TUP紫铜及B10铜镍合金流动海水冲刷腐蚀行为研究
铜及铜镍合金有良好的耐海水腐蚀性能，广泛用于海水管路系统中。铜及铜合金海水管系材料的腐蚀研究方面，国外开展了大量的基础和应用性研究。目前我国对铜及铜合金的材料和典型腐蚀问题开展了实海腐蚀投样和实验室短期腐蚀试验，对国产铜及铜合金海水管系材料流动腐蚀条件下的腐蚀规律，及用于设计、建造、使用和维护方面环境腐蚀基础数据函需深入研究。本文在试验室模拟流动海水环境中对国产TUP紫铜和B10铜镍合金的流动海水冲刷腐蚀规律开展研究，并探讨材料在流动海水中的腐蚀机理，为解决作为海水管系材料的国产铜及主要铜合金的环境腐蚀问题提供基础数据。
通过对CF-97冲刷腐蚀试验机的改造，实现了在流动海水中原位电化学信号的施加与测量。在不用流速海水冲刷腐蚀中同时进行的自腐蚀电位监测、动电位极化曲线以及不同流速、冲刷时间后材料的腐蚀失重速率测量表明，国产TUP紫铜和B10铜镍合金流动海水中腐蚀速率要显著高于静态海水，不同流速下材料的腐蚀失重率随着浸泡、冲刷．时间的增加逐渐减小至相对平稳；海水的流动使腐蚀反应的传质速率增加，流动海水中的动电位极化曲线的腐蚀电流密度比静态海水中显著增大，阳极区未出现钝化现象。TUP紫铜在海水流速为0.9～1.2m/s时处于第一个临界流速范围，B10铜镍合金在海水流速大于3m/s时进入临界流速范围，紫铜对海水流速的敏感性要远大于B10锕镍合金。
不同流速、腐蚀时间后运用电化学方法对两种材料腐蚀后的表面状况进行了研究表明，静态海水中，紫铜呈均匀腐蚀形貌，B10铜镍合金表面有点蚀现象发生，两种材料表面都会形成内、外双层的腐蚀产物膜，外层产物膜多是铜的二价腐蚀产物，较为疏松与基体结合力不强，内层主要是Cu<,2>O产物膜，对基体产生保护作用。流动海水中，腐蚀产物外层膜被冲刷去，对基体金属无保护作用，内层氧化膜层随着流速增加逐渐减薄，高于临界流速时，膜层部分会被冲刷剥落，材料腐蚀速率增加。
紫铜在流速为1.2m/s、含砂量为3‰海水中，B10铜镍合金在流速为3.6m/s、含砂量为3‰海水中冲刷腐蚀后，两种材料的腐蚀失重率随着腐蚀时间增加逐渐减小，但都要高于各自同样流速下不含砂海水中的腐蚀失重率。含砂流动海水中，材料表面形成的有保护性的腐蚀产物膜层被海水和砂粒冲击部分或全部剥落露出基体金属，基体金属也会被机械冲击而流失，造成腐蚀失重率增加。紫铜在1.2m/s、含砂海水中冲刷腐蚀后基体有裂纹，表面出现马蹄型蚀坑，出现典型的冲击腐蚀的现象；B10铜镍合金在3.6m/s、含砂海水中冲刷腐蚀后表面膜层大部分被冲击剥落，表面冲刷纹路紊乱，在此条件海水中，材料表面水流呈微湍流状态，一定程度上加剧了腐蚀反应速率。B10铜镍合金对含砂流动海水的腐蚀敏感性较强。
比较而言，B10铜镍合金在流动海水中的耐蚀性能要远优于紫铜。在实践应用中，根据腐蚀环境的具体情况和材料的耐蚀性优劣，选择合适的海水管系材料，提高材料的利用率和实际生产的效率。
铜镍合金;紫铜;海水腐蚀
中国海洋大学
硕士
海洋化学
杜敏;王洪仁
2007
中文
TG146.11
77
2007-08-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）