海洋污损生物的附着对Q235碳钢表面阴极保护钙质沉积层形成的影响

采用全浸实验模拟实际海洋环境中污损生物的附着对阴极保护钙质沉积层形成的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱(EDS)、电化学交流阻抗(EIS)、失重法以及荧光显微镜观察等方法分析腐蚀形貌、钙质沉积层成分、腐蚀动力学以及污损生物附着情况。结果表明:污损生物附着后所形成的钙质沉积层试样,电化学阻抗模值大于裸钢试样,但小于无污损生物附着所形成的钙质沉积层,这表明污损生物附着能够抑制钙质沉积层的形成,使形成的钙质沉积层保护性能下降。同一试样Ca/Mg比随着实验周期的增加逐渐减小,说明大型的污损生物对钙质沉积层形成的抑制作用更强。结合失重实验可知大型污损生物的附着会抑制局部腐蚀。

模拟污损生物附着对Zn-Al-Cd阳极腐蚀性能影响的研究

通过电化学阻抗(EIS)、扫描电镜(SEM)和模拟生物膜方法研究污损生物附着对Zn-Al-Cd牺牲阳极在海水中腐蚀行为的影响.电化学阻抗结果得出,在整个实验周期内,阳极试样的腐蚀速率顺序为:添加微量藤壶牡蛎粉末<<表面涂一薄层琼脂的阳极<空白阳极;SEM结果表明,只添加薄层琼脂的Zn-Al-Cd发生均匀腐蚀,而添加微量藤壶牡蛎粉末的阳极发生局部腐蚀.整个实验结果可以说明,阳极表面大型污损生物的致密覆盖使内外腐蚀介质的交换受到抑制,在一定程度影响了Zn-Al-Cd牺牲阳极的溶解释放,影响阴极保护效果.但另一方面,大型污损生物在阳极表面形成的致密层也有可能引起局部腐蚀的发生.

微生物自修复混凝土研究进展

微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)自修复技术是一种环境友好、长期可行的修复方法,在混凝土裂缝修复领域已引起重点关注。本文在近年研究基础上总结归纳了不同种类微生物诱导矿化碳酸钙的沉积机理,并对比分析了当前所使用的微生物载体材料差异,建议选择微生物载体材料时综合考虑生物相容性、固载能力及修复效果等多因素的影响。其次,总结了微生物自修复混凝土表征方法,从抗压强度恢复率、裂缝表面愈合率、混凝土耐久性及微观分析等多方面综合评定裂缝修复效果。最后,结合微生物自修复混凝土研究进展,给出了未来研究发展的建议。

3D打印316L不锈钢的力学与海水腐蚀性能研究

针对海洋零部件应用环境的复杂性与多样性,进行了选区激光熔化3D打印316L不锈钢试样与机加工试样的力学与腐蚀性能对比分析。结果表明:力学性能方面,3D打印(热处理)试样硬度值与抗拉强度良好,具有优秀的抵抗起始和最大变形能力;直接烧结策略具有最好的抗拉强度,棋盘烧结策略具有最好的延伸率。腐蚀性能方面,3D打印试样具有最低的自腐蚀倾向性和最小的腐蚀速率,热处理工艺会使3D打印试样的自腐蚀倾向性和腐蚀速率变大,但会降低一定的腐蚀波动性。3D打印试样力学与腐蚀性整体优于同种材料的机加工试样。综上,力学和腐蚀性能的研究,有助于发现3D打印技术最优工艺与策略,将该技术更好的应用于海洋仪器装备的研发中。

典型海洋大气环境中AZ80镁合金电偶腐蚀行为研究

镁合金作为最轻的金属结构材料,具有比强度高、比刚度高、减震性能好、电磁屏蔽等优点。随着海洋强国战略的实施,先进镁合金结构材料逐步在海洋装备上开始应用。已列装的新型高强AZ80镁合金,通过与QBe1.7铍青铜紧固件连接,共同构成整体在典型海洋大气环境中服役。在高盐、高湿的海洋环境环境中,镁合金与电位更正的QBe1.7铍青铜偶接后,极易发生电偶腐蚀。电位相对更负的高强AZ80镁合金,作为电偶腐蚀的阳极被加速溶解。本研究对高强AZ80镁合金电偶腐蚀样品经过12个月青岛海洋大气暴露试验,发现空白对照组、电偶1组(紧固件铍青铜直径Ψ=10mm)和电偶2组(紧固件铍青铜直径Ψ=20mm)的平均腐蚀速率分别为108.1071、133.8929、173.6250g/(m2·a)。电偶对表面的主要腐蚀产物为:Mg(OH)2、MgSO4和MgCl2。空白样品、电偶1组和电偶2组平均腐蚀深度分别为:0.175、0.330、0.315mm/a。样品中部腐蚀深度最大,边部腐蚀深度则相对较小。不同样品在青岛试验站的腐蚀产物对基体保护能力的量度(n值)分别为1.1337、1.1378、1.0895,表明随着暴露时间的延长,试样在海洋大气环境中的腐蚀速率会加快,试样表面的腐蚀产物对基体根本起不到保护作用。通过灰色关联分析法,计算了青岛海洋大气腐蚀站点的环境因素与AZ80镁合金腐蚀深度和腐蚀失重之间的关联度,结果表明:青岛海洋大气环境因素对高强AZ80镁合金空白样品腐蚀失重影响前三位分别为:SO42->非水溶性>硫酸盐转化率;对电偶1组样品影响前三位的环境因素分别为:SO2>硫酸盐转化率>NO2;对电偶2组样品影响前三位的环境因素分别为:水溶性降尘>SO2>NH3。对比电偶对2组和1组,唯一的差别是电偶对的面积比,但决定镁合金腐蚀速度的大气成分完全不同,相关机制会在未来工作中详细研究。

Al基牺牲阳极的生物污损——“阳极苞”的解析

本文介绍了铝(Al)基牺牲阳极在青岛中港海鸥浮码头超期服役五年半的阴极保护情况。现场勘查结果发现少部分 Al阳极是以"苞"状出现,暂命名为"阳极苞"。其外层为以苔藓虫(Bryozoa/Polyzoa)为主体的生物群落构成的具有一定强度的生物硬壳,内层为白色膏状物,暂命名为"阳极泥"。对生物硬壳进行了生物鉴定,利用扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)测试其微观结构,红外光谱(infrared spectroscopy,IR)测定其化学组成,结果表明该生物硬壳由复杂的有机混合物组成,并且具有微米级多孔结构;对"阳极泥"进行了酸碱性测定、能谱分析(energy dispersive spectrometer,EDS)及 X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析,结果表明"阳极泥"主要由铝的水合氧化物和污损生物的代谢产物及机体分解产物组成。在此基础上初步讨论了"阳极苞"的形成过程及其对阴极保护的影响。

海洋牧场平台飞溅区复层矿脂包覆长效防护技术应用

海洋平台装备长期处于海洋复杂环境下易遭受腐蚀的侵扰。特别是装备上的异形钢结构,在力学和电化学的协同效应下更容易发生腐蚀失效现象,严重影响装备的使用寿命,给安全生产带来极大的风险隐患。浅析了海洋牧场平台不同区带的腐蚀环境及其腐蚀规律,尤其是腐蚀最严重的海洋平台飞溅区,为了对此短板区域进行加强防护,介绍了目前使用较为广泛的几种防腐蚀技术及相应的优缺点,在此基础上,介绍了一种新型复层矿脂包覆防腐技术,可以有效延长海洋牧场平台使用寿命,为海上平台安全运行提供有力保障,为我国海洋牧场平台的长效防腐技术研究提供一定的参考。

天津LNG接收站码头钢桩长效腐蚀防护技术对比研究

为解决码头钢桩防腐问题,针对国内同类场站进行腐蚀调研,并对钢桩长效腐蚀防护技术进行优选。调研和试验结果表明,复层矿脂包覆技术(PTC)的防护效果优于其他2类腐蚀防护技术,是码头钢桩浪花飞溅区腐蚀防护的最佳解决方案。天津南港LNG接收站打破国内码头防腐设计的传统,在设计建造初期就采用PTC技术进行防腐保护,在国内尚属首例。相关调研和试验结果可为国内码头钢桩防腐设计提供参考。

氧掺杂碳气体扩散电极用于电催化产活性氧抗菌防污研究

过氧化氢(H_(2)O_(2))等活性氧(ROS)物质因具有绿色高效的特点,在废水处理、杀菌消毒等领域受到研究者广泛关注。利用电催化生成H_(2)O_(2)是一种实时提供活性氧物质的有用方法。然而,目前报道的大多数高性能催化材料都是粉体形式,不便于在实际场景中的应用。因此,制备可直接应用的电极材料显得尤为重要。本研究利用喷涂-热解的制备方法,制备了高活性氧催化活性的氧化炭黑(O-CB)/多孔碳毡电极,通过聚四氟乙烯(PTFE)的修饰优化电极表面的氧气传质,成功制备氧掺杂碳气体扩散电极。研究结果表明,O-CB/PTFE-5 wt%电极具有最高的催化性能,其合成H_(2)O_(2)的速率达27.19 mg·L^(–1)(mg catalyst)^(–1)·cm^(–1)·h^(–1)。海洋典型污损微生物假单胞菌(Pseudomonas sp.)的抗菌实验表明,该电极电催化作用60 min产生的活性氧对Pseudomonassp.的杀菌率可达到97.69%,作用120min的杀菌率可达到99.99%。

海洋钢结构阴极保护下钙镁沉积层的研究进展浅述

阴极保护仍然是海洋钢结构防腐蚀的一种重要措施,在其作用过程中所产生的钙镁沉积层可被视为一道无机涂层。由于钙镁沉积层的结构及致密程度是影响阴极保护效果的重要因素,因此阴极保护设计过程的关键在于如何获得理想的钙镁沉积层。从钙镁沉积层的形成机理,动力学规律,影响因素、作用及深海钙镁沉积层的研究现状等几个方面进行综述,为以后深海阴极保护设计提供参考方向。

深度学习在水下目标检测与腐蚀评估中的应用进展

随着海洋资源的不断开发和海洋环境的持续变化,水下目标检测和腐蚀评估在海洋工程、海洋资源开发和水下基础设施维护等领域发挥着重要作用。两种技术虽路线不同却有交叉,在一定程度上是相互关联的。综述了近年来深度学习技术在水下目标检测与腐蚀评估中的应用现状,首先介绍了水下目标检测和腐蚀评估的背景,然后分别对深度学习技术在水下目标检测和腐蚀评估方面的应用现状进行了简要分析,最后讨论了目前水下目标检测和腐蚀评估在深度学习的影响下面临的挑战以及未来的研究方向。

海洋钢结构防腐蚀技术综述

我国每年海洋钢结构腐蚀经济损失巨大,海洋高氯的大气环境,海水的潮起潮落,浪花飞溅等都是造成腐蚀现象以及腐蚀程度不同的原因。文章根据海洋环境腐蚀机理,以及各个海洋腐蚀区带的特点,针对涂层防护技术、喷涂防护技术、包覆防护技术和阴极保护技术等防腐技术的应用现状和各种技术优缺点进行了综述,并展望了海洋钢结构防腐蚀技术的发展方向。

腐蚀成本及控制策略研究

材料腐蚀对国民经济的发展造成严重的影响,因此腐蚀问题引起广泛关注。本文回顾了国内外在历史上几次主要的腐蚀调查工作,对国际通用的典型腐蚀成本调查统计方法进行了详细解读,并对重大咨询项目“我国腐蚀状况及控制战略研究”的主要工作做了重点陈述。腐蚀与防护是安全问题,是经济问题,是国计民生问题,是生态文明问题,更是国家文明发展程度的反映,而全国范围内的腐蚀调查工作的重要意义即在于摸清我国腐蚀状况的总体情况,为腐蚀防护提供针对性的对策建议,并为国家相关政策的制定提供重要的参考依据和数据支撑。

不锈钢在海水中的腐蚀行为研究进展

简述了国内外不锈钢海水腐蚀的研究进展,介绍了几种合金元素对不锈钢耐腐蚀性能的影响以及不锈钢在海水中发生点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等4种主要腐蚀类型的机理,并对不锈钢防护的发展方向进行了展望。

腐蚀产物性质对金属大气腐蚀过程影响的研究

首先简要阐述了金属大气腐蚀的机理及过程,介绍了大气腐蚀过程中腐蚀产物的种类。然后分别从腐蚀产物的物理性质、化学性质(电化学)等方面对金属大气腐蚀过程影响的研究进行了探讨,并着重总结了腐蚀产物光电性质对金属腐蚀的影响。最后对该研究方向进行了展望。

温控加热下低表面能铝氧化膜的制备及其耐腐蚀初步研究

在氧化铝表面添加有机镀层可以降低其表面能,然而有机镀层具有附着力低、不稳定及污染环境等缺陷。PAOF(多孔氧化铝薄膜)在仿生学上具有类似自然界低表面能生物的表面微结构,为达到进一步提高其表面接触角目的,本研究采用加热冷却等对其进行处理。通过SEM观察,制得的低表面能材料具有约176 nm孔径的规则光滑多孔结构。表面元素分析表明加热处理后和处理前的表面具有一致的化学组成。推断是加热冷却过程使阳极氧化生成的铝氢氧化物和水合物复合结构发生失水,从而露出基底部规则的多孔结构。根据计算,当多孔表面的孔径约为176 nm时,孔中的水滴表面张力和孔隙大气压力将和水滴重力形成力学平衡。电化学实验结果表明,低表面能多孔氧化铝比普通氧化铝具有更低的腐蚀电流。

氯化铵盐粒导致的铜初期大气腐蚀行为研究

目的研究在氯化铵存在条件下,铜的大气腐蚀行为。方法采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、滴定法和电化学等方法来确定铜的大气腐蚀过程和腐蚀产物。结果随着暴露时间的延长,铜的腐蚀质量损失变大,平均腐蚀速率变小。在氯化铵存在条件下,铜表面生成了Cu_2O、Cu_2(OH)_3Cl和Cu_2(OH)_2CO_3,其中Cu_2O为主要腐蚀产物,其质量占腐蚀产物总质量的97%以上。结论氯化铵的存在会对铜造成很强的腐蚀,随着暴露时间的延长,铜的腐蚀变得严重,但是暴露后期腐蚀速率将会减缓。

钒酸盐可见光催化防污材料研究进展

生物污损是海洋工程材料在服役过程中面临的重要问题之一,因此,开发高效、环保的新型防污材料具有重要意义。基于半导体材料的可见光催化防污技术绿色、广谱、高效,在海洋防污领域有巨大的应用前景。本文从可见光催化防污材料和作用机理的角度,阐述了近年来在钒酸盐半导体材料体系方面的研究进展。作为一种新型的防污材料,基于钒酸盐的可见光催化防污技术有望在海洋防污领域中提供一种新的策略。

长余辉发光材料/超疏水颗粒改性防腐涂层性能研究

目的提高海洋环境下具有指示作用的金属构件的防腐性能及夜间辨识度。方法将硬脂酸改性发光颗粒与疏水高岭土和疏水二氧化硅颗粒均匀分散在环氧树脂中,用刷涂法将涂料刷在碳钢表面,待其固化后得到涂层。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和热重分析(TGA)方法分析改性发光颗粒的化学成分,用接触角测量仪、SEM、LSCM测试和观察涂层表面的润湿性及微观形貌,通过砂纸磨损、盐雾和EIS测试涂层的耐磨性能和防腐性能,并借助屏幕亮度计测试涂层在盐雾试验前后的发光强度。结果发光颗粒经过硬脂酸处理后在表面覆盖形成了疏水层。当涂层中的疏水高岭土颗粒与改性发光颗粒的质量比为1∶4时,涂层经过20次的磨损循环后仍具有超疏水性,且涂层质量仅损失了10.79%,该涂层在经过60d的盐雾测试后,其阻抗保持在10^(10)Ω·cm^(2)以上。在经过15次的干湿循环后,涂层体系的阻抗降至2.4×10^(9)Ω·cm^(2),经过60 d盐雾测试后涂层的发光强度降至0.22 cd/m^(2)。结论通过硬脂酸改性提高了发光颗粒在水环境中的发光持久性,制备的涂层具有较好的疏水性和优异的耐磨性。在涂层中添加疏水高岭土颗粒提高了涂层的防腐性能,涂层防腐性能的提高使得涂层保持了良好的余辉性能。该涂层的性能研究为特殊海洋环境下金属类指示构件的防腐和夜间发光辨识提供了依据。

X65管线钢在成品油管道沉积物中的微生物腐蚀行为

目的分析华南一成品油管道内微生物腐蚀(MIC)的主要原因及行为,为成品油管道安全运行提供支撑。方法利用微生物分析、表面分析和电化学手段,分析成品油管道沉积物中可能引发腐蚀的细菌群落,研究细菌群落协同作用下,X65管线钢的腐蚀状态,并对X65管线钢在成品油管道沉积物稀释液中的MIC行为进行分析。结果从属水平来看,成品油管道沉积物中相对丰度大于0.1%的29种菌属中有13种可能引发MIC。在实验的1~3天,天然稀释液体系(X65-Bacteria)的OCP持续正移,且正移幅度大于灭菌稀释液体系(X65-Asepsis),第3天的EIS阻抗弧半径最大。在实验的3~7天,天然稀释液(X65-Bacterias)体系的OCP负移,且负移程度明显大于灭菌稀释液(X65-Asepsis)体系。在实验的第7天,天然稀释液(X65-Bacterias)体系的阻抗弧半径小于灭菌稀释液(X65-Asepsis)体系,且自腐蚀电位更负。对生成的生物膜进行成分分析发现,生物膜和腐蚀产物膜主要由有机物和铁的氧化物组成。结论柠檬酸杆菌属(Citrobacter)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)可能是造成华南一成品油管道沉积物中MIC的主要菌群。在管道沉积物中细菌群落的协同作用下,X65管线钢的腐蚀速度加快。