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ISSN 1005-4537
CN 21-1474/TG
创刊于 1981 年 (双月刊)
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  2024年, 第44卷, 第3期 刊出日期:2024-06-15 上一期    下一期
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综合评述
镁合金腐蚀测试与分析研究进展
黄居峰, 宋光铃
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 519-528.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.185
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.185
摘要   HTML   PDF (3380KB)

镁合金是最轻的工程结构材料,其溶解特性、腐蚀机理以及防护措施等方面已被广泛研究,而镁合金腐蚀测试方法和技术则是这些研究的重要基础。由于镁合金的溶解过程存在负差数效应,导致其测试技术和分析方法与其他金属存在差异。本文综述了国内外关于镁合金腐蚀测试方法与技术的研究进展,介绍了镁合金测试的通用技术与特色技术,分析了各种测试技术的适用条件和应用案例,重点对比了腐蚀速率测试方法,期望为镁合金腐蚀测试方法与技术的选择提供支撑,避免因不当测试带来的错误分析和结论。

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压水堆核电厂热态功能试验水化学与设备材料腐蚀关系的研究进展
彭立园, 吴欣强, 张兹瑜, 谭季波
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 529-539.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.180
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.180
摘要   HTML   PDF (1872KB)

热态功能试验(HFT)是新建核电厂装载燃料前的试运行阶段,目的是验证压水堆(PWR)核电厂在冷态、正常运行和停堆的整个温度和压力范围内相关设备和系统的功能响应,以确保其能按设计要求正常运行。HFT水化学可以在PWR一回路关键设备表面形成一层稳定、具有保护性的预氧化膜,有效降低设备材料在后续长期正常运行过程中的腐蚀速率、金属离子的释放速率及放射性核素在腐蚀产物膜中的掺杂,进而缓解核电厂的腐蚀,降低停堆辐射剂量率。本文综述了目前PWR核电厂应用的HFT水化学与优化HFT水化学参数的研究评价方法,分析了H3BO3、LiOH、pHT、溶解氢及注Zn等HFT水化学因素对关键设备材料腐蚀行为的影响,指出了目前HFT水化学研究中的不足和进一步的研究方向。

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缺陷自预警涂层的触发机制及制备策略研究进展
李刚卿, 刘茜, 孙晓光, 潘景龙, 曹祥康, 董泽华
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 540-552.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.246
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.246
摘要   HTML   PDF (11619KB)

有机涂层防护是抑制海上平台、远洋货轮、油气管道、铁路设施等大型装备腐蚀的重要手段之一,然而在紫外、高低温或盐雾环境下有机涂层的老化降解在所难免。而如何及早发现涂层缺陷,实现装备装置涂层的预防性维修并确定其维修更换周期,对于提升防腐蚀成本效益比具有重要价值。基于此,针对涂层的老化缺陷实现早期发现和预警成为了新型功能涂层的研究热点之一。本文首先系统地总结了缺陷自预警涂层不同的触发机制,梳理了各类自预警涂层的传感机制、优缺点、影响荧光/颜色响应的因素;其次介绍了两种自预警涂层的制备策略,一是接枝指示基团修饰涂层制备新型本征自预警聚合物,二是使用纳米容器负载指示剂作为外援功能性填料,并对比分析两种策略的差异与局限性,重点阐明纳米负载容器在自预警涂层中起到的关键作用,以及不同类型自预警涂层与纳米容器的适配关系。最后本文还回顾了在自预警涂层基础上实现自预警自修复双功能涂层的研究进展,并展望了自预警涂层未来的发展前景,旨在为自预警涂层的设计与应用提供理论指导。

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基于风险的检验技术在石油炼化领域中的研究进展
丁昱智, 曹金鑫, 曹凤婷, 李涛, 陶建涛, 王铁钢, 杲广尧, 范其香
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 553-566.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.191
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.191
摘要   HTML   PDF (1447KB)

基于风险的检验(RBI)是近30年来西方发达国家所采用的一种设备风险管理技术,在石油化工领域应用广泛。RBI利用快速的过程条件来推荐检验策略,这些策略可以预测设备的剩余寿命,从而给出检验方案,提升检验效率,降低检验成本。RBI是一个风险评估和管理过程,它提供了一种确定最佳检查的方法。RBI可以识别高风险设备和低风险设备,并将检查资源同时集中在高风险设备上。本文介绍了RBI技术方法的类型及实施过程,以及RBI在国内外研究进展及现状,综述了RBI技术在典型石油炼化领域中的研究现状与腐蚀问题,分析风险优先数(RPN)在风险检验中的应用与基于风险检验的动态检验方法,并阐述了RBI技术的优势及目前存在的问题,并在此基础上展望了RBI风险评估的发展方向。

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小冲杆技术及其在材料与铅铋脆化效应研究中的应用
和雅洁, 陈灵芝, 阮章顺, 付晓刚, 纪琤, 龙斌
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 567-575.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.207
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.207
摘要   HTML   PDF (9093KB)

第四代反应堆中铅冷快堆是一种非常有发展前景的堆型。在铅冷快堆包壳材料设计时,需要重点考虑包壳材料与高温铅铋的相容性,关注其抗液态金属腐蚀能力,尤其是腐蚀介质与应力耦合时材料性能的变化。小冲杆实验(SPT)是一种使用小尺寸样品评估材料服役条件下力学性能变化的实验方法,这种方法可以直接在正在使用的材料中提取样品而不损害其完整性,因此小冲杆测试非常适用于所研究材料数量有限或研究在役材料的情况。本文简要介绍了小冲杆测试技术,归纳了小冲杆测试与标准尺寸测试实验的相关性,阐述了使用小冲杆技术进行的关键材料力学性能研究,特别阐述了小冲杆测试在研究结构材料液态金属脆化效应(LME)方面的应用。结果可为小冲杆技术应用于研究材料液态铅铋脆化效应提供技术方法及理论支持。

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研究报告
水含量对超临界CO2 输送管道腐蚀的影响
胡丽华, 衣华磊, 杨维健, 孙冲, 孙建波
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 576-584.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.227
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.227
摘要   HTML   PDF (9094KB)

通过模拟实验和表面分析技术等方法,对比研究有无杂质的超临界CO2输送环境中水含量对X65管线钢腐蚀行为的影响,并探讨不同水含量环境中杂质对X65钢腐蚀的影响机理。结果表明:在超临界CO2-H2O环境中,即使水含量达到饱和溶解度0.4114%,X65钢也仅发生轻微腐蚀,腐蚀速率为0.0013 mm/a。在O2、H2S、SO2和NO2杂质共存的超临界CO2-H2O环境中,水含量由0.002%增加至0.4114%,X65钢腐蚀速率由0.0181 mm/a增加至0.2901 mm/a。杂质与杂质间交互作用显著促进腐蚀性液相形成,进而加剧X65钢的腐蚀。在低含水量环境中,X65钢腐蚀过程由杂质间反应产物控制;而在高含水量环境中,杂质和杂质间反应产物共同控制X65钢的腐蚀过程。

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单相流冲刷条件下一种低合金高强钢的腐蚀行为研究
傅江悦, 郭建喜, 杨延格, 冷哲, 王文
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 585-600.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.242
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.242
摘要   HTML   PDF (32156KB)

通过腐蚀失重、电化学阻抗谱、动电位极化曲线等测试方法,结合腐蚀形貌宏观/微观表征及Raman光谱等手段,系统研究了一种新研制低合金高强钢在单相流冲刷条件下的腐蚀行为。结果表明,低合金高强钢在单相流冲刷条件下的腐蚀失重是静态浸泡条件下的10倍以上;静态浸泡和动态冲刷条件下,低合金高强钢的腐蚀失效均可分为3个不同的阶段,在静态浸泡条件下的性能恶化主要体现在第2和第3阶段,而在动态冲刷条件下耐蚀性能会在第一阶段迅速降低。单向流冲刷阻碍了稳定性腐蚀产物α-FeOOH的生成,从而加速O2、Cl-等的传质以及破坏钝化膜和腐蚀产物膜完整性,最终导致加速腐蚀。

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滇润楠叶提取物对铝在HCl中的缓蚀性能
魏高飞, 邓书端, 邵丹丹, 徐娟, 李向红
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 601-611.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.234
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.234
摘要   HTML   PDF (8945KB)

采用失重法、电化学法、电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)及接触角测试研究了滇润楠叶提取物(MYLE)在1.0 mol·L-1 HCl溶液中对Al的缓蚀性能。结果表明:20℃时,1000 mg·L-1 MYLE的最大缓蚀率可达93.5%,MYLE浓度越高,缓蚀性能越强;而温度越高,缓蚀性能越弱。MYLE在Al表面的吸附主要以化学吸附为主,在低温时符合Langmuir吸附等温式,高温时符合Freundlich吸附等温式。Al在添加MYLE前后的HCl中腐蚀动力学规律符合Arrhenius公式和过渡态理论方程,添加MYLE后表观活化能(Ea)、指前因子(A)、表观活化焓(ΔHa)、表观活化熵(ΔSa)均增大。MYLE为混合型缓蚀剂,其电化学缓蚀作用机理为“几何覆盖效应”,Nyquist图主要由高频区的容抗弧和低频区的感抗弧组成,且随着MYLE浓度增大,电荷转移电阻和电感电阻均增大。添加MYLE后,缓蚀体系中Al3+浓度明显降低,SEM观察进一步证实了MYLE有效减缓了Al表面的腐蚀程度。

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K452合金表面CVD渗铝涂层制备温度对其750℃硫酸盐热腐蚀行为的影响
徐佳新, 耿树江, 王金龙, 王福会, 孙清云, 吴勇, 夏思瑶
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 612-622.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.182
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.182
摘要   HTML   PDF (16822KB)

采用化学气相沉积(CVD)技术在K452合金表面沉积渗铝涂层,沉积温度分别为850、950和1050℃。研究了沉积温度对CVD渗铝涂层在750℃空气中表面沉积Na2SO4及Na2SO4 + NaCl环境下热腐蚀行为的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对腐蚀前和后的试样进行截面形貌观察和物相结构分析。结果表明,在750℃下表面沉积Na2SO4及Na2SO4 + NaCl热腐蚀50 h后,3种涂层试样均表现出了较K452合金更好的抗热腐蚀性能,且涂层的抗热腐蚀性能随着涂层沉积温度的增加而增强。

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Inconel 718及其渗铝涂层在Na2SO4 + 5%NaCl混合盐膜下的热腐蚀行为
胡琪, 耿树江, 王金龙, 王福会, 孙清云, 吴勇, 夏思瑶
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 623-634.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.221
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.221
摘要   HTML   PDF (20711KB)

采用化学气相沉积(CVD)工艺在镍基高温合金Inconel 718上制备了铝化物涂层,研究了Inconel 718合金及其渗铝涂层在750,850和950℃空气中Na2SO4 + 5% (质量分数)NaCl混合盐膜下的热腐蚀行为。结果表明:基体表现出较差的抗腐蚀性能,且温度越高腐蚀越严重;腐蚀初期表面腐蚀产物主要由Cr2O3和Fe2O3组成,而随着腐蚀时间增加,尖晶石为主要腐蚀产物。此外,基体合金在850和950℃时的腐蚀膜疏松多孔,观察到开裂和剥落,抗腐蚀能力差;而渗铝涂层表现良好,腐蚀期间表面会形成Al2O3膜,极大提高了基体合金的抗腐蚀性能。虽然当腐蚀温度升高或腐蚀时间增加时,涂层会发生明显退化,且会导致腐蚀膜出现裂纹、孔洞等缺陷,其与涂层结合不紧密,但仍能在很大程度上有效保护基体。

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S420海工钢在不同海洋区带环境下的腐蚀行为研究
麻衡, 田会云, 刘宇茜, 王月香, 何康, 崔中雨, 崔洪芝
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 635-644.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.192
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.192
摘要   HTML   PDF (20844KB)

通过1 a的青岛海域实海暴露实验,结合失重法、宏观和微观形貌、三维形貌和腐蚀产物分析,开展了S420钢在大气、飞溅、潮差和全浸4个不同海洋区带下的腐蚀行为研究。结果表明:S420钢在潮差环境中腐蚀速率最高,大气环境下腐蚀速率最低。一方面,这主要归因于锈层具有持水能力,为阴极反应提供充足的水介质,另一方面,潮差环境的干湿循环使得表面薄液膜中Cl-浓度增加,同时加速了氧的传质过程,促进了腐蚀阴阳极反应速率。腐蚀产物主要由γ-Fe2O3、Fe3O4以及α/γ-FeOOH组成。电解液层的持续存在有利于γ-FeOOH的形成,使其在潮差和全浸环境中占主导地位。充足的氧气和干湿循环促进了Fe3O4的生成,导致其在飞溅环境中以主要形式存在。S420钢在潮差环境下表现出最大点蚀深度和高点蚀体积的局部腐蚀特性。

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IN625激光熔覆层腐蚀致微裂纹扩展机理研究
邓双九, 李昌, 余梦辉, 韩兴
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 645-657.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.231
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.231
摘要   HTML   PDF (15485KB)

对QT600球墨铸铁表面熔覆IN625涂层,观察熔覆层显微组织与EDS能谱。对基体与熔覆层进行3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀实验,建立IN625激光熔覆层腐蚀致微裂纹扩展瞬态演变数值模型,考虑微小裂纹已经存在的情况下,熔覆层在恶劣环境工作所诱发的腐蚀过程,分析离子浓度、离子迁移、pH值、电极电位和腐蚀速率等各项数值在腐蚀过程中的瞬态演变规律。结果表明,IN625熔覆层相较于QT600基体耐蚀性显著提升。

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海水流速对经抛光和钝化表面处理的2205不锈钢点蚀的影响
邢少华, 彭文山, 钱峣, 李相波, 马力, 张大磊
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 658-668.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.208
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.208
摘要   HTML   PDF (12438KB)

采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱以及Mott-Schottky曲线等电化学测试方法研究了2205不锈钢管路材料在流动海水中的耐点蚀性能,并对测试后的试样进行了腐蚀形貌观察。结果表明,抛光状态和钝化状态下,试样表面均出现了明显的点蚀形貌,点蚀电位在0.9~1.2 V之间。在静态环境中材料的耐点蚀性要强于流动海水中;随着流速上升,材料的耐点蚀性并未发生明显变化,但表面钝化膜在流动海水中失去了再钝化能力。2205不锈钢表面钝化膜呈现n型和p型两种半导体特征,说明不锈钢表面钝化膜呈现双层结构,主要由外层Fe的氧化物和内层Cr的氧化物组成。钝化处理后试样的耐点蚀性能有所上升,但钝化膜的半导体性质未发生明显变化。海水冲刷使得不锈钢耐点蚀性能下降,不同表面处理的2205不锈钢在海水冲刷下表面钝化膜特性差异导致不锈钢点蚀敏感性不同。

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不同植酸盐对Q235钢腐蚀行为的影响
周龙, 鲁骏, 丁文珊, 李昊, 陶涛, 师超, 邵亚薇, 刘光明
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 669-678.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.232
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.232
摘要   HTML   PDF (15477KB)

利用硫酸盐和植酸钠反应制备植酸盐,并通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)对植酸盐进行表征,所制备的植酸盐样品存在明显磷酸基团,为非晶态,表现为球状颗粒,直径在300~400 nm。通过滴定实验分析植酸盐在水溶液中的溶解度,通过Tafel极化法、电化学阻抗法、腐蚀浸泡实验研究Q235钢在植酸盐3.5%NaCl浸出液中的腐蚀行为。结果表明,植酸铝浸出液中生成铝酸(Al(OH)3)导致Q235钢腐蚀速率加快,植酸镁、植酸钙、植酸锰及植酸锌浸出液中Q235钢腐蚀速率减缓。其中,植酸锌的缓蚀效率能达到92.46%,表现出良好的缓蚀性能。

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耦接件涂层失效程度与其力学损伤之间的关系
李卓玄, 曹艳辉, 李崇杰, 李辉, 张小明, 雍兴跃
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 679-690.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.370
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.370
摘要   HTML   PDF (8954KB)

以300M钢,2024和5A06铝合金涂层体系作为实验材料,采用不同的耦接模式将其与钛合金耦接,并依次进行了湿热、盐雾和霉菌加速实验。然后,利用层次分析法(AHP),分析建立了有机涂层失效综合评价模型,并通过电化学阻抗谱(EIS)对评价结果进行了验证。最后,利用万能拉伸试验机,测试了加速实验后涂层样品的力学性能,建立了涂层失效程度与其力学性能损伤之间的关系。结果表明,经过加速实验之后,耦接涂层样品的抗拉强度和断裂延伸率均出现一定程度的下降,且其下降程度与耦接方式有关。同时,经过加速实验之后,涂层样品力学性能与其综合评价结果呈明显的负相关关系。

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EPS处理对QStE700TM钢氢脆敏感性影响
徐云峰, 王少峰, 何龙, 刘冬, 黄峰, 刘静
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 691-699.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.171
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.171
摘要   HTML   PDF (7240KB)

采用慢应变速率拉伸(SSRT)和双电解池电化学氢渗透等手段,研究了湿法抛丸(EPS)、酸洗和干式抛丸3种表面处理工艺对QStE700TM高强结构钢氢脆敏感性及氢渗透动力学参数的影响规律;并结合不同处理工艺钢板试样表面氧化铁皮残留、硬度和残余应力变化,探讨了EPS工艺对QStE700TM钢氢脆敏感性影响机理。结果表明,EPS工艺处理QStE700TM钢试样的氢脆敏感性仅为8.1%,相较于酸洗和干式抛丸工艺分别降低了12.7%和20.5%。这与EPS工艺处理钢板表面氧化铁皮残留少,残余应力为-150~-300 MPa范围内的压应力有关。另外,EPS处理钢试样因更小的氢扩散通量(JL)和有效氢扩散系数(Dapp)及更大的滞后时间(tL)和阴极侧次表面氢浓度(c0),表现出比干式抛丸工艺处理钢试样更好的阻碍氢扩散性能,进而表现出更低的氢脆敏感性。综合考虑,EPS工艺是一种全新、可靠的和低碳环保的高强钢表面除鳞工艺。

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外加电位下Ag/Sn电偶的腐蚀行为
戴威, 刘园园, 涂闻芮, 孙阳庭, 李劲, 蒋益明
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 700-706.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.214
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.214
摘要   HTML   PDF (14664KB)

针对SAC焊料的腐蚀,采用开路电位和极化曲线测试、双极性电化学测试方法在NaCl溶液中研究了外加电位下Ag/Sn电偶的腐蚀行为。结果表明,Sn的OCP低于Ag,在高电位下,Sn发生严重腐蚀,Ag表面生成AgCl,阻碍了基体的进一步溶解;低电位下,Sn发生阴极腐蚀。

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油水交替环境中咪唑啉对CO2 腐蚀的抑制作用研究
欧阳嘉露, 王茜茜, 韩霞, 王子明
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 707-715.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.209
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.209
摘要   HTML   PDF (8980KB)

通过添加两类典型油溶性和水溶性咪唑啉缓蚀剂,检验了其在油水动态润湿环境中对碳钢CO2腐蚀的抑制效果。研究表明,水溶性咪唑啉的缓蚀效果优于油溶性咪唑啉,其缓蚀效果差异主要源于油水界面行为的改变。油溶性咪唑啉分子通过增强油相中自修复作用来提高缓蚀效果;水溶性咪唑啉分子可以有效抑制油水界面水滴的形成和长大等过程,减弱CO2对油膜的破坏作用,增强动态润湿缓蚀效果。

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904L超级奥氏体不锈钢在模拟核电一回路环境中的腐蚀行为研究
李禅, 王庆田, 杨承刚, 张宪伟, 韩冬傲, 刘雨薇, 刘智勇
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 716-724.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.230
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.230
摘要   HTML   PDF (7102KB)

采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)以及U形弯浸泡实验,研究了原始、敏化和固溶等3种微观组织状态下904L超级奥氏体不锈钢在模拟核电一回路环境中的电化学和应力腐蚀开裂(SCC)行为及机理。结果表明:904L不锈钢在模拟核电一回路中的腐蚀过程基本由电化学活化控制。温度对原始、敏化和固溶等组织状态下的904L不锈钢的耐腐蚀性能有很大影响,随温度升高,电化学反应极化电阻降低,钝化区变窄,腐蚀电位下降,3种组织状态的904L不锈钢耐蚀性均急剧降低。3种组织状态的904L不锈钢在模拟核电一回路环境中均存在一定SCC敏感性。表面腐蚀产物膜内层为均匀较薄的黑色腐蚀产物,外层为尺寸较大的颗粒状白色腐蚀产物。敏化组织的904L不锈钢SCC敏感性最高,固溶处理能降低其SCC敏感性。

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CoCrNi中熵合金在不同浓度NH4Cl溶液中的腐蚀行为研究
张成龙, 张斌, 朱敏, 袁永锋, 郭绍义, 尹思敏
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 725-734.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.177
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.177
摘要   HTML   PDF (6523KB)

通过电化学测试、统计学分析和浸泡腐蚀实验系统地研究了等原子CoCrNi中熵合金(MEA)在不同浓度NH4Cl溶液中的腐蚀行为及机理。结果表明,随着NH4Cl浓度的增加,MEA的腐蚀电位(Ecorr)负移,维钝电流密度(Ip)增大,腐蚀速率增加,合金的耐腐蚀性能降低。当NH4Cl浓度为3%和8%时,阳极曲线出现了明显的活化-钝化过渡区,意味着合金钝性降低。此外,随着NH4Cl浓度的增加,MEA表面钝化膜的缺陷密度明显增加,钝化膜的厚度减薄,稳定性降低,这削弱了膜对合金的保护能力。NH4+和Cl-的共同作用促进了亚稳态点蚀的形核和发展,且在高浓度的NH4Cl溶液中,亚稳态点蚀难以再钝化,容易发展为稳态点蚀。MEA腐蚀形态主要为点蚀。

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CCSAQ235B钢在长江淡水环境中腐蚀行为研究
张照易, 周学杰, 陈昊, 吴军, 陈志飈, 陈志坚
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 735-744.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.302
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.302
摘要   HTML   PDF (31284KB)

利用形貌分析、腐蚀失重、X射线衍射仪(XRD)、电化学方法开展对CCSA和Q235B两种船用钢板材料在长江淡水环境中不同区域(大气区、水线区、水下区)暴露0.5、1、2、3、4和7 a腐蚀行为的研究。结果表明,两种碳钢在长江淡水环境发生明显腐蚀,且腐蚀形貌十分相似,腐蚀发展均遵循幂函数规律;在大气区、水线区和水下区,第7 a CCSA的腐蚀率分别为8、77和40 μm·a-1,Q235B的腐蚀率分别为9、80和41 μm·a-1,在水线区腐蚀最为严重。腐蚀产物成分中除泥沙外,主要包含α-FeOOH、γ-FeOOH、Fe2O3和Fe3O4/γ-Fe2O3。综合电化学分析结果,CCSA较Q235B具有更好的耐蚀性,长江淡水环境不同区域对碳钢腐蚀快慢程度由大到小排序为:水线区>水下区>大气区。

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NH+4浓度对N80钢在饱和CO2 的3%NaCl溶液中腐蚀行为的影响
解辉, 于超, 花靖, 蒋秀
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 745-754.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.173
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.173
摘要   HTML   PDF (9194KB)

利用失重法和电化学方法研究了N80钢在不同NH+4浓度下饱和CO2的3%NaCl溶液中的腐蚀行为,通过SEM、3D轮廓仪、XRD和XPS对腐蚀形貌和腐蚀产物进行表征,阐释了腐蚀机理。结果表明,NH+4浓度对N80钢的腐蚀速率产生促进和抑制双重效果。当NH+4浓度为0~500 mg/L时,N80钢的均匀腐蚀速率随NH+4浓度增加而增加;当NH+4浓度增加至1000~2000 mg/L时,N80钢的均匀腐蚀速率随NH+4浓度增加而降低,且点蚀速率随NH+4浓度的变化规律与均匀腐蚀基本相同;当NH+4浓度为500 mg/L时,均匀腐蚀速率和小孔腐蚀速率最大。当NH+4浓度≤500 mg/L时,NH+4和Cl-在金属表面发生了竞争吸附;当NH+4浓度大于500 mg/L时,NH+4在金属表面发生吸附对腐蚀起抑制作用。

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应力-溶解氧耦合对Ni-Cr-Mo-V高强钢腐蚀行为的影响
孙佳钰, 彭文山, 邢少华
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 755-764.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.213
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.213
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在实验室模拟环境中,通过四点弯曲装置向Ni-Cr-Mo-V高强钢施加不同应力,并结合电化学测试、腐蚀形貌和产物分析,研究了溶解氧与应力耦合对Ni-Cr-Mo-V高强钢在低温海水环境中腐蚀行为的影响及规律。结果表明:溶解氧含量的增加会加快Ni-Cr-Mo-V高强钢的腐蚀产物生成,施加外加应力会使应力集中部分的腐蚀情况进一步加剧;低温海水中溶解氧的增加,协同试样上所施加的应力,致使腐蚀产物层中的Cr、Ni减少,从而降低腐蚀产物层对基体的保护作用;当溶解氧含量和外加应力均增加时,会进一步使Ni-Cr-Mo-V高强钢发生伪钝化现象,导致其自腐蚀电流密度增大。在低温海水环境中,应力与溶解氧对Ni-Cr-Mo-V高强钢存在协同作用,促进Ni-Cr-Mo-V高强钢腐蚀反应的进行,致使该材料表面腐蚀情况加剧,腐蚀产物对基体的保护作用下降。

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磁场对X70管线钢在碳酸钠溶液中阳极过程的影响
李晓徽, 陶轶琦, 黄浩, 张志成, 厉恩彤, 吕战鹏, 陈俊劼
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 765-771.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.217
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.217
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采用动电位扫描阳极极化曲线和恒电位极化测试方法研究了0.4 T磁场对X70管线钢在含与不含Cl-的NaCO3溶液中阳极过程的影响。外加磁场加速X70管线钢在NaCO3溶液中高电位下的析氧反应,对钝化区阳极反应无显著影响。含Cl-的NaCO3溶液中,在动电位扫描极化曲线钝化区内接近过渡区的电位下恒电位极化时出现快速活性溶解特征,外加磁场表现出抑制阳极溶解的作用;高电位下阳极溶解和析氧反应同时发生时磁场作用不明显。动电位极化和恒电位极化电流密度差异源于不同极化方式导致的电极表面状态及电极反应类型差异,导致磁场作用也发生变化。

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1, 2, 4-三唑在模拟调相机转子内冷却水中对铜的缓蚀作用
冯礼奎, 程一杰, 宋小宁, 于志勇, 严梓轩, 张大全
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 772-780.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.197
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.197
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选用1.2.4-三唑(TAZ)作为转子冷却水模拟溶液中铜导线的缓蚀剂。通过pH计,电导率仪,溶氧仪检测了使用TAZ前后对转子冷却水模拟溶液的水质变化影响,结果表明TAZ的加入会一定程度上降低溶液的pH值,对电导率和溶氧量的影响不大。采用失重法、动态电位极化法和电化学阻抗谱法研究了TAZ在转子冷却水模拟溶液中对Cu的缓蚀性能。结果表明,随着TAZ浓度的增加,Cu的腐蚀速率降低,腐蚀电流密度减少,其缓蚀效率提高。当TAZ的加入量为10 mmol/L时,其缓蚀效率最高为99.9%(失重法)和92.0%(电化学阻抗法)。采用Langmuir等温线拟合金属表面的吸附过程,证实了TAZ在Cu表面的吸附属于混合吸附。通过理论计算进一步证明了TAZ在铜合金表面具有较好的吸附作用,可以有效地抑制模拟冷却水溶液中Cu腐蚀。在转子冷却水溶液体系中,TAZ对Cu具有较好的缓蚀性能,是一种自发吸附的绿色缓蚀剂。

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基于腐蚀预测和强度计算的油管服役寿命评估
张明, 龚宁, 张博, 霍宏博, 李浩男, 钟显康
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 781-788.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.193
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.193
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以海上气井为例,首先建立井筒-地层有限元模型,对各级管柱的温度和Mises应力分布进行计算;然后,选用合适的CO2/H2S腐蚀预测模型计算油管的腐蚀速率。以油管的安全系数作为评价安全性能的指标,完成了油管服役寿命评估。结果表明:随着管柱由井口向地层的不断延伸,各级井筒的温度和Mises应力逐渐升高。在油管末端,温度和Mises应力均达到最大值,分别为207℃和447 MPa。井口油管的腐蚀速率最高,达到0.21 mm/a。在不采取任何防腐措施的情况下,油管服役至第24年时,井口处的抗拉安全系数低于安全阈值;当添加缓蚀剂且缓蚀效率为90%时,油管可安全服役超过50年。

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改性珊瑚混凝土中2205不锈钢钢筋的耐蚀性研究
冯兴国, 顾卓然, 范琦琦, 卢向雨, 杨雅师
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 789-796.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.181
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.181
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对比了直接掺入粉煤灰、水泥浆或水泥-偏高岭土复合浆增强处理珊瑚粗骨料等改性方案对珊瑚混凝土中2205不锈钢钢筋腐蚀速率的影响。结果表明,珊瑚混凝土中2205不锈钢钢筋长期处于钝化状态;掺入粉煤灰可降低2205不锈钢钢筋腐蚀速率,但直接掺入的粉煤灰会引起珊瑚混凝土强度明显下降。采用P.O 52.5水泥浆或P.O 52.5水泥 + 偏高岭土复合浆增强珊瑚粗骨料,再用增强粗骨料制备的珊瑚混凝土强度与对照组试样强度差异较小,但骨料增强的珊瑚混凝土中2205不锈钢钢筋腐蚀速率明显降低,采用P.O 52.5水泥 + 偏高岭土复合浆增强粗骨料的试样中2205不锈钢钢筋腐蚀速率最低。综合考虑,P.O 52.5水泥 + 偏高岭土复合浆增强珊瑚粗骨料,其制备的珊瑚混凝土具有较高强度,2205不锈钢钢筋的腐蚀速率最低,这种复合浆增强珊瑚粗骨料方案是提高不锈钢钢筋珊瑚混凝土结构耐久性的有效途径。

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S2-Cl-316L奥氏体不锈钢的腐蚀钝化行为的协同作用
耿真真, 张钰柱, 杜小将, 吴汉辉
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 797-806.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.236
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.236
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为了研究S2-和Cl-对316L奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能的协同破坏作用,采用电化学测试技术、扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)、能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS)等方法研究了316L奥氏体不锈钢在不同S2-浓度人工海水中的腐蚀行为和钝化行为。结果表明:S2-和Cl-对316L奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能具有协同损害作用。S2-与OH-竞争吸附抑制钝化膜生成,并且S2-参与钝化过程形成FeS和MoS2,提高钝化膜掺杂密度,降低钝化膜屏蔽性能,从而加速Cl-诱发点蚀。随着S2-浓度从0增大至100 mmol/L,溶液pH从8.2上升至12.8,导致自腐蚀电位Ecorr负移0.328 V,腐蚀电流密度Icorr增大约1倍。当S2-浓度大于0.1 mmol/L时,316L奥氏体不锈钢失去再钝化性能,当S2-浓度大于100 mmol/L时,316L奥氏体不锈钢失去钝化性能。

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生物质碳点对Q235钢的缓蚀性能研究
龙武剑, 唐杰, 罗启灵, 丘章鸿, 王海龙
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 807-814.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.233
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.233
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金属腐蚀威胁金属设施的安全性和可靠性,也加剧了环境污染和经济损失问题。然而,使用可持续、可再生且经济的原材料制备绿色缓蚀剂现阶段仍是有挑战性难题。本文以荔枝叶为原料制备了生物质基碳点(CDs),并采用失重法、电化学阻抗谱和动电位极化曲线系统研究了其在1 mol/L HCl中对Q235钢的缓蚀性能。所获得的生物质基CDs具有丰富的含氧和含氮官能团,这些官能团使CDs在1 mol/L HCl溶液中保持稳定,具有长期有效的缓蚀性能。

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基于布拉格光纤光栅的铝合金应力腐蚀裂纹扩展监测技术
岑远遥, 廖光萌, 朱玉琴, 赵方超, 刘聪, 何建新, 周堃
中国腐蚀与防护学报. 2024, 44 (3): 815-822.   DOI: 10.11902/1005.4537.2023.210
CSTR: 32134.14.1005.4537.2023.210
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为监测装备服役过程中应力腐蚀裂纹扩展,以预制裂纹的高强度铝合金双悬臂试样为研究对象,对应力腐蚀裂纹扩展开展研究。首先,阐述了应力腐蚀裂纹扩展机理,通过Matlab仿真确定了试样应力腐蚀裂纹扩展尖端x方向、y方向应变与裂纹长度关系为线性关系;采用Abaqus有限元仿真进一步确定了裂纹扩展尖端应力集中区域,确定出布置光纤距裂纹尖端为10和15 mm;针对布拉格光纤光栅应力腐蚀裂纹扩展感知技术进行研究,确定出光栅温度补偿模型;最后,对腐蚀裂纹扩展中布拉格光纤光栅传感器进行标定裂纹长度与布拉格光纤光栅传感器波长变化量之间的关联关系,结果表明裂纹长度与波长变化量相关性分别为R2 = 0.9893、R2 = 0.9870;在海南万宁搭建了户外暴露试验系统,通过组网实现铝合金应力腐蚀裂纹扩展原位监测,监测数据表明在采用温度补偿后,靠近裂纹尖端10 mm布置的传感器测量误差仅2.61%,监测结果可为装备的服役提供数据支撑。

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