钛/铝异种金属FSW接头的氢扩散试验设计与研究

钛/铝异种金属焊接结构因兼具两种材料各自的优势,在航空航天、汽车制造等领域有着广阔的应用前景。但异种金属在涉海等潮湿环境中极易发生由电偶腐蚀引发的氢扩散问题,造成钛合金的氢致脆化。本文提供了一种基于丝束电极理念的异种金属焊接接头重构方法,可以实现异种金属焊接接头各个亚区之间的偶接测试。在此基础上设计了异种金属焊接接头的氢扩散行为监测装置,通过试验验证获得了氢在金属材料中的扩散系数、吸附氢浓度等参数,为揭示异种金属焊接结构的环境氢脆问题奠定了基础。提出的异种金属焊接接头氢渗透测试方法可以推广应用于铝/钢、镁/钢等异种金属焊接接头氢扩散行为的检测,为评价电偶腐蚀中的氢致脆化影响提供了理论指导,弥补了现有方法仅能研究阳极溶解行为的不足。     

CO2环境下油酸咪唑啉对X65钢异种金属焊缝电偶腐蚀的抑制作用研究

研究了X65管线钢与316L不锈钢、Inconel 625双金属复合管的异种金属焊缝在CO2环境下的电偶腐蚀行为,以及油酸咪唑啉的缓蚀作用。结果表明,随着电偶电位差的增大,异种金属焊缝的腐蚀速率明显升高,并且都显著高于母材。添加油酸基咪唑啉缓蚀剂能降低异种金属焊缝在CO2环境下的均匀腐蚀速率。但是,当缓蚀剂浓度添加较低时,异种金属焊接试样的碳钢一侧出现了严重的沟槽腐蚀或密集的点蚀坑;进一步增加缓蚀剂浓度才能消除沟槽腐蚀现象。讨论了缓蚀剂对异种金属焊缝电偶腐蚀的抑制机理,该项研究可为异金属焊接接头处的腐蚀防护提供借鉴。     

钛及其合金在流动海水中的腐蚀及对其他金属材料的电偶腐蚀作用

本文通过流动海水腐蚀实验和静止海水中的电偶腐蚀实验查明钛及其合金在静止和流动海水中均具有极优良的耐蚀性能,直到36 m/s流速才有可察觉的腐蚀率.钛及其合金可用于现代技术所面临的各种流速的海水中,但钛及其合金在与其它金属材料偶合使用时,会对其它金属材料产生明显的电偶腐蚀作用,在工程应用中必须予以考虑和解决.     

舰船海水管系异金属电偶腐蚀的控制

为了控制和防止舰船中异种金属接触导致的电偶腐蚀,本文提出采用严密的电绝缘方式控制电偶腐蚀的思路及管系在干燥和浸水两种状态下电绝缘性能的测量方法,并考查了4组异种金属之间的电绝缘效果.结果表明,采用电绝缘法兰、套管、以及在整个管系中采用电绝缘吊架、支架,是舰船海水管系中防止异种金属接触腐蚀目前最有效的绝缘措施.     

用于大气环境的电化学传感器的腐蚀性能研究

构造了一种用于监测大气腐蚀的金属材料的电化学传感器,分别选用低合金钢和铜导电漆两种具有不同电位的金属材料,基于电偶腐蚀原理组成传感器的两个电极,两个电极之间以薄的有机硅绝缘膜相隔,传感器与大气薄液膜介质形成一个电化学腐蚀系统。在两个金属电极之间有液膜产成时,就会形成一个腐蚀电池,并产生电偶腐蚀电流,通过监测这种电偶电流以反映环境中材料的腐蚀状态。本文采用新型电化学传感器,同时借助电化学工作站和高精度电子天平,研究了绝缘膜厚度、液膜厚度、温度、相对湿度及阴阳极面积比等因素对电偶电流的影响规律,并证实了新型电化学传感器具有很高的灵敏度,可用于薄液膜下大气腐蚀的监测。     

不锈钢包钢在红壤中的电偶腐蚀行为

通过失重法、电化学方法研究了不锈钢包钢在红壤中的电偶腐蚀行为,采用SEM、XRD观察分析试样的表面形貌及腐蚀产物。结果表明:不锈钢-碳钢电偶对的形成加速了阳极金属材料的腐蚀,随着电偶对阴阳极面积比的增加,电偶电流逐渐增大;不锈钢在浸泡45d后基本没有发生腐蚀,而碳钢则发生了极严重的全面腐蚀,腐蚀产物主要为铁的氧化物。     

某核电站凝汽器CPS阴极保护系统的恢复与改造

某核电站的凝汽器水室由多种金属材料组成,在海水作用下会产生严重的电偶腐蚀。为避免铝青铜管板腐蚀,对凝汽器的阴极保护系统进行恢复与改造,改造结果十分理想。     

淹水土壤中碳钢—黄铜电偶腐蚀的研究

1 前言 不同金属在相同土壤条件下的电极电位不同。一旦异种金属发生接触,并通过土壤形成回路,构成电偶电池,电位较负的金属成为阳极,腐蚀速度加快;而电位较正的金属成为阴极,受到保护。电偶腐蚀是埋地金属腐蚀中常见的一种腐蚀形式。牺牲阳极型阴极保护正是运用了电偶腐蚀的特点来达到保护目的的。另外,在土壤腐蚀性研究中,还可以利用电偶电池对阳极的加速腐蚀作用,来快速评判土壤的腐蚀性。不过,目前涉及到土壤中的电偶腐蚀的研究并不多,电偶腐蚀在土壤中表现出的一些特点还有待于进一步了解和探讨。本工作初步研究了碳钢     

镁合金在大气环境中电偶腐蚀行为及规律的研究

在北京大气环境下，研究AM60镁合金和不同金属材料（碳钢、不锈钢、黄铜和铝合金）偶接的电偶腐蚀行为规律。研究表明，镁合金作为阳极发生不同程度的电偶腐蚀，通过1a的北京大气环境下的暴露试验后，AM60镁合金的电偶腐蚀效应由强到弱的顺序为：碳钢、黄铜、不锈钢和铝合金，其中镁合金与LY12铝合金偶接的电偶腐蚀效应最小。通过与其它地区室外暴晒的镁合金电偶腐蚀效应的对比，表明环境因素影响着镁合金的电偶腐蚀效应。同时阴极材料、试验时间、试样尺寸（偶接面积）和试验环境都会对镁合金电偶腐蚀效应产生影响。经1a曝晒的AM60镁合金形成了具有保护性的腐蚀产物层阻碍了腐蚀发展。北京地区高自然降尘量导致金属表面湿润时间加大，从而加速了AM60镁合金的电偶腐蚀。采用XRD方法分析表面的腐蚀产物，用金相显微镜和扫描电镜（SEM）观察试样腐蚀后的表面形貌特征和腐蚀产物的结构，并用与之相连的能谱仪分析腐蚀产物中的元素组成。     

钛合金和铜合金管路电偶腐蚀数值仿真

针对典型船舶海水管路模型,采用以边界元法为基础的数值模拟仿真技术,对TA2钛合金和B10铜合金两种金属材料海水管路模型进行电偶腐蚀数值仿真。通过动电位极化曲线测试法分别测量B10铜镍合金、TA2钛合金在静态以及流态下的极化曲线,以其作为模拟边界条件,分别研究了材料间电偶腐蚀电位和电流密度的分布规律。同时研究了不同管径和海水流速工况下的管路电偶腐蚀规律。结果表明,在TA2和B10组成的电偶体系(面积比1∶1)中,B10作为阳极材料,且电连接处腐蚀最严重,约为自然腐蚀的4倍;电偶腐蚀速率与管径与介质流速都呈正相关关系。     

Cr~(2+)/Cr~(3+)对FLiNaK熔盐体系电偶腐蚀抑制行为及机理研究

利用腐蚀电化学以及浸泡腐蚀实验结果表明,通过向FLiNaK熔盐体系引入Cr~(2+)/Cr~(3+)氧化还原缓冲离子对,可以使不同金属材料在该熔盐体系的电位差缩小乃至消除,并抑制不同金属材料之间的电偶腐蚀。     

湿态电绝缘对电偶腐蚀行为的影响

采用串联不同阻值电阻和3种不同的湿态绝缘材料进行了模拟异种金属电绝缘连接构件的电偶腐蚀实验,研究了湿态电绝缘状态对船体钢-白铜电偶腐蚀的影响。结果表明:绝缘材料在湿态下可成为电子导电的材料,湿态绝缘材料的电阻既包括离子导电引起的离子电阻Ri,还包括电子导电引起的电子电阻Re。湿态电绝缘下的白铜-船体钢电偶对中船体钢的腐蚀行为主要与湿绝缘材料的Re有关。当Re小于1 kΩ时,串联电阻时的电偶电流可高于直接短接时的电偶电流,船体钢的腐蚀速率可高于直接短接时的;当Re大于1 kΩ时,Re越大,电偶电流越小,船体钢的腐蚀速率越低。湿态绝缘材料Re的形成与绝缘材料的材质有关,选择合适的电绝缘材料是防止白铜-船体钢电偶腐蚀的关键。     

基于电偶的大气腐蚀性检测仪的研制及应用

针对大气腐蚀研制了基于电偶的大气腐蚀性检测仪,其对电偶电流进行模拟积分，输出电偶电量值，用来研究金属材料的大气腐蚀性.并用于不同氯离子浓度薄液膜下LY12铝合金大气腐蚀性检测，结果表明该仪器具有较好的性能，可用于现场测试和监测.     

不同镀层的30CrMnSiA高强钢-TA15钛合金电偶腐蚀行为

研究了3.5%NaCl溶液中,镀镍、镀镉钝化、镀锌钝化处理后的高强钢30CrMnSiA与TA15钛合金偶接后的电偶腐蚀行为.试验发现相比于镀镉钝化和镀锌钝化处理,镀镍处理的30CrMnSiA-TA15电偶对电偶腐蚀反应的驱动力最小,电偶电位最正,电偶电流密度最小,耐电偶腐蚀性能最好.采用扫描电镜观察电偶腐蚀后各种镀层的形貌,结果发现:镀镍层腐蚀形态为点蚀,镀镉钝化层会形成微裂纹,镀锌钝化层腐蚀局部呈片状,层层剥落.     

异种金属偶接在高温高酸性环境中的电偶腐蚀行为

模拟150℃,H_2S分压1.0 MPa,CO_2分压1.5 MPa,Cl~-质量浓度200 000mg/L的高温高酸性腐蚀环境,采用高温高压电化学测试技术和浸泡腐蚀试验,研究了镍基合金718分别与低合金钢35CrMo、20CrMnTi和铝合金2A12偶接后的电偶腐蚀行为,并利用扫描电子显微镜(SEM)与X射线能谱仪(EDS)对腐蚀试样的表面形貌及腐蚀产物成分进行分析。结果表明:在模拟高温高酸性工况下,与镍基合金718偶接后金属的电偶腐蚀速率与两偶接材料的电位差呈正相关,而异种金属偶接对腐蚀产物和腐蚀机理没有明显影响。在高酸性腐蚀环境中使用的井下工具结构在设计时应避免电位差过大的镍基合金718-铝合金2Al2异金属发生偶接。     

AZ91D镁合金电偶腐蚀的研究

在自来水和3.5%NaCl溶液中测试了铸造AZ91D镁合金与铝合金、锌合金、Q235碳钢和Cu偶合后的电偶腐蚀行为,研究了腐蚀环境、偶接材料和阴阳极面积比(CAAR)对铸造AZ91D镁合金电偶腐蚀行为的影响。在电偶腐蚀过程中测量溶液的pH值以及电偶腐蚀电流;用失重法计算了铸造AZ91D镁合金的电偶腐蚀速率,利用SEM观察了AZ91D镁合金的腐蚀形貌,并对腐蚀产物进行XRD分析。结果表明,AZ91D镁合金在电偶腐蚀过程中会使溶液的pH值升高,并伴有以Mg(OH)₂为主的腐蚀产物的生成;溶液中Cl^-的存在会加速AZ91D镁合金的电偶腐蚀速率;低氢过电位金属Q235碳钢和Cu对AZ91D镁合金的电偶腐蚀加速效果明显高于中氢过电位金属铝合金和锌合金,偶接材料的极化性能对AZ91D镁合金的电偶腐蚀速率有较大影响。同时,大的阴阳极面积比会加速AZ91D镁合金的电偶腐蚀速率,且AZ91D镁合金的电偶腐蚀电流随阴阳极面积比的增大而呈线性增长趋势。     

不同应力水平下2A12/40CrNiMoA的电偶腐蚀行为及其对材料性能的影响研究

为研究外加应力对金属材料电偶腐蚀行为的影响,采用电化学法和浸泡法研究了不同应力水平下电偶对2A12/40CrNiMoA的电偶腐蚀行为,利用金相显微镜和扫描电镜对试样腐蚀后的表面形貌特征和腐蚀产物的结构进行观察。结果表明,2A12承受的应力水平增大,电偶电流密度增加,电偶腐蚀敏感性提高;无外加应力时,作为阳极的2A12铝合金表面的腐蚀形式是局部的点蚀,并伴有少量晶间腐蚀;外加应力增加到75%σs时2A12铝合金表面腐蚀明显加剧,大量孔蚀相连,形成严重均匀腐蚀。因此,应力对2A12铝合金腐蚀行为有较大影响。根据实验得到的不同腐蚀周期内2A12铝合金的腐蚀特征和质量损失率,建立了腐蚀损伤材料力学性能的预测模型。通过对理论计算和实验测试结果的对比,两者吻合较好,这证明了本模型和方法的可行性。     

5083铝合金与2205不锈钢在天然海水中的电偶腐蚀行为

研究了5083铝合金与2205不锈钢在不同面积比条件下青岛天然海水环境中的电偶腐蚀行为,得到了电偶混合电位和电偶电流。结果表明,2205不锈钢与5083铝合金形成电偶时,由于自腐蚀电位的差值较大,容易造成明显的电偶腐蚀。无论阴阳极面积相等还是在大阴极小阳极的情况下,5083铝合金与2205不锈钢均形成电偶腐蚀,都会加速5083铝合金的腐蚀,2205不锈钢则会受到保护。因此,在海水环境中要避免这两种材料的直接接触,必须采取绝缘防护措施。     

金属材料在天然海水中的腐蚀电位及其变化规律

利用自行研制的多通道电位自动采集装置,测试了多种金属材料在青岛和舟山海水中为期120 d的腐蚀电位,对其在天然海水中的腐蚀电位变化规律及其稳定电位进行分析。结果表明,金属材料在天然海水中浸泡初期变化较快,同种类金属材料变化规律大致相同,不同种类金属材料在天然海水中的腐蚀电位变化规律不同;金属材料在不同海域(青岛和舟山)天然海水中的稳定电偶序大致相同,腐蚀电位从低到高为:镁阳极、铝阳极、铝合金、铸铁、碳钢、低合金钢、铜合金、不锈钢和镍合金。     

实时监测技术研究薄液膜下电偶腐蚀的机理

采用大气腐蚀检测技术(ACM)、零电阻电流技术(ZRA)以及电化学阻抗谱技术(EIS)对2024铝合金与316L不锈钢在薄液膜下的电偶腐蚀行为进行了实时监测。结果表明,电偶腐蚀的过程可分为诱导期、加速期和减速期3个阶段。随着两电极之间距离的减小,电偶腐蚀会快速诱发,且腐蚀速率迅速增加,但电偶腐蚀的加速期变短。