超音速电弧喷涂铝涂层在污水储罐中的腐蚀行为研究

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在石油石化产业链中,污水储罐作为污水储存、运输及后处理的重要设施广泛使用,而腐蚀穿孔失效问题严重影响储罐长期、安全运行。针对污水储罐长效防腐问题,本文在阐明穿孔失效机理的基础上,将海水服役性能良好的Al涂层Q235钢引入污水储罐,并针对Al涂层Q235钢孔隙渗透问题提出封孔方法,实现污水储罐Al防腐涂层的制备。为此,本文采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射仪等和室内挂片实验对污水储罐内部水/气界面、水层、水/泥界面、泥层四种典型位置的腐蚀机理进行研究;通过挂片和电化学实验明确Al涂层Q235钢腐蚀失效形式与机理,阐明封孔处理后Al涂层Q235钢耐蚀性提升的机理,为Al涂层Q235钢在污水储罐中的应用提供基础。研究结果表明:污水储罐腐蚀性介质渗入到膜层与储罐内壁之间形成垢下腐蚀,氧浓度差腐蚀与SRB腐蚀共同作用储罐内壁形成局部腐蚀坑,致使位于泥层腐蚀最严重,当腐蚀坑深度达到储罐初始壁厚的65%时,腐蚀坑底部应力水平超过了储罐抗内压强度,储罐刺穿形成腐蚀穿孔。喷涂态Al涂层Q235钢为典型的层状结构,未发生明显氧化,孔隙率约为5.4%,厚度约为60μm。浸泡60天后,铝涂层自腐蚀电流密度为3.54μA/cm2始终低于Q235的腐蚀电流密度4.85μA/cm2,铝涂层保护前后涂层各位置的减薄速率显著降低,铝涂层对基体起到了良好的保护效果,但由于氧浓差腐蚀及孔隙等因素,泥层中服役的涂层腐蚀速率大于氧化膜钝化速率,涂层腐蚀严重,出现局部腐蚀坑、裂纹,发生剥落失效。水玻璃和硅树脂封孔处理后,Al涂层Q235钢孔隙率降低至1.2%和0.7%,且残留的孔隙主要为封闭性孔隙。封孔剂渗入开放性孔隙后对浸入性腐蚀性介质有拦截作用,因此封孔处理后提升了耐蚀性能。经历60天浸泡实验后,水玻璃封孔后的涂层发生轻微腐蚀现象,硅树脂封孔后的涂层未见明显腐蚀现象。由于硅树脂不仅提升了涂层的致密性,而且在Al涂层Q235钢表面形成了一层具有物理屏蔽作用的树脂膜,因此硅树脂封孔后处理对Al涂层Q235钢耐蚀能力提升效果更显著。
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