16Mn鋼在模擬海洋環(huán)境中的腐蝕研究

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摘 要本文采用掛片失重法，通過(guò)改變溫度、浸泡狀態(tài)等條件，研究了16Mn 鋼在模擬海洋環(huán)境中的腐蝕狀況；通過(guò)腐蝕速率的測(cè)定及腐蝕形貌的觀察，探討溫度、浸泡狀態(tài)、海水流動(dòng)狀態(tài)等因素對(duì) 16Mn 鋼腐蝕速率的影響。隨著溫度的升高，模擬海水中的氧含量及氧擴(kuò)散速率均增大，16Mn鋼的腐蝕速率逐漸增大。在同一溫度下，動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)條件下試樣的腐蝕速率明顯大于靜態(tài)實(shí)驗(yàn)條件下的腐蝕速率，且在所研究的 5 個(gè)溫度下均表現(xiàn)出這一規(guī)律，這表明，腐蝕介質(zhì)在流動(dòng)狀態(tài)下能加快腐蝕速率。在溫度相同的情況下，處于間浸狀態(tài)的試樣腐蝕速率明顯高于全浸狀態(tài)的試樣，這是由于間浸條件下存在著水分流失與重新獲得、氧氣消耗與再次帶入的循環(huán)過(guò)程，導(dǎo)致腐蝕速率增大，這一變化規(guī)律在所研究的 5 個(gè)溫度下是一致的，這表明設(shè)備的浸泡狀態(tài)也是影響腐蝕快慢的重要因素。關(guān)鍵詞：16Mn 鋼；海水腐蝕；浸泡狀態(tài)；流動(dòng)狀態(tài)ABSTRACTIn this paper, hanging weight-loss method has been employed to study the Corrosion Behavior of 16Mn steel in simulated marine environments by changing the temperature, water status and other factors; through the determination of corrosion rate and corrosion morphology observation to explore the temperature, water status, water flow status and other factors on the impact of corrosion rate to 16Mn steel.With the temperature increasing, the oxygen content of simulation seawater and oxygen diffusion rates are increased, and the 16Mn steel’s corrosion rate is gradually increasing. At the same temperature, dynamic samples corrosion rate is higher than the static conditions, and study in the five temperatures are shown in this law, which shows that the corrosion medium in the state of flow can speed up the corrosion rate. In the same temperature, the corrosion rate of the alternate immersion was significantly higher than the state of the continuous immersion, which is alternate immersion as a result of the existence of water under the conditions of the loss and regain, oxygen consumption and the cycle once again into, resulting in the corrosion rate increases, the changes of the study in the five temperatures are consistent, indicating that the state of immersion is an important factor that impact the equipments’ corrosion speed.Key words: 16Mn steel; seawater corrosion; soaked state; flow state目 錄第一章 緒 論 11. 海洋腐蝕環(huán)境 .11.1 海洋腐蝕的特點(diǎn) 21.2 海水腐蝕的影響因素 41.3 海洋腐蝕環(huán)境的復(fù)雜性 61.4 海水腐蝕的電化學(xué)過(guò)程 62. 低合金鋼的均勻腐蝕機(jī)理 .72.1 金屬在海水中的腐蝕形式 72.2 均勻腐蝕機(jī)理 83. 選題意義及本文的研究?jī)?nèi)容 .9第二章 試驗(yàn)方法 101. 實(shí)驗(yàn)用品 .102. 實(shí)驗(yàn)儀器 .113. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程 .11第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論 131. 失重法測(cè)量腐蝕速率 .131.1 16Mn 鋼腐蝕速率的整體變化情況 .131.2 動(dòng)態(tài)浸泡與靜態(tài)浸泡的比較 141.3 全浸與間浸比較 172. 腐蝕形貌觀察 .19第四章 結(jié) 論 24致 謝 24參考文獻(xiàn) 25緒論0第一章 緒 論海洋占地球表面積的 71%，海洋中蘊(yùn)藏著巨大的石油、天然氣等資源財(cái)富，因此海洋資源開發(fā)具有極其廣闊的前景。隨著二十一世紀(jì)能源危機(jī)的來(lái)臨，世界各國(guó)政府更加重視海洋資源的開發(fā)與利用，各國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略開始從陸地轉(zhuǎn)向海洋，海洋石油、天然氣開發(fā)迅速崛起。由于海洋環(huán)境的嚴(yán)酷性和復(fù)雜性，海洋腐蝕一直是困擾海洋石油開發(fā)的重大難題 [1-3]。腐蝕不僅僅造成材料的浪費(fèi)，同時(shí)因設(shè)備破環(huán)、維護(hù)迫使停工停產(chǎn)而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，更嚴(yán)重的是因腐蝕而造成油、氣泄漏而引發(fā)災(zāi)難性事故。全世界每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 6000 億至 12000 億美元，占各國(guó)國(guó)民生產(chǎn)總值的 2%～4% [4]，比綜合自然災(zāi)害( 即地震、臺(tái)風(fēng)、水災(zāi)等 )造成的損失總和的 6 倍還多。所以國(guó)家和石油、天然氣開采部門對(duì)此十分重視，多次專門立項(xiàng)研究海上石油開發(fā)過(guò)程中的腐蝕與防護(hù)問(wèn)題，海洋腐蝕已成為一個(gè)亟待解決的世界性問(wèn)題 [5,6]。隨著海洋資源開發(fā)的不斷深入，人們希望能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)鋼材腐蝕狀態(tài)和預(yù)測(cè)不同海域、海洋環(huán)境條件下鋼材的腐蝕速度，為海洋工程設(shè)施提供依據(jù)。然而，海洋腐蝕環(huán)境極其復(fù)雜，不僅不同海域金屬的腐蝕速度不同，即使在同一海域中，同一金屬在不同的季節(jié)腐蝕速度也有差異。因此，研究金屬在海洋環(huán)境中—海洋大氣、飛濺區(qū)、潮差區(qū)和全浸區(qū)的腐蝕性能，了解其在不同環(huán)境中的耐蝕性能和腐蝕規(guī)律，對(duì)于合理選用材料，提供相應(yīng)的防護(hù)措施，控制其在海洋環(huán)境中的腐蝕速度，延長(zhǎng)設(shè)備、構(gòu)件的使用受命，減少腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失不僅具有深刻的理論意義，而且具有重要的應(yīng)用價(jià)值，已成為國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn) [7-9]。1. 海洋腐蝕環(huán)境海洋環(huán)境是一個(gè)特定而極為復(fù)雜的腐蝕環(huán)境，海水中含有各種鹽分，是自然界中數(shù)量最大、腐蝕性非常強(qiáng)的天然電解質(zhì)，因此大多數(shù)常用的金緒論1屬結(jié)構(gòu)材料在海水中會(huì)遭受均勻腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、沖擊腐蝕、空泡腐蝕、電偶腐蝕、腐蝕疲勞等不同程度的破壞。海水中含有很多自由離子，含鹽量很高，正常海水的鹽度一般在 32‰到 37.5‰之間，通常取鹽度35‰(相應(yīng)的氯度為 19‰)作為大洋性海水的鹽度平均值。另外，海水溫度、溶氧量、被腐蝕物與海水的相對(duì)位置、海水流速及海洋生物等諸多因素對(duì)海水腐蝕都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的影響甚至是交互影響 [3,9]。1.1 海洋腐蝕的特點(diǎn)從腐蝕的角度來(lái)看，將海洋環(huán)境劃分為五個(gè)不同特性的腐蝕區(qū)帶：海洋大氣區(qū)、浪花飛濺區(qū)、潮差區(qū)、海水全侵區(qū)和海底泥土區(qū)。不同的材料在同一區(qū)帶的腐蝕程度不同，即使同一種材料，在不同的海洋環(huán)境中的腐蝕規(guī)律也完全不同 [3]。各腐蝕區(qū)帶的腐蝕速率曲線見圖 1-1[7]。(1)海洋大氣區(qū)。位于此位置的金屬不接觸海水，始終處于海洋大氣的腐蝕環(huán)境中，與內(nèi)陸大氣相比，海洋大氣中含有較多的海鹽粒子，濕度大，紫外線強(qiáng)。影響海洋大氣區(qū)腐蝕的主要因素是沉積在金屬表面的鹽粒和鹽霧的數(shù)量，由于海鹽吸濕性強(qiáng)，易在金屬表面形成含鹽液膜，因此海洋大圖 1-1 工程鋼樁在海洋不同區(qū)帶腐蝕曲線圖緒論2氣比內(nèi)陸大氣腐蝕性大得多。鹽的沉積因地理位置、風(fēng)浪條件、距海面高度、深入內(nèi)陸距離、暴曬時(shí)間、雨量、氣候變化等條件而異，一般來(lái)說(shuō)，其腐蝕速率為內(nèi)陸大氣腐蝕的 2~5 倍，熱帶海洋大氣腐蝕較強(qiáng)，溫帶次之，兩極最小 [10]。(2)浪花飛濺區(qū)。屬于海洋大氣與海水交換的界面區(qū)，海水飛濺，金屬互干互濕，風(fēng)吹雨淋加之日光照曬，溫度較高，氧的供給充分，結(jié)構(gòu)表面幾乎經(jīng)常被飽和充氧海水所濕潤(rùn)，因此腐蝕相當(dāng)強(qiáng)，在這個(gè)區(qū)沒有海生物玷污，在高速水流沖擊下能產(chǎn)生腐蝕和磨蝕的共同作用，加劇飛濺區(qū)的破壞。對(duì)一些材料，特別是鋼，在飛濺區(qū)的腐蝕，是所有海洋區(qū)域腐蝕最嚴(yán)重的區(qū)域，保護(hù)膜和護(hù)層容易破壞，油漆容易脫落。(3)潮汐區(qū)。處于漲潮的高潮位到退潮的低潮位之間的區(qū)域。在我們一般的印象中，這個(gè)區(qū)域由于海水的漲落，干濕交替，腐蝕一定會(huì)相當(dāng)嚴(yán)重，但事實(shí)卻恰恰相反，鋼鐵在這部份的腐蝕比全浸于海水中的部分還要輕得多。這種腐蝕輕的原因有各種解釋。一般認(rèn)為，對(duì)于鋼樁，由于同時(shí)處于潮差區(qū)與全浸區(qū)，形成了宏觀電池，潮汐區(qū)部分為宏觀電池的陰極，因而腐蝕較輕。(4)海水全浸區(qū)。位于平均低潮位下部。此區(qū)又分為淺海區(qū)和深海區(qū)。淺海區(qū)，海水供氧較充分，接近飽和，生物活性大，海洋生物附著嚴(yán)重，溫度較深水區(qū)高，所以，腐蝕速率較深海區(qū)大。隨深度增加，海水含氧量、溫度、污染程度均下降，腐蝕速率減小。深海區(qū)，隨深度增加，海水溶氧量先減后增，在 600 米深處最少，約為 0.2mL/L，這樣的含氧量也足以引起某種程度的腐蝕。深海區(qū)溫度低，接近 0℃，水流速低，pH 值降低，深海區(qū)很難形成鈣質(zhì)沉淀層。深海區(qū)腐蝕較淺海區(qū)要小。(5)海泥區(qū)。海泥區(qū)中由于溶解氧極少，在一般的海洋構(gòu)筑物中是腐蝕較輕的部位，特別是海底 1m 以下的深處，其腐蝕更為輕微 [5,7]。此外，氣溫、水溫、降水、霧、潮汐、海浪、潮流、鹽度、pH 值、溶緒論3解氧、附著生物、污染程度、流速等因素也都與腐蝕有著密切關(guān)系。同時(shí)，海洋環(huán)境對(duì)材料的破壞不僅是其中某個(gè)因子的單獨(dú)作用，而是幾種因子以至于整個(gè)腐蝕環(huán)境相互作用的結(jié)果。1.2 海水腐蝕的影響因素海水是一種復(fù)雜的多種鹽類的平衡溶液，海水中還含有生物、懸浮泥砂、溶解的氣體、腐敗的有機(jī)物質(zhì)及污染物等，因此金屬的腐蝕行為與這些因素的綜合作用密切相關(guān)。一般情況下，低合金鋼在海水中的腐蝕過(guò)程受到以下多方面因素的影響：(1)含鹽量海水中含鹽量增加，水的電導(dǎo)率增加，而溶氧量降低。隨著鹽濃度的增加，氯含量也增加，促進(jìn)了陽(yáng)極反應(yīng)。而當(dāng)含鹽量達(dá)到一定值時(shí)腐蝕速率反而會(huì)降低，這是由于隨著水中鹽濃度增加，溶氧量降低所致。所以在某一含鹽量時(shí)存在一個(gè)腐蝕速率的最大值，而海水的含鹽量正好接近于鋼的腐蝕速率最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的含鹽量 [4]。(2)溶氧量在恒溫海水中隨溶解氧濃度的增加，氧擴(kuò)散到金屬表面的含量及氧的陰極去極化速率也增加，從而導(dǎo)致腐蝕速率增加。海水中溶氧量隨季節(jié)溫度的變化而變化。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)海水中含氧量達(dá)到一定量，含氧量的有限變化對(duì)鋼的腐蝕速率不足以產(chǎn)生明顯的影響。因?yàn)榇藭r(shí)腐蝕電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的電子轉(zhuǎn)移步驟對(duì)腐蝕速率的影響開始起主要作用。(3)溫度的影響海水溫度隨地理位置、季節(jié)和深度有較大變化。海水溫度對(duì)金屬材料的腐蝕具有雙重影響。一方面溫度升高擴(kuò)散加快，電導(dǎo)率增大，電化學(xué)反應(yīng)加快，腐蝕加速；另一方面，溫度升高，海水中溶氧量降低，并促進(jìn)鈣質(zhì)沉淀層形成，可減緩腐蝕。一般來(lái)說(shuō)，前者的作用大于后者，因此通常隨海水溫度升高，腐蝕速率增加 [3]。緒論4表層海水溫度可由 12℃增加到 35℃，隨海水深度增加，水溫下降。表層海水溫度還隨季節(jié)而周期性交化，海底水溫變化很小。在密閉體系中，溫度升高時(shí)，水中的氧并不減少。因此，隨溫度上升腐蝕速率直線增加。但在開放體系中，溫度上升時(shí)水中含氧量逐漸降低，當(dāng)溫度上升到80～90℃時(shí)腐蝕速率明顯降低。(4)pH 值的影響一般說(shuō)來(lái)，海水的 pH 值升高，有利于抑制海水對(duì)鋼的腐蝕。另外，盡管表層海水的 pH 值比深海高，但由于表層海水含氧量比深處海水高，所以表層海水對(duì)金屬的腐蝕性比深處海水大。海水的 pH 值主要影響鈣質(zhì)水垢沉積，從而影響到海水的腐蝕性。因?yàn)樵诤Ｋ?pH 值條件下，海水中的碳酸鹽一般達(dá)到飽和，pH 值即使變化不大也會(huì)影響到碳酸鈣水垢的沉淀。PH 值升高，容易形成鈣沉積層，海水腐蝕性減弱。在施加陰極保護(hù)時(shí)，陰極表面處海水 pH 值升高，很容易形成這種沉積層，這對(duì)陰極保護(hù)是有利的。(5)氧化還原電位的影響氧化還原電位可以反映海水的氧化還原性能。它的測(cè)量多采用鉑電極(或鈀、金等 )作為指示電極，甘汞電極 Ag-AgCl 電極作為參比電極。鉑電極測(cè)得的電位是一種“ 混合電位 ”，是由幾個(gè)氧化還原電對(duì)共同作用的結(jié)果。在海水介質(zhì)中，由于各種氧化還原體的濃度都很小，不可能某一對(duì)起決定作用。海水氧化還原模型中指出，水體中氧化還原過(guò)程的主要參與元素為碳、氮、氧、硫、鐵、錳等。(6)流速的影響海水的流速以及波浪都會(huì)對(duì)腐蝕產(chǎn)生影響。從靜止到有一定的流速，開始時(shí)，隨流速增加，氧擴(kuò)散加速，陰極過(guò)程受氧的擴(kuò)散控制，腐蝕速度增大；但對(duì)在海水中能鈍化的金屬則不然，一定的流速能促進(jìn)鐵、鎳合金和高鉻不銹鋼的鈍化，因而提高了耐蝕性。隨流速的進(jìn)一步增加，供氧充緒論5分，陰極過(guò)程受氧的還原控制，腐蝕速度相對(duì)穩(wěn)定；當(dāng)流速超過(guò)某一臨界流速時(shí)，金屬表面的腐蝕產(chǎn)物膜被沖刷掉，腐蝕速度急劇增加。當(dāng)海水中含有懸浮的固體顆粒時(shí)，高的海水流速由于介質(zhì)的摩擦、沖擊等機(jī)械力的作用，還會(huì)造成磨蝕、沖蝕和空蝕。1.3 海洋腐蝕環(huán)境的復(fù)雜性影響海洋石油平臺(tái)用鋼、海洋船舶材料腐蝕的因素具有多元性、復(fù)雜性及可變性的特點(diǎn)，導(dǎo)致材料的腐蝕問(wèn)題復(fù)雜化，致使許多研究者無(wú)從下手，至今尚有不少腐蝕現(xiàn)象不能解釋，許多腐蝕機(jī)理未能搞清楚。這種復(fù)雜情況主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)鋼在海水環(huán)境中的腐蝕行為，是材質(zhì)與海水的化學(xué)、物理、生物等因素綜合作用的結(jié)果。許多影響因素同時(shí)存在，互相關(guān)聯(lián)。(2)海洋約占地球表面 70.9%，不同海域，不同地點(diǎn)環(huán)境因素有差異，特別是波浪、潮流、海生物污損、碳酸鹽沉淀物等因素，各地差異更大，對(duì)鋼腐蝕將產(chǎn)生重大影響。(3)在同一地點(diǎn)不同的海洋腐蝕區(qū)帶，影響材料腐蝕的環(huán)境因素及腐蝕機(jī)制發(fā)生變化，使材料的腐蝕行為也發(fā)生變化。(4)影響材料腐蝕的許多環(huán)境因素，隨時(shí)間發(fā)生變化，對(duì)材料的腐蝕過(guò)程產(chǎn)生影響，致使材料的短時(shí)間腐蝕行為與長(zhǎng)時(shí)間的腐蝕行為發(fā)生變化。(5)海洋被污染后，海洋環(huán)境因素更加復(fù)雜化，將影響材料的腐蝕機(jī)制及腐蝕行為。(6)海洋腐蝕與防護(hù)還包括材料在深海中的腐蝕，在脫氣、脫鹽海水中的腐蝕等 [11-13]。1.4 海水腐蝕的電化學(xué)過(guò)程海水是一種含有多種鹽類的電解質(zhì)溶液，并溶解一定的氧氣，這就決定了大多數(shù)金屬在海水中腐蝕的電化學(xué)特征。因此電化學(xué)腐蝕的基本規(guī)律適用于海水腐蝕 [14]。然而海水有其自身的特點(diǎn)，因此海水腐蝕的電化學(xué)過(guò)緒論6程也必然具有相應(yīng)的特性：(1)大多數(shù)金屬海水腐蝕的陽(yáng)極極化阻滯很小。原因是海水中的氯離子等鹵素離子能阻礙和破壞金屬的鈍化，海水腐蝕的陽(yáng)極過(guò)程較易進(jìn)行。海水中的氯離子含量很高(氯度為 19‰)氯離子的破壞作用有：1)破壞氧化膜，氯離子對(duì)氧化膜的滲透破壞作用以及對(duì)膠狀保護(hù)膜的節(jié)膠破壞作用；2)吸附作用，氯離子比某些鈍化劑更容易吸附；3)電場(chǎng)效應(yīng)，氯離子在金屬表面或薄的鈍化膜上吸附，形成強(qiáng)電場(chǎng)，使金屬離子易于溶出；4)形成絡(luò)合物，氯離子和金屬可生成氯的絡(luò)合物，加速金屬溶解。以上這些作用都能減少陽(yáng)極極化阻滯，造成海水對(duì)金屬的高腐蝕性。(2)海水腐蝕的陰極去極化劑是氧，陰極過(guò)程是腐蝕反應(yīng)的控制性環(huán)節(jié)。在海水的 pH 條件下，除 Mg 以外的絕大多數(shù)金屬在海水中的腐蝕是依靠氧去極化反應(yīng)進(jìn)行的。盡管表層海水被氧所飽和，但氧通過(guò)擴(kuò)散層到達(dá)金屬表面的速度卻是有限的，它通常小于氧還原的陰極反應(yīng)速度。在靜止?fàn)顟B(tài)或海水以不大的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，陰極過(guò)程一般被氧到達(dá)金屬表面的速度控制。所以一切有利于供氧的條件，如海浪、飛濺、增加流速，都會(huì)促進(jìn)氧的陰極去極化反應(yīng)，加速金屬的腐蝕 [23-26]。(3)海水腐蝕的電阻性阻滯很小，異種金屬的接觸能造成顯著的腐蝕效應(yīng)。海水具有良好的導(dǎo)電性。和大氣及土壤腐蝕相比，在海水中不同種類金屬接觸所構(gòu)成的腐蝕宏電池，其作用將更強(qiáng)烈，影響范圍更遠(yuǎn) [15,16]。2. 低合金鋼的均勻腐蝕機(jī)理2.1 金屬在海水中的腐蝕形式金屬結(jié)構(gòu)材料在海水中遭受的腐蝕形式主要包括均勻腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、沖擊腐蝕、電偶腐蝕等。(1)均勻腐蝕?；钚暂^大且在海水中不鈍化的金屬發(fā)生均勻腐蝕。全面腐蝕有一定的不均勻性，通常全面腐蝕可視為均勻腐蝕?？刹捎镁鶆蚋g速率（失重或失厚）來(lái)表示腐蝕進(jìn)行的快慢。全面腐蝕往往造成金屬的大緒論7量損失，但從技術(shù)上來(lái)看，這類腐蝕并不可怕，一般不會(huì)造成突然事故。其腐蝕速率容易進(jìn)行預(yù)定和預(yù)測(cè)，在工程設(shè)計(jì)時(shí)可預(yù)先考慮應(yīng)有的腐蝕余量。(2)點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕又可以細(xì)分為小孔腐蝕和坑腐蝕。點(diǎn)蝕是使金屬表面形成針狀坑點(diǎn)，并在適宜的環(huán)境中，會(huì)從表面向內(nèi)不斷擴(kuò)展形成孔穴，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成穿透孔洞，而材料的均勻腐蝕（減薄量）則不太明顯。如果腐蝕孔徑較大深度較淺，并且腐蝕孔相互連接在一起，就形成了坑腐蝕 [5]。(3)縫隙腐蝕。縫隙腐蝕發(fā)生時(shí)，或異種金屬間或金屬與非金屬間存在縫隙，使得有關(guān)物質(zhì)的遷移受到阻抑，從而形成濃差電池，在縫隙內(nèi)或其附近產(chǎn)生的一種局部腐蝕。一般情況下，縫隙外的金屬表面的腐蝕比較輕微。在實(shí)際情況中，縫隙的產(chǎn)生可以是鋼、鋁合金表面沉積物、腐蝕產(chǎn)物或其它物質(zhì)所形成。另外，在器件的接頭、焊接處也會(huì)存在縫隙。(4)電偶腐蝕。電偶腐蝕又稱為接觸腐蝕或異金屬腐蝕。在電解質(zhì)溶液中，當(dāng)兩種金屬或合金相接處時(shí)，電位較負(fù)的賤金屬腐蝕被加速，而電位較正的貴金屬收到保護(hù)，這種現(xiàn)象叫做電偶腐蝕 [3,7]。2.2 均勻腐蝕機(jī)理在全浸腐蝕實(shí)驗(yàn)中，試樣腐蝕的機(jī)理為氧還原腐蝕或稱為氧去極化腐蝕，在中性溶渡中，腐蝕發(fā)生時(shí)：陽(yáng)極反應(yīng)為：Fe→Fe 2++2e；陰極反應(yīng)為：O 2+2H20+4e→40H -；Fe2+以 Fe(OH)2 的形式繼續(xù)被氧化、脫水形成 FeOOH 和 Fe3O4。由于內(nèi)層 Fe3O4 比較致密，因此它將逐漸阻礙氧的擴(kuò)散，從而使得銹層有減緩腐蝕速度的作用。隨著腐蝕的進(jìn)行，原來(lái)溶解在電解質(zhì)溶液中的氧不斷消耗，必須從來(lái)自空氣中的氧進(jìn)行補(bǔ)充。因此，氧從空氣中進(jìn)入溶液并遷移到陽(yáng)極表面發(fā)生還原反應(yīng)，這一過(guò)程包括一系列步驟：(1)氧穿過(guò)空氣/液界面進(jìn)入溶液；緒論8(2)在溶液對(duì)流作用下，氧遷移到陰極表面附近；(3)在擴(kuò)散層范圍內(nèi)，氧在濃度梯度作用下擴(kuò)散到陰極表面；(4)在陰極表面氧分子發(fā)生還原反應(yīng)，也包括氧的離子化反應(yīng)。大量實(shí)驗(yàn)證明：在這四個(gè)步驟中，步驟(1)和(2) 一般不成為控制步驟，多數(shù)情況下(3) 為控制步驟，即：氧向電極表面的擴(kuò)散決定了整個(gè)吸氧腐蝕過(guò)程的速度。因此，凡是影響氧擴(kuò)散速率的因素都對(duì)低合金鋼的腐蝕速率有影響，如原始溶液中氧的濃度、溫度、溶液攪拌和流速等。另外，影響合金鋼腐蝕速率的因素還有電解質(zhì)溶液的鹽濃度 [17]。3. 選題意義及本文的研究?jī)?nèi)容二十一世紀(jì)，海洋將成為決定我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力極其重要的因素。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，海洋開發(fā)需要大量使用各種結(jié)構(gòu)和功能材料，并由此而面臨著嚴(yán)峻的海洋腐蝕和防護(hù)問(wèn)題。海洋對(duì)于大多數(shù)金屬材料來(lái)說(shuō)是一個(gè)十分嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境，海洋用材料的防腐問(wèn)題已成為當(dāng)前急需解決的技術(shù)難題。因此，研究鋼材在海洋環(huán)境中的腐蝕行為、規(guī)律及影響因素，為減緩海水腐蝕、深入開發(fā)海洋資源具有重要的意義。本文將在模擬海洋環(huán)境條件下，采用掛片失重法研究溫度、浸泡狀態(tài)、海水流動(dòng)狀態(tài)等因素對(duì) 16Mn 鋼腐蝕速率的影響，通過(guò)分析各種因素對(duì)16Mn 鋼腐蝕速率的影響，系統(tǒng)研究其在不同環(huán)境中的耐蝕性能和腐蝕規(guī)律，為合理選用材料，提供相應(yīng)的防護(hù)措施，控制鋼材在海洋環(huán)境中的腐蝕速度，延長(zhǎng)設(shè)備、構(gòu)件的使用受命提供一定的依據(jù)。試驗(yàn)方法0第二章 試驗(yàn)方法海水的溫度、流動(dòng)狀態(tài)、浸泡狀態(tài)、溶解氧及含鹽量等因素都會(huì)對(duì)海洋鋼結(jié)構(gòu)物的腐蝕產(chǎn)生影響。本文采用掛片失重法通過(guò)改變溫度、浸泡狀態(tài)等條件，模擬海洋浪花飛濺區(qū)、潮差區(qū)和海水全浸區(qū)的腐蝕條件，研究了16Mn 鋼在模擬海水中的腐蝕狀況，通過(guò)觀察不同腐蝕條件下的腐蝕形貌及測(cè)定不同腐蝕條件下的腐蝕速率，探討了溫度、浸泡狀態(tài)、海水流動(dòng)狀態(tài)等因素對(duì)16Mn鋼腐蝕速率的影響，以期為合理選擇海洋結(jié)構(gòu)材料及減緩海洋腐蝕提供一定的幫助。1. 實(shí)驗(yàn)用品NaCl，分析純；MgCl 2，分析純；MgSO 4，分析純； CaSO4，分析純；K2SO4，分析純；鹽酸，34.46%分析純；丙酮，分析純；無(wú)水乙醇，分析純。模擬海水的成分：100g 海水中含：NaCl， 2.7213g；MgCl，20.3807g；MgSO 4，0.1658g ；CaSO 4，0.1260g；K2SO4，0.0863g 。16Mn 鋼片，標(biāo)準(zhǔn)尺寸約為 38mm×10mm×2mm。試驗(yàn)方法1圖 2-1 DXF—4 型多功能銹蝕儀2. 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器主要包括：DXF—4 型多功能銹蝕儀，如圖 2-1 所示，半微量分析天平，數(shù)碼相機(jī)，金相顯微鏡，鑷子，燒杯，去離子水。3. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程本腐蝕試驗(yàn)在DXF—4型多功能銹蝕儀（如圖1）中進(jìn)行，儀器的四個(gè)玻璃缸分別進(jìn)行同一溫度下的不同條件的實(shí)驗(yàn)，從左到右實(shí)驗(yàn)條件依次為：動(dòng)態(tài)全浸，靜態(tài)全浸，動(dòng)態(tài)間浸，靜態(tài)間浸。1.試樣的準(zhǔn)備：依次用粒度為380#、800#、1000#、1500#、2000#的耐水砂紙打磨試樣，測(cè)量其表面尺寸，然后依次無(wú)水乙醇清洗，丙酮去油，無(wú)水乙醇清洗，冷風(fēng)干燥，分析天平稱重。2.腐蝕實(shí)驗(yàn) [6,10-13]：試樣垂直懸掛浸泡于裝有模擬海水的玻璃容器內(nèi)模擬海水的成分為：每100g海水中含NaCl--2.7213g ， MgCl2--0.3807g，MgSO 4--0.1658g，CaSO 4--0.1260g，K 2SO4--0.0863g。測(cè)量的溫度范圍從室溫到45℃，每隔5℃測(cè)量一組，腐蝕時(shí)間設(shè)定為12小時(shí)。全浸組試樣連續(xù)浸泡在溶液中12小時(shí)，間浸組試樣浸泡2小時(shí)，取出2小時(shí)，如此循環(huán)3次，共12小時(shí)；靜態(tài)組溶液靜置，動(dòng)態(tài)組用攪棒攪拌。試樣在容器內(nèi)的間距要在1cm以上。試驗(yàn)溶液用去離子水配制，溶液每次試驗(yàn)更換。3.試樣的處理和儀器的清洗：將試樣依次用棉球擦拭去除表面浮銹，除銹液除銹（除銹液采用500mL鹽酸+500mL 蒸餾水 +20g六次甲基四胺 [9-11]，室溫下將銹除凈為止，同時(shí)用未腐蝕的鋼樣校正除銹液對(duì)鋼基體的腐蝕），無(wú)水乙醇清洗兩次，冷風(fēng)迅速吹干干燥，用析天平稱重。將用過(guò)的模擬海水倒掉，清洗容器和儀器，整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過(guò)失重計(jì)算腐蝕速率，計(jì)算公式為 [3]：試驗(yàn)方法2V=△W/St （2-1）式中△W=∣W-W 0∣為失重量（ g），S 為試樣表面積 (m2)，t 為腐蝕時(shí)間(h)，本實(shí)驗(yàn)中為12h。5.每個(gè)缸懸掛三個(gè)試樣，其中兩個(gè)用于失重法測(cè)量腐蝕速率，一個(gè)用于腐蝕后表觀形貌的觀察。觀察腐蝕形貌用金相顯微鏡放大，觀察，用數(shù)碼相機(jī)拍照 [10,17]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論0第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論16Mn 鋼為低合金鋼，它在海水中不發(fā)生鈍化，陽(yáng)極極化率很小，腐蝕過(guò)程由氧擴(kuò)散控制 [3,14]，凡是影響氧擴(kuò)散速率的因素都對(duì)低合金鋼的腐蝕速率有影響，如原始溶液中氧的濃度、溫度、溶液攪拌和流速等，都會(huì)影響16Mn 鋼在海水中的腐蝕速率。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)中各實(shí)驗(yàn)條件的改變從根本上說(shuō)都是改變腐蝕環(huán)境中的氧擴(kuò)散狀況。1. 失重法測(cè)量腐蝕速率1.1 16Mn 鋼腐蝕速率的整體變化情況由失重法得到 16Mn 鋼在不同腐蝕條件下的平均腐蝕速率數(shù)據(jù)見表 3-1，隨溫度變化的腐蝕速率曲線如圖 3-1 所示。表 3-1 各條件下的腐蝕速率數(shù)據(jù)表溫度/℃ 動(dòng)態(tài)全浸 靜態(tài)全浸 動(dòng)態(tài)間浸 靜態(tài)間浸24 0.737395 0.124505 0.982692 0.45260830 0.807381 0.157812 1.594798 1.08887935 0.972585 0.160373 2.121977 1.36351140 1.381285 0.248323 3.009667 1.65787845 1.456759 0.293839 3.074844 1.787398由表 3-1 中的數(shù)據(jù)可以看出，在 4 種四種腐蝕條件下，隨著溫度的升高，腐蝕速率均逐漸增大。對(duì)比不同溫度下可以看出，4 種四種腐蝕條件下，45℃下 16Mn 鋼的腐蝕速率是 24℃下腐蝕速率的 2 至 4 倍不等，這說(shuō)明溫度對(duì)腐蝕速率的影響比很大。在同一溫度下，動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)條件下試樣的腐蝕速率明顯大于靜態(tài)實(shí)驗(yàn)條件下的腐蝕速率，且在所研究的 5 個(gè)溫度下均表現(xiàn)出這一規(guī)律，這表明腐蝕介質(zhì)在流動(dòng)狀態(tài)下能加快腐蝕速率。在溫度相同的情況下，處于間浸狀態(tài)的試樣腐蝕速率明顯高于全浸狀態(tài)的試樣，這一變化規(guī)律在所研究的 5 個(gè)溫度下是一致的，這表明試樣的浸泡狀態(tài)也是影響腐蝕速率的重要因素。從圖 3-1 的曲線我們可以更直觀的看出腐蝕速率隨溫度、流動(dòng)條件、浸實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論1泡條件的變化規(guī)律?？梢钥闯?，動(dòng)態(tài)間浸條件下，16Mn 鋼的腐蝕速率最大，其次是靜態(tài)間浸，然后是動(dòng)態(tài)全浸，靜態(tài)全浸條件下的腐蝕速率最小。造成這種結(jié)果的原因主要是腐蝕介質(zhì)中氧含量和氧擴(kuò)散條件的變化。溫度升高促進(jìn)了氧的擴(kuò)散，同時(shí)使溶液的電導(dǎo)率增大，電化學(xué)反應(yīng)加快，所以腐蝕速率都隨著溫度的升高而增大 [15-18]；與靜態(tài)實(shí)驗(yàn)相比，動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)由于攪拌的作用，試樣表面供氧量充足，同時(shí)由于攪拌導(dǎo)致氧的遷移速度也會(huì)增大，加快了陰陽(yáng)極反應(yīng)，從而使腐蝕速率加快；與全浸實(shí)驗(yàn)相比，間浸實(shí)驗(yàn)由于在空氣中懸掛的過(guò)程中，試樣表面的液體蒸發(fā)，鹽濃度不斷增大，同時(shí)氧含量也增大，腐蝕加??；而靜態(tài)全浸時(shí)腐蝕介質(zhì)中的氧含量?jī)H是溶液中的溶解氧，所以腐蝕速率最小。圖 3-1 不同腐蝕條件下平均腐蝕速率隨溫度的變化曲線1.2 動(dòng)態(tài)浸泡與靜態(tài)浸泡的比較在浸泡狀態(tài)均為全浸的情況下，動(dòng)態(tài)條件與靜態(tài)條件腐蝕速率隨溫度00.511.522.533.520 25 30 35 40 45 50溫 度 /℃腐蝕速率/g/(m2*h)動(dòng) 態(tài) 全 浸靜 態(tài) 全 浸動(dòng) 態(tài) 間 浸靜 態(tài) 間 浸實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論2的變化曲線如圖 3-2 所示。圖 3-2 全浸條件下動(dòng)態(tài)與靜態(tài)的腐蝕速率對(duì)比從圖中我們可以看出，動(dòng)態(tài)全浸與靜態(tài)全浸的相比較，動(dòng)態(tài)全浸條件下的腐蝕速率明顯大于靜態(tài)全浸條件下的腐蝕速率。此外，我們還可以看出，靜態(tài)全浸腐蝕速率隨溫度的升高腐蝕速率增加緩慢，而動(dòng)態(tài)全浸條件即使在室溫時(shí)腐蝕速率也比較大；在 40℃以下，隨著溫度的升高，腐蝕速率的變化比靜態(tài)全浸條件下快的多，40℃以后，增幅變緩。由于流速直接影響金屬表面的供氧情況，流速增大，到達(dá)金屬表面的溶氧量增大，增加了耗氧腐蝕的極限電流密度。本實(shí)驗(yàn)研究的 16Mn 鋼為非鈍化金屬，對(duì)于非鈍化金屬，極限電流增加使腐蝕速率增加 [19]。另外，由于本實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)條件時(shí)海水流動(dòng)速度較大，海水沖刷作用較強(qiáng)，腐蝕產(chǎn)物容易被沖刷而進(jìn)入溶液，進(jìn)而增加了溶液中的固體顆粒，使磨蝕增加，使總的腐蝕速率大大增加。00.20.40.60.811.21.41.620 25 30 35 40 45 50溫 度 /℃腐蝕速率/g/(m2*h)動(dòng) 態(tài) 全 浸靜 態(tài) 全 浸實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論3在 40℃處出現(xiàn)了拐點(diǎn)，當(dāng)溫度低于 40℃腐蝕速率隨溫度的變化非常明顯，而當(dāng)溫度高于 40℃時(shí)，變化速率明顯減小，其原因是：溫度較低時(shí)由于攪拌的作用，試樣表面供氧量充足，而由于反應(yīng)溫度較低，反應(yīng)活性低，腐蝕電流密度較小，電化學(xué)反應(yīng)速率較小，隨著溫度的升高電化學(xué)反應(yīng)速度加快，所以腐蝕速率增幅較大；溫度升高到一定程度，腐蝕速率已增大到一定程度，而試樣表面的氧含量并沒有大幅增加，供氧量相對(duì)不足，所以腐蝕速度隨溫度的增幅變小。而靜態(tài)條件下，金屬表面供氧不足，腐蝕速度由氧到達(dá)金屬表面的速度控制，溫度低時(shí)擴(kuò)散慢，腐蝕速率??；隨著溫度的升高，擴(kuò)散加快，電導(dǎo)率增大，電化學(xué)反應(yīng)加快，所以腐蝕加速。但是，隨溫度升高，氧擴(kuò)散速度增加有限，所以腐蝕速率增加緩慢。圖 3-3 間浸組動(dòng)態(tài)與靜態(tài)腐蝕速率對(duì)比間浸組的動(dòng)態(tài)與靜態(tài)的比較如圖 3-3。由圖可見，動(dòng)態(tài)間浸的腐蝕速率00.511.522.533.520 25 30 35 40 45 50溫 度 /℃腐蝕速率/g/(m2*h)動(dòng) 態(tài) 間 浸靜 態(tài) 間 浸實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論4大于靜態(tài)間浸的腐蝕速率；靜態(tài)間浸與動(dòng)態(tài)間浸隨溫度的升高腐蝕速率的變化都非常明顯，且曲線變化趨勢(shì)相近，幾乎平行；腐蝕速率在溫度較高時(shí)增幅變緩。間浸組為浸泡兩個(gè)小時(shí)，然后在空氣中懸掛兩個(gè)小時(shí)，如此循環(huán)。在空氣中懸掛的過(guò)程中，試樣表面的液體蒸發(fā)，鹽濃度不斷增大，同時(shí)氧含量也增大，腐蝕加劇。腐蝕速率在溫度較高時(shí)隨溫度的增幅趨緩，是因?yàn)樵跍囟容^高時(shí)，在空氣懸掛的過(guò)程液體蒸發(fā)也更快，所以有效腐蝕時(shí)間變短，總的腐蝕速率增幅減緩。1.3 全浸與間浸比較我們已經(jīng)知道間浸腐蝕與全浸腐蝕相比明顯較快。動(dòng)態(tài)組和靜態(tài)組的全浸腐蝕與間浸腐蝕速率的比較如圖 3-4 和圖 3-5。圖 3-4 動(dòng)態(tài)組全浸與間浸腐蝕速率對(duì)比從圖 3-4 中我們可以得到動(dòng)態(tài)全浸與動(dòng)態(tài)間浸的差別。動(dòng)態(tài)全浸與動(dòng)態(tài)00.511.522.533.520 25 30 35 40 45 50溫 度 /℃腐蝕速率/g/(m2*h)動(dòng) 態(tài) 全 浸動(dòng) 態(tài) 間 浸實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論5間浸的變化趨勢(shì)相近，都隨溫度升高腐蝕速率增大，在溫度較低時(shí)隨溫度的增幅較大，溫度較高時(shí)，隨溫度變化變緩，不同的是總體上全浸組比間浸組曲線變化趨勢(shì)緩慢。前面我們已經(jīng)討論過(guò)，動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)由于攪拌的作用，試樣表面供氧量充足，并且本實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)腐蝕實(shí)驗(yàn)條件海水流動(dòng)速度較大，海水沖刷作用較強(qiáng)，腐蝕產(chǎn)物容易被沖刷而進(jìn)入溶液，進(jìn)而增加了溶液中的固體顆粒，使磨蝕增加，從而使動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)的腐蝕速率較快。而全浸比間浸腐蝕要快得多，是因?yàn)樵诳諝庵袘覓斓倪^(guò)程中，試樣表面的液體蒸發(fā)，鹽濃度不斷增大，水的電導(dǎo)率增加，氯離子濃度也增加，促進(jìn)了陽(yáng)極反應(yīng)，同時(shí)氧含量也增大，腐蝕加劇。圖 3-5 靜態(tài)組全浸與間浸腐蝕速率對(duì)比靜態(tài)組全浸與間浸腐蝕速率對(duì)比如圖 3-5。這兩種條件下腐蝕速率相差較大，相對(duì)于靜態(tài)全浸，靜態(tài)間浸的腐蝕速率隨溫度增加很快，45℃的腐蝕00.20.40.60.811.21.41.61.8220 25 30 35 40 45 50溫 度 /℃腐蝕速率/g/(m2*h)靜 態(tài) 全 浸靜 態(tài) 間 浸實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論6速率是 25℃時(shí)的四倍以上；而靜態(tài)全浸腐蝕速率在這個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)僅增加了一倍。靜態(tài)條件下，金屬表面供氧不足，腐蝕速度由氧到達(dá)金屬表面的速度控制，溫度低時(shí)擴(kuò)散慢，腐蝕速率?。浑S著溫度的升高，擴(kuò)散加快，電導(dǎo)率增大，電化學(xué)反應(yīng)加快，腐蝕加速。全浸條件下，隨溫度升高，氧擴(kuò)散速度增加有限，所以腐蝕速率增加緩慢。而間浸條件下，懸掛于空氣中的過(guò)程，空氣中的氧直接與試樣表面接觸，使原本缺氧的腐蝕環(huán)境有了大量的氧供給，同時(shí)隨著試樣表面的液體蒸發(fā)，鹽濃度不斷增大，水的電導(dǎo)率增加，氯含量也增加，促進(jìn)了陽(yáng)極反應(yīng)，使腐蝕速率大大增加 [21-23]。 全浸組與間浸組腐蝕速率的對(duì)比，還從一定程度上說(shuō)明了海水的鹽濃度對(duì)腐蝕速率有影響，本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)條件下，鹽濃度的增大促進(jìn)了腐蝕速率的增大。2. 腐蝕形貌觀察樣品的宏觀腐蝕形貌如圖 3-6 所示。（a） （b）圖 3-6 宏觀腐蝕形貌對(duì)比（a）腐蝕前的試樣；（b）腐蝕后的試樣實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論7其中，左圖中為未腐蝕的試片經(jīng)過(guò)砂紙打磨后，表面光亮，右圖為30℃腐蝕后宏觀形貌圖，從左到右（1#至 4#）其腐蝕條件依次為：動(dòng)態(tài)全浸，靜態(tài)全浸，動(dòng)態(tài)間浸，靜態(tài)間浸。需要說(shuō)明的是，圖中全浸組（即圖3-6 右圖的前兩片）是在溶液中浸泡了 12h 后，剛從溶液中拿出來(lái)的，圖中第一個(gè)試片還是濕的，所以看上去比第三片顏色更深。l6Mn 鋼在各腐蝕條件下經(jīng) 12h 腐蝕后．表面腐蝕產(chǎn)物各有特點(diǎn)?？傮w上看，它們表面都有一層紅褐色產(chǎn)物。1#和 3#試片表面腐蝕產(chǎn)物相對(duì)較多、且顏色較深、疏松易脫落；2#試片腐蝕產(chǎn)物較薄，顏色淺并且較疏松；4#試片腐蝕產(chǎn)物硬且較致密，表面呈褐色，透過(guò)褐色一層還能看到內(nèi)層為黑色銹蝕產(chǎn)物。從腐蝕形貌看，各腐蝕條件下的腐蝕嚴(yán)重程度為，動(dòng)態(tài)間浸腐蝕最嚴(yán)重，其次為動(dòng)態(tài)全浸，接下來(lái)為靜態(tài)間浸，腐蝕最輕的為靜態(tài)全浸。這與前面的腐蝕速率曲線上得到的結(jié)果是一致的。為了更加深入的了解其腐蝕情況，我們拍攝了在溫度 30℃條件下腐蝕后放大 400 倍后的表面形貌圖，如圖 3-7 所示。從圖中可以更清楚的看到各條件下的腐蝕表面形貌，1#和 3#兩個(gè)動(dòng)態(tài)腐蝕的表面產(chǎn)物呈紅褐色，銹層較厚，且疏松有縫隙；4#靜態(tài)間浸腐蝕也較嚴(yán)重，銹層有分層，外層為紅褐色腐蝕產(chǎn)物，透過(guò)外層紅褐色物質(zhì)可見內(nèi)層為墨綠色銹蝕物；2#為腐蝕最輕的靜態(tài)全浸組，腐蝕產(chǎn)物少，很薄的一層均勻分布在試樣表面。據(jù)查閱文獻(xiàn)推測(cè)，此紅褐色物質(zhì)為 Fe2O3，另外，透過(guò) 2#和 4#樣品表層的紅褐色物質(zhì)可見其內(nèi)部還生成了腐蝕產(chǎn)物，推測(cè)其成分為 Fe3O4[10-14]。放大 400 倍的觀察結(jié)果與失重法得到的結(jié)果以及宏觀觀察的結(jié)果是完全一致，我們可以進(jìn)一步確認(rèn)，不同的腐蝕條件下，試樣的腐蝕速率存在明顯的差別，其中動(dòng)態(tài)條件下的腐蝕速率要大于靜態(tài)條件下的腐蝕速率，間浸狀態(tài)下的腐蝕速率要大于全浸狀態(tài)下的腐蝕速率，以動(dòng)態(tài)間浸條件的腐蝕最為嚴(yán)重，靜態(tài)全浸條件下的腐蝕相對(duì)最為輕微。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論81# 2#3# 4#圖 3-7 30℃腐蝕后放大 400 倍表面形貌圖1#：動(dòng)態(tài)全浸，2#：靜態(tài)全浸，3#：動(dòng)態(tài)間浸，4：靜態(tài)全浸實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論91# 2#3# 4#圖 3-8 45℃腐蝕后放大 400 倍表面形貌圖1#：動(dòng)態(tài)全浸，2#：靜態(tài)全浸，3#：動(dòng)態(tài)間浸，4#：靜態(tài)全浸圖 3-8 為 45℃腐蝕后放大 400 倍后的表面形貌圖，由圖可見， 45℃時(shí)得到的腐蝕形貌特征與 30℃時(shí)相似，1#和 3#腐蝕嚴(yán)重，表面產(chǎn)物呈紅褐色，銹層較厚，且疏松有縫隙；4#靜態(tài)間浸次之，銹層有分層，外層為紅褐色腐蝕產(chǎn)物，內(nèi)層為墨綠色銹蝕物；2#靜態(tài)全浸腐蝕最輕，腐蝕產(chǎn)物少，均勻分布在試樣表面。從 30℃和 45℃的腐蝕形貌圖中得到的個(gè)腐蝕條件下的腐蝕結(jié)果接近，實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論10說(shuō)明在所研究的溫度范圍不同溫度下 16Mn 鋼在同一腐蝕條件下腐蝕現(xiàn)象一致，溫度只影響同一腐蝕行為下的嚴(yán)重程度。中國(guó)石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）0第四章 結(jié) 論本文采用掛片失重法通過(guò)改變溫度、浸泡狀態(tài)等條件，研究了 16Mn鋼在模擬海水中的腐蝕狀況，通過(guò)觀察不同腐蝕條件下的腐蝕形貌及測(cè)定不同腐蝕條件下的腐蝕速率，探討溫度、浸泡狀態(tài)、海水流動(dòng)狀態(tài)等因素對(duì) 16Mn 鋼腐蝕速率的影響，通過(guò)以上研究，本文得到以下結(jié)論：(1)在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)（24℃ ~45℃） ，隨著溫度升高，溶液中的氧含量增大，氧擴(kuò)散速率增大；同時(shí)由于溫度升高，擴(kuò)散加快，電導(dǎo)率增大，電化學(xué)反應(yīng)加快；以上兩個(gè)因素均導(dǎo)致腐蝕加速。(2)與靜態(tài)條件相比，動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)條件使腐蝕速率顯著增大。由于流速直接影響金屬表面的供氧情況，流速增大，到達(dá)金屬表面的溶氧量增大，增加了耗氧腐蝕的極限電流密度。而對(duì)于本實(shí)驗(yàn)研究的 16Mn 鋼為非鈍化金屬，極限電流增加使腐蝕速率增加。(3)間浸實(shí)驗(yàn)條件在干燥過(guò)程中，隨著試樣表面水分不斷蒸發(fā)，鹽濃度不斷增大，并且直接與空氣中的氧接觸，使腐蝕加?。挥衷谙乱淮蔚慕葸^(guò)程中補(bǔ)充水分和鹽分，并且利用從空氣中帶入的氧，繼續(xù)快速腐蝕。間浸實(shí)驗(yàn)說(shuō)明鹽濃度的升高有利于腐蝕。(4)16Mn 鋼在模擬海水中全浸腐蝕的生成紅褐色腐蝕產(chǎn)物，疏松，呈絮狀，不具有保護(hù)作用；間浸腐蝕條件下生成的產(chǎn)物外層為紅褐色，內(nèi)層為烏黑色，其中外層紅褐色產(chǎn)物疏松，內(nèi)層烏黑色產(chǎn)物致密難以去除。由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，未能確定產(chǎn)物成分。(5)在實(shí)驗(yàn)溫度范圍（24℃~45℃）內(nèi)，溫度對(duì) 16Mn 鋼在海水中的腐蝕行為的影響只在程度上，而不改變其腐蝕類型、產(chǎn)物類別等。中國(guó)石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）0致 謝首先，衷心的感謝我的指導(dǎo)教師匙玉華老師在科研和生活中給予我的悉心指導(dǎo)和幫助。匙老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的科研作風(fēng)、淵博的專業(yè)知識(shí)和活躍的思想以及對(duì)科學(xué)和教育事業(yè)的執(zhí)著追求，都對(duì)我產(chǎn)生了巨大的影響，令我受益匪淺。很高興擁有一個(gè)團(tuán)結(jié)、向上的實(shí)驗(yàn)室集體，感謝論文完成期間同實(shí)驗(yàn)室的師兄石鑫和胡建春、同學(xué)馬星、賈曉林、胡明、單海濤、張瑜、杜斌等的支持和幫助，同時(shí)要感謝同組的魯沛沛同學(xué)在學(xué)習(xí)和生活中對(duì)我的幫助和關(guān)心，在這里向他們表示最誠(chéng)摯的謝意。特別感謝胡松青老師韓治德老師在實(shí)驗(yàn)中給予的大力無(wú)私的幫助。感謝材料物理實(shí)驗(yàn)室各位老師和同學(xué)的幫助。最后，感謝我的父親、母親這么多年來(lái)給我的無(wú)私奉獻(xiàn)和默默關(guān)懷。是他們真誠(chéng)的關(guān)懷和幫助使我順利完成了學(xué)業(yè)。在這里表達(dá)我深深的感謝。中國(guó)石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1參考文獻(xiàn)[1] 曹楚南. 中國(guó)材料的自然環(huán)境腐蝕. 北學(xué)工業(yè)出版社, 2005: 211-260.[2] 古可成, 李善. 耐海水腐蝕低合金鑄鐵, 現(xiàn)代鑄鐵, 1998, 24(3): 36-38.[3] 劉道新. 材料的腐蝕與防護(hù). 西北工業(yè)大學(xué)出版社, 2006.[4] 化學(xué)工業(yè)部化工機(jī)械研究院.腐蝕與防護(hù)手冊(cè)一腐蝕理論. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 1997.[5] 朱日彰. 金屬腐蝕學(xué). 北京: 冶金工業(yè)出版社, 1989.[6] GB 10123- 88. 金屬材料均勻腐蝕全浸實(shí)驗(yàn)方法. 北京: 冶金工業(yè)出版社, 1989.[7] 侯保榮. 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