海洋大气环境不锈钢腐蚀的电化学监检测技术研究

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不锈钢是海洋工程中广泛应用的金属材料,但由于海洋大气中的Cl-含量较高,对材料的侵蚀性很强,导致不锈钢构件过快腐蚀和失效现象十分普遍,对我国海洋事业的发展和安全构成威胁,因此,对服役中的构件进行原位监检测和耐蚀性评价,提高不锈钢材料的耐蚀性并延长其使用寿命具有重要的工程意义。本文利用对称电极系统的大气腐蚀检测探头和非对称电极系统的电化学传感器对304SS、2205DSS和316LSS在模拟海洋大气环境中的腐蚀行为进行研究,建立了基于Thevenin电化学等效电路(EEC)模型的电化学噪声数据分析的理论模型,从而得到不同电极系统所测电化学噪声(EN)特征参数与腐蚀速度之间的关系;采用EIS技术对304SS在碱性磷酸盐-钼酸盐溶液中的钝化效果进行了定量评价。Thevenin电化学等效电路模型分析表明:对于对称电极系统,当电极阻抗模值远远大于溶液电阻Rs时,噪声电阻(Rn)、谱噪声电阻(Rsn)和阻抗模值(Z)之间的关系为Rn=Rsn=(?)|Z|,可以作为评价大气腐蚀的指标。对于非对称电极系统,由于Rn、Rsn受Rs以及工作电极和对电极的阻抗模值的影响较大,作为评价腐蚀程度的参数需谨慎。304SS、2205DSS、316LSS的EN检测结果表明:模拟海洋大气环境中不锈钢钝化膜在初期较为完整,腐蚀速率较小;随着Cl-在不锈钢表面不断沉积和侵蚀作用,点蚀开始萌生,腐蚀速率增大。不锈钢表面点蚀萌生的过程是随机的,部分活性蚀孔仍可发生再钝化。不锈钢钝化膜对湿度和Cl-浓度的敏感性很强,随着相对湿度的增加和Cl-浓度的增加,耐蚀性逐渐降低,腐蚀速率逐渐加快。在碱性磷酸盐-钼酸盐钝化液中处理后的304SS表面形成了富含P元素的均匀致密的钝化膜,耐蚀性有所增强,且钼酸盐与磷酸盐在钝化过程中存在协同作用。钝化温度和时间对钝化效果的影响十分显著。
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