有机涂层保护性能快速检测评估技术及其现场应用

总结了有机涂层的性能检测与评价方法,重点介绍了基于电化学阻抗谱(EIS)的涂层防护性能快速检测与评估,特别关注了基于EIS中频相位角的快速检测评价涂层保护性能的方法及其测试系统和现场应用情况,并对下一步的工作进行了展望。

金属亚稳态孔蚀行为的电化学研究

综述了国内外近期在亚稳态孔蚀行为的研究方法，亚稳态小孔形核、生长的统计规律，亚稳态蚀孔生长和再钝化过程的机制及控制因素，亚稳态蚀孔向稳定蚀孔转变的临界条件等方面的研究进展，并对进一步的研究作出了展望．

1Cr18Ni9Ti不锈钢在硫化氢水溶液中的台阶状应力腐蚀破裂

用恒变形Ｕ形试件应力腐蚀试验、电化学极化和ＡＥＳ分析法研究了１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ奥氏体不锈钢在室温Ｈ２Ｓ水溶液和９０℃的Ｈ２Ｓｅ＋０．６ｍｏｌ／ＬＮａＣｌ水溶液中的应力腐蚀破裂，两种条件下都发现了台阶状的应力腐蚀裂纹。９０℃时的破裂由〔Ｃｌ〕导致的阳极溶解机理控制，沿夹杂物／基体界面及轧制方向晶界的择优溶解导致台阶状裂纹。在室温无ＮａＣｌ的Ｈ２Ｓ溶液中，破裂机理为氢致开裂，塑性变形造成的局部硬度增高可能是破裂的诱因。

非晶态镍基合金表面亚稳态蚀孔生长的动力学特征

用恒电位下的电流时－间记录法研究了非晶态ＮｉＣｒＦｅＳｉＢ合金在ＮａＣｌ溶液中的亚稳态蚀孔的生长动力学行为。恒电位下亚稳孔蚀电流与时间的关系为Ｉ－Ｉ０＝ｋ（ｔ－ｔ０）＾２，ｋ表征亚稳小孔的生长速度。大量亚稳态蚀孔的ｋ值服从对数正态分布，随电位升高，ｋ的平均值和标准差都增大。亚稳蚀孔的峰值电流在恒电位下也服从对数正态分布随电位升高而增大。文中提出一个亚稳态蚀孔生长的两阶段模型，解释了实验结果。

生活垃圾典型组分的热解特性研究

利用TGA-TFIR联用技术分别对聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、纸张及树叶等五种生活垃圾典型组分的热解特性进行了实验研究。结果表明,高分子聚合物热解的一次反应速度快,焦炭产率低,热解产物的组成比较复杂,轻质气体的产率不高。

表面粗糙度对非晶态合金亚稳态小孔形核和生长的影响

用恒电位和动电位极化法研究了表面粗糙度对非晶态ＮｉＣｒＦｅＳｉＢ合金亚稳态小孔形核和生长的影响，粗糙表面显著促进亚稳态小孔的形核，在恒电位下，亚稳小孔的生长电流随时间的平方线性增长为Ｉ－Ｉ０＝ｋ（ｔ－ｔ０）２．生长速度参数ｋ和亚稳态小孔的峰值电流都服从对数正态分布。在粗糙表面上亚稳态小孔的生长速度略高，且分布范围较大。

几种阴离子对亚稳态孔蚀行为的影响

用恒电位下的电流-时间记录法研究了Cl－、SO、PO、CrO －离子对非晶态合金亚稳态孔蚀的形核速度、生长速度和再钝化速度的影响．亚稳小孔再钝化过程中电流和时间的关系为：Imax－I＝R（t－tmax），其中再钝化速度参数R大致服从对数正态分布．提高Cl－浓度明显加快亚稳态小孔的形核和生长速度，并导致亚稳小孔平均尺寸增大．SO、PO和CrO既能阻碍亚稳小孔形核，也有效降低其生长速度，三种离子抑制亚稳蚀孔形核和生长作用的大小顺序为：CrO＞PO＞SO．亚稳态小孔的再钝化速度受介质组成变化的影响相对较小．

喷丸、化学镀Ni－P对1Cr18Ni9Ti不锈钢抗应力腐蚀的影响

用三点加载试件研究了表面喷丸和化学镀Ｎｉ－Ｐ对１ＩＣｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢在１５４℃，４５％ＭｇＣｌ２中的应力腐蚀敏感性的影响。两种表面处理都大大增强材料抗应力腐蚀破裂的能力。当外加应力不超过喷丸造成的压应力时，喷丸对抗开裂非常有效；外加应力大于喷丸压应力后，随应力升高破裂时间缩短。化学镀Ｎｉ－Ｐ的保护效果主要决定于镀膜的完整性，在试件边核处受力较苛刻的部位，应力腐蚀最易产生。讨论了外加应力、膜的延性和附着性对破裂的影响。

非晶态NiCrFeSiB合金蚀孔萌生期间的电流波动

用电位慢扫描法研究了两种不同含Ｃｒ量的非晶态ＮｅＣｒＦｅＳｉＢ含金在氯化钠溶液中小孔腐蚀萌生期间的电流波动行为．电流波动与亚稳小孔的形成及再钝化过程有关，ＮａＣｌ浓度升高导致亚稳孔形核速度增大及生长速度加快，电极电位升高也使亚稳孔生长速度加快．含Ｃｒ量较低（７ｗｔ％）的合金与含Ｃｒ量较高（１３ｗｔ％）的合金相比，亚稳孔的形核速度和生长速度均较快，孔蚀破坏电位Ｅｂ较负，且随机性更大．亚稳孔的寿命分布大体上服从威布尔概率分布，低Ｃｒ合金正稳孔的电量分布较集中，未观察到较大的亚稳孔；而高Ｃｒ合金上亚稳孔的电荷量分布范围较大，可以出现少数较大的亚稳孔，表明低Ｃｒ合金上亚稳孔转变为稳定蚀孔所对应的临界尺寸较小．讨论了正稳孔的生长与稳定蚀孔形成之间的关系．

换热器H503小浮头固定螺栓断裂分析

在重整石脑油加氢换热器H503检修时,发现小浮头与管板之间的固定螺栓有多个发生了断裂。螺栓材质是35CrMo钢。

非晶态NiCrFeSiB合金氢脆断裂的显微形态

用扫描电镜研究了非晶态NiCrFeSiB合金在阴极极化充氢时和充氢后慢拉伸断口的显微形貌特征。试样氢脆断口的显微形态与加载方式、充氢方式、渗氢量和氢在试样中的分布有关。充氢时拉伸会加速材料的断裂,可能是因促进了裂纹在表面缺陷处的形核。在较低渗氢量条件下于开路电位拉伸,虽然断裂应力比在空气中拉伸明显降低,但断口可保持纯机械断裂时的脉络状形态。在较高渗氢量条件下,断口形态则由两侧的平坦区和中心部份的塑性变形区构成,表明在不同含氢量条件下材料的断裂方式和断裂机制可能发生变化。

应力状态和渗氢条件在非晶态NiCrFeSiB合金氢脆断裂中的作用

通过慢应变速率拉伸、断口观察和断裂力学分析等方法研究了非晶态ＮｉＣｒＦｅＳｉＢ合金氢脆断裂过程和断口形态的关系．试样的应力状态，氢的渗入量及其在试样中的分布，以及非晶态合金塑性变形局部化的程度等因素对断裂过程都有影响．当渗氢量较低时，断裂方式主要由试样的应力状态所决定，发生近表面区的平面应力断裂和内部的平面应变断裂．当渗氢量较高，且氢由表面向内部分布的浓度梯度较陡时，发生表面区的＂解理＂型断裂和核心区的延性断裂．在渗氢量适中，氢浓度梯度平缓的条件下，出现由表面向内部塑性变形程度逐渐增大的＂河流＂形态．根据各种因素的综合作用，提出了由试样的应力状态和合金塑性变形局部化程度所决定的断裂过程图解模型．

咪唑啉衍生物与硫脲之间的缓蚀协同效应研究

应用失重法、动电位扫描法、X射线光电子能谱(XPS)研究了咪唑啉缓蚀剂和硫脲复配后对碳钢在CO2盐水溶液中的缓蚀协同作用.实验表明,咪唑啉和硫脲之间存在着良好的协同效应,二者复合后对CO2腐蚀有较好的抑制作用.经XPS检测,试样表面吸附膜有N、S元素存在,而且,于接近基体处,S元素含量相对较高;而在溶液界面处,则N元素含量较高.据此推断缓蚀剂和硫脲在钢样表面可能形成"包含络合物",从而使缓蚀剂膜更加致密,缓蚀效果也更好.

渣油脱除金属杂质工艺研究

介绍了一种用酯类化合物脱除渣油中金属杂质的工艺及其工业试验情况 ,重点探讨了油水分离条件、药剂量和反应温度对脱除效果的影响。工业试验结果表明 ,使用该工艺可以脱除渣油中的大部分金属元素 ,尤其是较难脱除的镍、钒总脱除率达 70 %以上 ,钙、镁、铁总脱除率达 80 %以上。

铝合金表面无铬化学转化膜工艺研究

选用锰酸盐、钛盐作为成膜主盐,采用正交试验得到LY12铝合金化学转化膜的处理工艺:5g/L锰酸盐,1g/L钛盐,pH为2.0,温度为80°C,转化时间120s。所制备转化膜的颜色为金黄色,电化学极化曲线测试表明该转化膜具有优良的耐蚀性,钝化区间电位达到600mV,维钝电流密度仅为5.2μA/cm2。采用扫描电镜观察转化膜呈针叶状结构。EDS分析表明转化膜主要由氧、铝、锰、铜、镁等元素组成,在转化膜的局部区域存在少量的钛元素。

钡锶垢阻垢剂AMHE的阻垢性能研究

钡锶垢阻垢剂AMHE是质量比1∶1的三元共聚物AA/MA/HPA与乙二胺四甲叉膦酸钠EDTMPS的复配物。其阻垢率按照行业标准SY/T5673 1993在加盐(NaCl)水样中测定,测定Ba2+浓度用分光光度法,Sr2+、Ca2+浓度用EDTA滴定法。对于硫酸钡垢,在相同加量下AMHE的阻垢率明显优于两单一组分;在Ba2+浓度为185 1mg/L的水样中AMHE的阻垢率,加量12mg/L时为97 8%,加量15mg/L时为100%;水样中Ba2+浓度增大时AMHE加量应增大。AMHE对于硫酸锶垢的阻垢率,Sr2+浓度为901 5mg/L、加量为12mg/L时达100%,Sr2+浓度为2253 8mg/L、加量为90mg/L时接近100%。AMHE是硫酸钡、锶垢的优良阻垢剂。加量9mg/L的AMHE对碳酸钙垢的阻垢率,在Ca2+浓度413mg/L的水样中为96 0%,在Ca2+浓度620mg/L的水样中为70 5%。AMHE也是适用于较低Ca2+浓度环境的碳酸钙垢阻垢剂,其阻垢性能不如AMHP(AA/MA/HPA与PBTCA的复配物)。图6参10。

利用EIS高频区参数评价两种环氧涂层的性能

利用10 kHz下的相位角、10 kHz下的相对介电常数和对应于45°相位角的特征频率这3种EIS高频区的参数对两种环氧涂层体系在盐水浸泡+紫外照射的腐蚀条件下的失效过程进行了表征,并与涂层阻抗值进行了对比。测量结果表明,上述3种高频区参数的结果一致,都能够反映涂层性能的变化及相对优劣。当频率10kHz处的相位角下降到40°,相对介电常数增大到40,或特征频率接近10 kHz时,所研究的两种环氧涂层体系的阻抗值都对应降低到106Ω.cm2左右,涂层保护性能接近失效。由于这几种EIS高频区参数能够很快测得,因此可以利用这些参数快速评价该涂层的保护性能与失效程度。

pH值对低碳钢在高含盐污水中的腐蚀影响

为了防止油田地面输油管线穿孔 ,利用动电位扫描法和缝隙腐蚀实验研究了pH值对低碳钢在某油田高含盐污水中腐蚀行为的影响。结果表明 :随着pH值的升高 ,低碳钢的均匀腐蚀速度逐渐下降 ,但当pH值超过某一临界值后(约 8.5) ,缝隙腐蚀开始加剧 ;该临界值与低碳钢发生钝化时的pH值相一致。探讨了pH值对缝隙腐蚀的影响机理。提高污水的pH值 ,能降低碳钢的均匀腐蚀速度 ,但pH值过高易引起碳钢的缝隙腐蚀。因此 ,pH值应小于 8.5。

铈盐在电场作用下对LY12铝合金阳极氧化膜的封闭作用

研究了铈盐溶液在脉冲电场作用下对LY12铝合金阳极氧化膜的封闭作用。利用扫描电子显微镜(SEM)观察了封闭后阳极氧化膜的表面微观形貌,利用动电位极化技术和电化学交流阻抗谱(EIS)研究了经铈盐封闭后的LY12铝合金阳极氧化膜在不同pH值的1mol/LNaCl溶液中的耐蚀性,并与重铬酸钾封闭、沸水封闭进行了对比。结果表明,采用该封闭工艺得到的铝合金阳极氧化膜表面平整均匀,在耐蚀性方面优于传统封闭方法,并且降低了成本和减少了能量消耗,对环境无污染,是一种新型的绿色封闭方法,有望替代重铬酸钾封闭法。

硫酸钡垢阻垢剂AA-MA-HPA共聚物的合成

合成了丙烯酸-马来酸酐-丙烯酸羟丙酯三元共聚物(AA-MA-HPA),研究了聚合条件对共聚物阻硫酸钡垢性能的影响,确定了合适的聚合工艺:单体配比n(AA)∶n(MA)∶n(HPA)=41∶34∶25,m(引发剂)/m(总单体)=10%,m(异丙醇)/m(总单体)=15%,反应温度90℃,反应时间4h。当共聚物使用质量浓度为24mg/L时,阻垢率可达97%以上,并初步探讨了其阻垢机理。