Fe2O3,内层为Fe2O3与Fe3O4的混合物。由于Cr含量较低,没有生成保护性能良好的Cr2O3膜。

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高温下L80钢的断裂机理及CO2/H2S模拟工况下的腐蚀行为
周志平, 吴大康, 张宏福, 张磊, 李明星, 张志鑫, 钟显康
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 601-610.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.259
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.259
摘要   HTML   PDF (7758KB)

采用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、高温拉伸实验及高温高压腐蚀实验,研究温度对L80钢拉伸断裂行为及其在CO2/H2S模拟工况下腐蚀行为的影响规律。结果表明:温度对屈服强度和抗拉强度影响显著,且屈服强度的衰减明显大于抗拉强度。拉伸断裂方式由常温时的微孔聚集配合剪切撕裂转变为高温下的微孔聚合主导。腐蚀速率随温度升高明显增加,且温度越高增幅越大。腐蚀反应由H2S腐蚀控制,腐蚀产物呈双层结构,温度对其结构形式和晶体形态影响显著。随温度升高,位于产物膜底层FeS的占比增加,表层FeCO3的致密性增强。研究结果对L80油套管在极端工况中的服役寿命及适应性分析具有参考价值。

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低H2S和高CO2分压下超深井用P110SS油套管钢腐蚀特征研究
幸雪松, 范白涛, 朱新宇, 张俊莹, 陈长风
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 611-618.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.225
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.225
摘要   HTML   PDF (8168KB)

研究了P110SS钢在含低硫化氢油气井下腐蚀规律及特征。通过高温高压反应釜模拟超深井的腐蚀工况,对P110SS钢在不同温度、H2S、CO2分压条件下进行浸泡实验,通过腐蚀失重计算其腐蚀速率,辅以SEM、EDS和XRD等手段对腐蚀产物的形貌和成分进行表征。结果表明,H2S、CO2分压增大均会导致P110SS的腐蚀速率增大;然而温度升高却降低其腐蚀速率。分析腐蚀产物可见,H2S、CO2浓度和温度的变化均会导致腐蚀产物成分和结构发生转变。说明在高温高压条件下,H2S腐蚀起主导作用,Fe7S8腐蚀产物对基体的保护作用较差,腐蚀速率高;低H2S分压下,CO2腐蚀起主导作用,腐蚀速率的大小取决于腐蚀产物膜的致密性;相比于CO2,温度对腐蚀速率的影响更显著。

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在酸性介质中脐橙皮提取物对不锈钢的缓蚀作用
周坤, 柳鑫华, 刘帅
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 619-629.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.214
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.214
摘要   HTML   PDF (6149KB)

选用脐橙皮提取物 (NOPE) 作为HCl环境中316L钢的缓蚀剂。通过简单的乙醇-丙酮回流法提取获得NOPE。通过红外光谱和紫外光谱验证了脐橙皮提取物的主要成分及其在盐酸中的稳定性。采用失重法、动态电位极化法、线性极化和电化学阻抗谱法研究了NOPE在0.5mol/L HCl溶液中对316L钢的缓蚀性能。通过ΔGads0ΔHads0ΔSads0对它们的吸附性能进行了计算。结果表明,随着NOPE浓度的增加,腐蚀速率的降低,阳极电流的减少和活性腐蚀部位的阻断,使缓蚀效率提高。当NOPE的加入量为0.5 g/L时,体系的缓蚀效率最高为90.5% (失重法) 和87.3% (电化学法)。与空白体系相比,添加NOPE后,体系的热力学活化参数 (活化能) Ea明显增大,(Ea-ΔHa0) 的差值约等于RT的平均值 (2.64 kJ/mol),因此,可以推断,腐蚀过程为单分子反应。采用Langmuir等温线拟合金属表面的吸附过程,进一步证明了该吸附为单分子层吸附。通过扫描电镜和能谱分析证明了NOPE在钢表面的作用降低了316L钢的酸腐蚀。在0.5 mol/L HCl溶液体系中,NOPE对L316钢具有较好的缓蚀性能,是一种在酸洗领域中有着较好应用前景的绿色缓蚀剂,可以为植物提取类缓蚀剂的发展提供一定的指导。

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SAF 2304双相不锈钢电化学性能及其近海腐蚀行为
黄家针, 黄涛, 杨丽景, 季灯平, 丁贺, 韦一, 宋振纶
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 630-638.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.217
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.217
摘要   HTML   PDF (20332KB)

通过光学显微镜 (OM)、扫描电子显微镜 (SEM)、电化学实验,研究了双相不锈钢SAF 2304的电化学性能及实海腐蚀行为,并与碳钢做了对比。结果表明:碳钢的自腐蚀电位为-0.857 VSCE,维钝电流密度为87.30 μA‧cm-2,容抗弧半径较小,耐腐蚀性较差。SAF 2304在3.5%NaCl溶液的开路电位中长期稳定,自腐蚀电位为-0.369 VSCE,维钝电流密度为18.03 μA‧cm-2,容抗弧较大。实海暴露实验中,碳钢表面形成了疏松的腐蚀层,而SAF 2304表面在近海暴露前期形成了致密的金属氧化膜,并且随着暴露时间的增加,氧化膜表面附着了一层较为致密的钙镁沉积层和SiO2,与不锈钢结合紧密,具有一定保护作用,腐蚀形貌表现为均匀腐蚀,腐蚀速率远小于碳钢,耐蚀性好。

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新热处理工艺调控B元素分布对S31254超级奥氏体不锈钢第二相析出和耐蚀性能的影响
梁超雄, 梁小红, 韩培德
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 639-646.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.148
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.148
摘要   HTML   PDF (21196KB)

通过动态固溶结合低温保温的新的热处理工艺调控B元素分布,研究新工艺对S31254超奥钢析出相及耐蚀性能的影响。通过SEM、EDS对时效试样析出相及元素分布进行了分析,结果显示新工艺可延后析出相的生成,改变元素分布状况,尤其对Mo分布调控作用明显,使析出相中Mo的含量远高于常规固溶处理不含和含B试样,减少了析出总量,有利于改善热加工性能。通过双环动电位活化试验 (DL-EPR) 评估新工艺处理试样的晶间腐蚀敏感性,证实了经新工艺处理可进一步提升含0.004%B试样的耐晶间腐蚀性能。

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Ca-P涂层和Sr-P涂层对脉冲磁场下凝固的Mg-Zn-Zr-Gd合金耐蚀性的影响
毛训聪, 陈乐平, 彭聪
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 647-655.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.197
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.197
摘要   HTML   PDF (15707KB)

利用电化学测试、浸泡实验和扫描电镜等方法,研究Ca-P涂层和Sr-P涂层对脉冲磁场下凝固的Mg-Zn-Zr-Gd合金耐蚀性能的影响。研究表明,脉冲磁场下凝固的基体试样的耐蚀性能比无脉冲磁场下凝固的基体试样更好;且基体试样的耐蚀性能对其表面涂层的耐蚀性能会产生一定的影响,基体试样的耐蚀性能越好,其表面制备的涂层耐蚀性能也越好。另外,不同成分的化学涂层其耐蚀性能也不同,Ca-P涂层由大量棒状组织组成,棒状颗粒分布不均匀且较为疏松,且厚度不均匀;Ca-P涂层腐蚀形貌均有较多的孔洞,且腐蚀产物疏松。Sr-P涂层由许多细小的结晶状颗粒组织组成,且厚度均匀;Sr-P涂层的腐蚀程度均比较低,且腐蚀产物比较致密,从而阻碍了合金进一步被腐蚀。结果表明,Sr-P涂层和Ca-P涂层都提高了合金试样的耐蚀性能,且Sr-P涂层的耐蚀性能优于Ca-P涂层,优于无涂层Mg-Zn-Zr-Gd合金。

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两种热处理工艺对3Cr钢腐蚀行为影响及机理研究
夏晓健, 万芯媛, 陈云翔, 韩纪层, 陈奕扬, 严康骅, 林德源, 陈天鹏, 左晓梅, 孙宝壮, 程学群
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 656-662.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.195
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.195
摘要   HTML   PDF (13167KB)

采用电化学测试、扫描Kelvin探针 (SKP)、原子力显微镜 (AFM) 和浸泡实验等手段研究了两种热处理条件下含3%Cr (质量分数) 的低碳钢在含Cl-环境中的腐蚀行为与机理,利用微区电化学等手段建立了显微组织与耐蚀性的相关性。结果表明:含3%Cr钢退火后得到单一铁素体组织,正火后得到铁素体+贝氏体组织。两种组织的差异是造成初期腐蚀形貌差异的根本原因,正火组织由于不同相间的电偶效应导致其耐蚀性较退火组织差。

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基于多物理场耦合的铜电解槽阳极腐蚀均匀性研究
尚小标, 肖人友, 李佳剑, 张志浩
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 663-670.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.142
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.142
摘要   HTML   PDF (3853KB)

基于多物理场耦合理论,以铜电解槽阳电极板为研究对象,考虑应力应变与局部腐蚀反应的协同作用,研究阳极板底部圆角半径对阳极电流密度和腐蚀厚度均匀性的影响。结果表明,当阳极底部圆角半径从2 mm增大到12 mm后,阳极板上的电流密度突变率下降6.18%;阳极腐蚀厚度均匀性提高43.44%。当圆角半径为8 mm时,电流效率最高,达到99.18%。通过对电极板结构的优化,有效提高阳极腐蚀厚度均匀性和电流效率,为进一步优化电解槽结构、减小能耗以及提高电极腐蚀厚度均匀性的研究提供理论指导。

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增材制造Hastelloy X合金在850 ℃混合硫酸盐中热腐蚀行为及其对力学性能的影响
尚进, 古岩, 赵京, 王哲, 张博, 赵统君, 陈泽浩, 王金龙
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 671-676.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.254
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.254
摘要   HTML   PDF (11486KB)

研究了增材制造Hastelloy X合金在850 ℃下的熔盐 (75%Na2SO4+25%K2SO4) 热腐蚀行为及力学性能的变化。结果表明,合金热腐蚀产物主要为Ni、Ti和Cr的氧化物。在经历不同时间热腐蚀后,合金的室温拉伸强度变化不大,持久强度及塑性均显著下降,主要原因是熔盐侵蚀及高温对合金表面状态及组织的改变造成的。

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Q235钢在海南濒海同区域户外暴晒环境和棚下环境的腐蚀行为
王洪伦, 杨华, 蔡辉, 李博文
中国腐蚀与防护学报. 2023, 43 (3): 677-682.   DOI: 10.11902/1005.4537.2022.286
CSTR: 32134.14.1005.4537.2022.286
摘要   HTML   PDF (5380KB)

采用宏观形貌、截面微观形貌、失重分析、X射线衍射 (XRD)、电化学测试方法,研究了Q235钢在海南濒海大气气候下同区域的户外暴晒和棚下环境的腐蚀行为。研究表明:在户外暴晒环境和棚下环境Q235钢表面腐蚀产物随着时间增加颜色逐渐变深,棚下环境变深速度较户外暴晒环境快;腐蚀产物逐渐由FeOOH向Fe2O3和Fe3O4转变,户外暴晒环境转变趋势慢于棚下环境,导致腐蚀产物虽厚但多裂纹和孔隙,对基体保护性降低,腐蚀速率增大;失重分析显示户外暴晒环境腐蚀速率远高于棚下环境,年均腐蚀失重率约为棚下环境的两倍;电化学测试显示户外暴晒环境下的Rp小于棚下环境的,说明户外暴晒环境材料腐蚀倾向大于棚下环境的。分析主要原因是户外暴晒环境空气湿度相对较低,日照充足,盐浓度较大,在样品表面残留较高的盐浓度,导致腐蚀加剧。

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