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碳钢/有机涂层在模拟大气环境中的失效研究与寿命预测

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腐蚀科学与防护技术 2019年第6期31卷 637-642页

作者：庞震孙炜汤小波唐聿明赵旭辉左禹刘斌杨磊杨锐北京化工大学材料电化学过程与技术北京市重点实验室北京100029 上海格麟倍信息科技有限公司上海201100

针对有机涂层在大气环境中失效过程较长的特点,利用Corrosion Master腐蚀仿真平台对Q235碳钢/有机涂层体系分别在海洋大气、工业大气和海洋工业大气3种腐蚀环境条件下的服役寿命进行预测,并结合腐蚀电化学相关测试与涂层的失效行为研究... 详细信息

针对有机涂层在大气环境中失效过程较长的特点,利用Corrosion Master腐蚀仿真平台对Q235碳钢/有机涂层体系分别在海洋大气、工业大气和海洋工业大气3种腐蚀环境条件下的服役寿命进行预测,并结合腐蚀电化学相关测试与涂层的失效行为研究结果对仿真计算结果进行了分析和验证。结果表明,相同环境条件下仿真模拟计算结果与实验结果具有较好的一致性,仿真技术可以用于金属/有机涂层在大气环境下的失效行为研究,并可实现寿命预测。

关键词： Q235碳钢有机涂层大气环境仿真模拟电化学阻抗

生物基缓蚀剂糠醇缩水甘油醚的缓蚀性能及机理

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中国腐蚀与防护学报 2018年第3期38卷 303-308页

作者：彭晚军丁纪恒陈浩余海斌中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室宁波315201 湖南大学材料科学与工程学院长沙410006 宁波大学材料科学与化学工程学院宁波315201

在生物基呋喃类缓蚀剂的研究基础上,利用Tafel极化曲线和电化学阻抗技术(EIS)研究了Q235碳钢在不同浓度的糠醇缩水甘油醚(FGE)盐酸溶液中的腐蚀行为,并通过静态失重实验分析了Q235碳钢在不同体系中的腐蚀速率。结果表明,4.92×10^(-4)mo... 详细信息

在生物基呋喃类缓蚀剂的研究基础上,利用Tafel极化曲线和电化学阻抗技术(EIS)研究了Q235碳钢在不同浓度的糠醇缩水甘油醚(FGE)盐酸溶液中的腐蚀行为,并通过静态失重实验分析了Q235碳钢在不同体系中的腐蚀速率。结果表明,4.92×10^(-4)mol·L^(-1)的FGE对Q235碳钢具有最好的缓蚀效果,其缓蚀效率达到94.0%,腐蚀速率为0.076 mg·cm^(-2)·h^(-1)。此外,经证明FGE在Q235碳钢表面的吸附过程符合Langmuir吸附模型,同时发生物理吸附和化学吸附。

关键词：生物基呋喃类缓蚀剂 FGE Q235碳钢 Langmuir吸附模型

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接地材料在陕西典型土壤中的初期腐蚀行为

腐蚀科学与防护技术 2018年第3期30卷 279-284页

作者：苏耀国房本岭吕平海杜翠薇丁德曹备刘磊刘智勇国网陕西省电力公司西安710048 北京科技大学腐蚀与防护中心北京100083 国网陕西省电力公司电力科学研究院西安710199

采用宏观形貌、微观形貌、点蚀坑深度测量、EDS和拉曼光谱分析等方法,研究了Q235碳钢和镀铜钢在陕西3种典型土壤5个月埋设的腐蚀行为。结果表明,镀铜钢在3种土壤中的耐蚀性均好于Q235碳钢;千阳棕壤对接地材料的腐蚀性最强,靖边风沙土次... 详细信息

采用宏观形貌、微观形貌、点蚀坑深度测量、EDS和拉曼光谱分析等方法,研究了Q235碳钢和镀铜钢在陕西3种典型土壤5个月埋设的腐蚀行为。结果表明,镀铜钢在3种土壤中的耐蚀性均好于Q235碳钢;千阳棕壤对接地材料的腐蚀性最强,靖边风沙土次之,宜川黄绵土腐蚀性最弱;两种接地材料在3种土壤中的腐蚀产物和腐蚀过程基本相似,Q235碳钢的腐蚀产物主要为Fe_2O_3,FeOOH和Fe_3O_4,镀铜钢主要为Cu_2O和CuCO_3·Cu(OH)_2。

关键词： Q235碳钢镀铜钢接地材料土壤初期腐蚀

碳纳米颗粒的制备及其对碳钢在盐酸环境中的缓蚀性能研究

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碳纳米颗粒的制备及其对碳钢在盐酸环境中的缓蚀性能研究

作者：王晶中北大学

学位级别：硕士

碳钢由于其低廉的价格和良好的力学性能,被广泛应用于石油产业和冷却水循环系统中。然而,碳钢的耐蚀性较差,在长期使用过程中会产生铁锈或者水垢,这对于碳钢的使用造成了严重的影响,因此需要对碳钢进行酸洗除去表面的物质。但是在进行... 详细信息

碳钢由于其低廉的价格和良好的力学性能,被广泛应用于石油产业和冷却水循环系统中。然而,碳钢的耐蚀性较差,在长期使用过程中会产生铁锈或者水垢,这对于碳钢的使用造成了严重的影响,因此需要对碳钢进行酸洗除去表面的物质。但是在进行酸洗处理时,不仅会除去铁锈,还会对碳钢造成进一步的腐蚀。添加缓蚀剂是一种简单、有效且经济的保护方法。传统缓蚀剂对环境污染和人类健康有着很大的伤害。因此开发成本低、水溶性好、安全无毒的缓蚀剂刻不容缓。碳纳米颗粒具有良好的水溶性、吸附性和生物友好性,使之具有作为新型绿色缓蚀剂的潜力。因此,本文以碳纳米颗粒作为缓蚀剂,研究其对盐酸溶液中Q235碳钢的缓蚀性能。首先,本文通过对柠檬酸和乙二胺水溶液进行水热的方法制备出了氮掺杂碳纳米颗粒（N-CNPs）,并首次将N-CNPs应用于碳钢防腐,研究其在1 mol/L盐酸溶液中对Q235碳钢的缓蚀作用。结果显示N-CNPs对Q235碳钢腐蚀具有抑制作用,且随其浓度的增加缓蚀效率不断增大。当N-CNPs的浓度为20 mg/L时,其缓蚀效率达到96%。该缓蚀剂的吸附服从Langmuir吸附模型,吸附自由能为-32.45 k J/mol,表明N-CNPs在Q235碳钢表面同时存在物理吸附和化学吸附。其次,本文通过对比N-CNPs和未掺N的碳纳米颗粒Q235碳钢在盐酸溶液中的缓蚀作用,以明确N元素的掺杂对碳纳米颗粒缓蚀性能的影响。采用相对简单的热分解法,通过热分解柠檬酸和热分解柠檬酸-尿素混合物,分别制备了碳纳米颗粒和N-CNPs。结果显示,两种碳纳米颗粒对碳钢表面均具有缓蚀效果;未掺N的碳纳米颗粒的缓蚀效率为37%,N-CNPs的缓蚀效率可达90%。N-CNPs中的N是其在Q235碳钢表面吸附的活性中心,向碳纳米颗粒中掺入N可以有效提高其在Q235碳钢表面的吸附能力,从而提高Q235碳钢表面N-CNPs吸附膜的完整性,抑制碳钢的腐蚀。最后,本文研究的N-CNPs中N的形式对N-CNPs缓蚀性能的影响。在制备N-CNPs过程中,采用水热柠檬酸的方法制备出未掺杂的碳纳米颗粒,随后对碳纳米颗粒进行氨水处理,通过改变氨水处理温度对N-CNPs的N形式进行调控。基于这个方法,制备了不同N形式且含量不同的六种N-CNPs。通过比较这六种N-CNPs的缓蚀性能,发现吡咯N是提高N-CNPs缓蚀性能的主要N形式。Langmuir等温吸附分析结果显示,增加吡咯N的含量,有利于提高N-CNPs的吸附能力,从而使其缓蚀性能得到提高。本文一方面成功制备出绿色、高效的氮掺杂碳纳米颗粒缓蚀剂,其缓蚀效率均达到90%以上,另一方面揭示了掺杂N元素及其形式对N-CNPs缓蚀性能的影响规律。本文的研究对高效、绿色氮掺杂碳纳米颗粒缓蚀剂的研制与应用提供了理论基础和实验依据。

关键词： Q235碳钢 1M HCl 碳纳米颗粒缓蚀剂

沸石咪唑酯骨架材料的制备及其在海洋腐蚀防护涂层中的应用

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沸石咪唑酯骨架材料的制备及其在海洋腐蚀防护涂层中的应用

作者：雷悦华中科技大学

学位级别：硕士

碳钢在海洋环境中会发生严重的腐蚀,防腐涂层是控制碳钢在海洋环境中腐蚀的有效策略之一。因此,设计和制备耐蚀性好且机械性能稳定的复合涂层对碳钢在海洋环境中的应用具有重要意义。本论文通过制备新型沸石咪唑酯骨架(ZIF)纳米填料来... 详细信息

碳钢在海洋环境中会发生严重的腐蚀,防腐涂层是控制碳钢在海洋环境中腐蚀的有效策略之一。因此,设计和制备耐蚀性好且机械性能稳定的复合涂层对碳钢在海洋环境中的应用具有重要意义。本论文通过制备新型沸石咪唑酯骨架(ZIF)纳米填料来提高海洋环境中环氧树脂(EP)涂层对Q235碳钢的腐蚀防护性能。利用微观表征手段对纳米填料和涂层的形貌和结构进行了表征,并通过电化学阻抗谱测试(EIS)对涂层的腐蚀防护性能进行了评价。论文研究内容如下:(1)以Co为中心、2-甲基咪唑为配体合成ZIF-67纳米粒子(ZIF-67 NPs),利用十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)进一步修饰制备ZIF-67@DTMS NPs,并将ZIF-67@DTMS NPs添加到环氧树脂中制备ZIF-67@DTMS/EP涂层。ZIF-67@DTMS/EP涂层的EIS测试和结合力测试结果表明,ZIF-67@DTMS NPs的加入可显著提高EP涂层的耐蚀性和耐久性。此外,采用GFN-x TB方法计算了分子之间的分子间弱相互作用,结果表明DTMS修饰后,环氧与ZIF-67@DTMS分子之间形成更多的氢键。分子动力学模拟表明,ZIF-67@DTMS/EP涂层中腐蚀粒子的扩散系数相对于EP涂层明显减小,意味着添加了ZIF-67@DTMS NPs的涂层对腐蚀粒子的扩散阻碍作用更加明显,涂层具有更好的防腐蚀效果。(2)以ZIF-67@DTMS NPs作为纳米容器负载缓蚀剂苯并三氮唑(BTA)制备得到BTA@ZIF-67@DTMS NPs,并将BTA@ZIF-67@DTMS NPs添加到环氧树脂中制备了BTA@ZIF-67@DTMS/EP涂层。紫外分光光度计测试结果表明,BTA@ZIF-67@DTMS NPs在pH=3的溶液中对BTA可实现pH可控释放,24 h后的BTA释放率达到50%以上。EIS测试表明,BTA@ZIF-67@DTMS/EP涂层表现出良好的长期腐蚀防护性能。当BTA@ZIF-67@DTMS/EP涂层被破坏后,碳钢局部腐蚀引起酸化,BTA@ZIF-67@DTMS NPs在酸性环境下受pH刺激会释放BTA。释放的BTA分子可吸附在裸露的碳钢表面,形成一层保护性吸附缓蚀膜,从而有效抑制碳钢的腐蚀。

关键词： Q235碳钢环氧涂层 ZIF-67NPs BTA pH响应

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基于碳钢腐蚀的混合数字孪生的设计与实现

中国舰船研究 2021年第5期16卷 230-237页

作者：李华峰刘炎陈建如张涛朱嘉明王泽武汉第二船舶设计研究所湖北武汉430205 华中科技大学船舶与海洋工程学院湖北武汉430074 船舶与海洋工程水动力湖北省重点实验室湖北武汉430074

[目的]利用物联网技术及构建数字孪生模型,全面直接地反映全寿期内的金属结构腐蚀过程,实现对金属腐蚀的智能预测及维护,提高金属结构工作的可靠性。[方法]将有限元模型与实时数据驱动结合,提出一种大气腐蚀过程的混合数字孪生模型和物... 详细信息

[目的]利用物联网技术及构建数字孪生模型,全面直接地反映全寿期内的金属结构腐蚀过程,实现对金属腐蚀的智能预测及维护,提高金属结构工作的可靠性。[方法]将有限元模型与实时数据驱动结合,提出一种大气腐蚀过程的混合数字孪生模型和物联网监测的实验平台设计方案,建立腐蚀数字化仿真与实际腐蚀过程的联系。[结果]通过将腐蚀物理建模与腐蚀实时数据驱动的结合,将二者组合成为一个“混合数字孪生体”,可实现对金属结构的全寿期管理。[结论]实时数据驱动与物理模型结合的混合数字孪生可为腐蚀研究及防腐蚀技术的应用提供借鉴。

关键词：数字孪生 Q235碳钢腐蚀仿真

硫酸盐还原菌附着对阴极保护条件下钙质沉积层形成及其对金属保护性能的影响

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腐蚀与防护 2018年第4期39卷 265-269,280页

作者：李晓龙张杰汪江伟段继周侯保荣中国科学院海洋研究所海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室青岛266071 中国科学院大学北京100049 中国海洋大学材料科学与工程研究院青岛266100

通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、电化学阻抗谱(EIS)等方法研究了硫酸盐还原菌的附着对阴极保护条件下钙质沉积层形成及其对金属保护性能的影响。结果表明:硫酸盐还原菌附着后,施加阴极保护的碳钢表面依然能形成钙质沉积层,无论硫酸盐还... 详细信息

通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、电化学阻抗谱(EIS)等方法研究了硫酸盐还原菌的附着对阴极保护条件下钙质沉积层形成及其对金属保护性能的影响。结果表明:硫酸盐还原菌附着后,施加阴极保护的碳钢表面依然能形成钙质沉积层,无论硫酸盐还原菌附着时间长短,生物膜的形成都导致金属表面钙质沉积层量减少,使其对金属的保护性减弱,硫酸盐还原菌局部腐蚀加速。

关键词：硫酸盐还原菌钙质沉积层阴极保护 Q235碳钢腐蚀

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加热扩散对电弧喷涂Al涂层的影响

沈阳工业大学学报 2018年第5期40卷 498-504页

作者：李德元唐勇贾倩倩沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870

为了提高Al涂层的抗高温氧化性及硬度,采用电弧喷涂方法在Q235碳钢基体上制备了Al涂层.结果表明,经过加热扩散处理后Al涂层和基体之间形成了扩散层.涂层厚度、加热温度与加热时间对扩散层具有一定影响.当加热温度为800℃和900℃时,Al涂... 详细信息

为了提高Al涂层的抗高温氧化性及硬度,采用电弧喷涂方法在Q235碳钢基体上制备了Al涂层.结果表明,经过加热扩散处理后Al涂层和基体之间形成了扩散层.涂层厚度、加热温度与加热时间对扩散层具有一定影响.当加热温度为800℃和900℃时,Al涂层主要形成相为Fe Al、Fe Al2、Fe Al3和Fe2Al5.经过加热扩散处理后Al涂层具有优良的抗高温氧化性,且平均硬度相比未经加热扩散处理的Al涂层提高了10倍以上,利用扩散系数求出的扩散层深度与实际扩散层深度相近.

关键词： Fe-Al金属间化合物电弧喷涂加热扩散扩散层抗高温氧化性涂层硬度 Q235碳钢扩散系数

双醛淀粉衍生物在酸性介质中对碳钢腐蚀的缓蚀性能研究

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双醛淀粉衍生物在酸性介质中对碳钢腐蚀的缓蚀性能研究