人工破损有机涂层下碳钢/铜镍合金偶对在静止和流动海水中的腐蚀行为

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海洋工程装备中经常存在异种金属搭接现象,这在严酷的海洋环境中极易引发电偶腐蚀。表面涂覆有机涂层是延缓金属腐蚀最常用的方法之一。有机涂层在海洋环境中会受到各种环境因素的影响,从而导致其性能劣化甚至完全失效。因此,本论文以有机涂层/金属偶对体系为研究对象,开展人工破损有机涂层下碳钢/铜镍合金偶对在静止和流动海水中的浸泡实验,从丝束电极(WBE)电流密度分布与电化学阻抗谱(EIS)演变、涂层阴极剥离、电极表面形貌及单根电极电流密度变化等角度对人工破损有机涂层下碳钢/铜镍合金偶对在海水中的腐蚀行为进行了研究。主要研究结果如下:
  (1)碳钢区域破损涂层样品在静止海水浸泡过程中,缺陷处碳钢电极主要充当阳极被加速腐蚀,而其它电极主要充当阴极在一定程度上被保护。在流动海水中浸泡前186h,缺陷处碳钢电极阳极反应被加速;浸泡186h后,缺陷处和涂层下碳钢电极主要作为阳极,铜镍合金电极主要作为阴极。
  (2)碳钢区域破损涂层样品在静止海水浸泡过程中,碳钢区域涂层的阴极剥离程度明显高于铜镍合金区域,这主要与金属电化学活性及涂层破损位置有关,而其在流动海水中的分析结果与之相反。在大部分浸泡时间里,碳钢区域涂层在流动海水中的阴极剥离程度明显低于其在静止海水中的阴极剥离程度;而铜镍合金区域涂层在流动海水中的阴极剥离程度明显高于其在静止海水中的阴极剥离程度。
  (3)铜镍合金区域破损涂层样品在静止海水中浸泡前186h,缺陷处铜镍合金电极的阳极反应被加速;浸泡186h后,涂层下部分碳钢电极作为阳极被加速腐蚀。在流动海水中浸泡的大部分时间里,涂层下碳钢电极主要作为阳极被加速腐蚀,而缺陷处和涂层下铜镍合金电极主要作为阴极,其原因是流动海水中高溶氧量对阴极还原反应起到促进作用。
  (4)铜镍合金区域破损涂层样品在静止海水浸泡过程中,碳钢区域涂层的阴极剥离程度明显高于铜镍合金区域,这与其在流动海水中的分析结果相反。在大部分浸泡时间里,碳钢区域和铜镍合金区域涂层在流动海水中的阴极剥离程度明显高于其在静止海水中的阴极剥离程度,这与流动海水中高溶氧量促进阴极还原反应有关。
  (5)在静止和流动海水环境中,人工破损有机涂层下碳钢和铜镍合金在电偶腐蚀过程中均存在电化学不均匀性。
  (6)在静止和流动海水环境中,人工破损有机涂层下某些碳钢电极在腐蚀过程中存在极性转换现象,从阴极到阳极极性反转的原因是发生了阳极溶解反应,而从阳极到阴极的极性反转主要归因于FeOOH参与阴极反应。
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