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2024年, 第57卷, 第1期 
刊出日期:2024-01-15
  
  • 全选
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  • 斯帅, 李佳红, 卞达, 赵永武, 钱善华
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    着眼于改善磷酸盐粘结涂层的摩擦学性能,探究了改性碳纤维应用于涂层的可行性。通过电泳沉积法将氧化石墨烯(GO)接枝到碳纤维(CF)表面,并采用刮涂-热固法制备了磷酸盐陶瓷涂层;采用扫描电子显微镜和拉曼光谱仪分别表征了CF-GO 样品的表面形貌和分子结构,通过摩擦磨损试验机考察了CF-GO 含量对涂层摩擦学性能的影响。结果表明:含CF-GO 的涂层摩擦学性能显著优于含未处理CF 的涂层;随着CF-GO 含量的增加,磷酸盐粘结涂层的摩擦系数和磨损率均呈现出先降低后增加的变化;与未添加CF 的涂层相比,含10%(质量分数)CF-GO的涂层表现出优异的摩擦学性能,对应的平均摩擦系数和磨损率分别降低了50%和38%。这表明适量的CF-GO 能够改善其涂层的摩擦学性能,可为新型磷酸盐涂层研发和工程应用提供较好的参考。
  • 王旭, 石秋生, 李广荣, 杨冠军
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    为探究隔热可磨耗封严涂层的失效行为,研究了界面粗糙度、界面附近可磨耗面层结构对复合涂层开裂的影响规律。采用内聚力模型以及相场法描述裂纹沿界面整体剥落以及可磨耗面层内部断裂行为,揭示了涂层的剥落失效机理。研究发现,随着界面粗糙度的增加,涂层结合强度和开裂趋势呈现相反的变化规律。一方面,无损伤复合涂层界面有效接触面积增大,结合强度提高;另一方面,随着粗糙度的增加,面层内部断裂更加容易。因此,需合理优化界面粗糙度。此外,界面附近面层孔隙会降低界面处的结合强度。据此,选择合适的界面粗糙度,并在可磨耗面层与隔热层之间引入抗开裂致密过渡层,以消除面层孔隙对复合涂层界面强度的弱化作用,设计出抗开裂涂层。
  • 蒋红兵, 李强, 徐巍, 田银宝, 冀璞光, 陶文明, 方峰
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    为了考察Ce 含量对热浸镀Zn-Al-Mg 合金镀层的组织和耐腐蚀性能的影响,采用SEM、EDS、XRD 等方法对镀层的形貌、组织成分及物相进行了观察分析,结合盐雾试验对腐蚀产物形貌、组成及含量以及去除腐蚀产物后的镀层形貌进行了分析,并进一步通过电化学测试考察了不同镀层在3.5%NaCl 溶液中的电化学行为。结果表明,Zn-5Al-1.5Mg-xCe (x =0,0.05,0.10,0.25,质量分数,%) 合金镀层的组织由富Zn 相、富Al 相和Zn/Al/MgZn2(或Mg2Zn11)三元共晶组织组成,少量Ce 的加入增加了镀层中三元共晶组织的比例。Ce 可以减薄镀层,细化富Al 相,提高镀层的均匀性。当Ce 添加量为0.10%时,细化效果最好。另外,Zn-5Al-1.5Mg-0.10Ce 合金镀层的耐腐蚀性能最好,是Zn-5Al-1.5Mg 合金镀层的2.6 倍左右。Ce 提高了镀层的均匀性,减少了局部腐蚀,提高了Zn5(OH)8Cl2·H2O 腐蚀产物保护层的均匀性和致密性,从而提高了镀层的耐腐蚀性能。
  • 朱博武, 李都红, 刘娅丽
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    为改善镁合金的细胞相容性和耐腐蚀性,期望能制备出一种可生物降解的医用材料。为此,利用白藜芦醇的诱导作用通过仿生矿化的方法在AZ31 镁合金表面制得含白藜芦醇-羟基磷灰石(BLLC-HA)的复合涂层,采用动电位极化试验和氢气释放试验来测试样本的耐腐蚀性,采用MTT 法和细胞形态观察法来评估样本的人体细胞相容性。动电位极化试验结果表明,与AZ31 组(Ecorr =-1.399 V)相比,AZ31-BLLC-HA(Ecorr =-1.152 V)的腐蚀电位增加了247 mV,同时腐蚀电流密度降低了3 个数量级。氢气释放试验显示AZ31、AZ31-BLLC-HA 组平均氢气释放速率是1.41 mL/(cm2·d)和0.41 mL/(cm2·d)。MTT 结果显示细胞增值率最高的是AZ31-BLLC-HA,且明显高于阴性对照组。研究表明,含羟基磷灰石-白藜芦醇复合涂层的AZ31 镁合金其耐腐蚀性显著提高,该复合材料在模拟体液中的降解速率明显降低,同时含羟基磷灰石-白藜芦醇复合涂层的AZ31 镁合金具备良好的细胞相容性。该复合涂层为医用生物材料表面的功能化提供了新思路。
  • 淦邦, 马凯军, 曹公望, 王振尧
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    为探究抗压容器钢在模拟工业码头大气环境下的腐蚀行为,利用失重分析、EDS、XRD 和电化学方法研究了不同模拟加速试验周期下抗压容器钢Q235 和16MnNiVR 钢的腐蚀行为。结果表明:抗压容器钢Q235 和16MnNiVR 钢在模拟工业海洋大气环境试验中,其腐蚀速率先呈现上升趋势,随着锈层由疏松逐渐变致密,腐蚀速率会发生不同程度地下降。在此加速试验下2 种钢的腐蚀产物化学性质一致,所发生的腐蚀行为差异是由金属基材表面腐蚀产物致密性所致,在东南沿海工业海洋大气环境腐蚀因子作用下,16MnNiVR 钢的耐蚀性可达到Q235钢的1.6 倍。
  • 熊汉桢, 贺小燕, 楼彤, 白秀琴
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    为了满足海洋装备绿色抗菌防污需求,具有卤代过氧化物类酶活性的氧化铈(CeO2)纳米颗粒可作为绿色高效的新型防污剂,利用氧化石墨烯(GO)的负载以提高CeO2卤代过氧化物类酶活性。采用水热法,将GO 作为CeO2晶核生长的负载层,成功制备了GO 质量分数分别为1%、2%、4%的3 种GO-CeO2复合材料。从形貌、成分、卤代过氧化物类酶活性、抗菌性能等方面探讨了不同GO 含量的GO-CeO2基于卤代过氧化物类酶活性的抗菌性能。结果表明:GO 质量分数为2%的GO-CeO2复合材料中短棒型CeO2均匀致密地分布在GO 负载层,具有最高的Ce3+和氧空位浓度,能带间隙为2.76 eV,卤代过氧化物类酶活性能力最强,抑菌率达到98.47%,达到新型防污剂的预期要求。与商品化的CeO2相比,GO-CeO2复合材料具有更强的卤代过氧化物类酶活性,可为CeO2绿色高效新型防污剂的应用提供新参考。
  • 周晓含, 苏朋, 王涛, 王煦
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    针对油田注水用Q235 钢管的腐蚀问题,用酮醛胺缩合物缓蚀剂改性水性聚氨酯(WPU)乳液,使其复合膜(涂层)对侵蚀离子具有缓蚀和阻隔双重作用,采用红外光谱仪、热重分析仪、电化学工作站等手段进行了有关分析表征。结果表明:缓蚀剂的加入与水性聚氨酯之间形成大量的氢键和分子间作用力;大量苯环的存在能够提高复合膜的热稳定性;与纯的WPU 膜相比,WPU-3 和WPU-5 复合膜的硬度能够达到2H;当缓蚀剂的添加量为3%时,接触角由原来未改性的59.69°增加到74.74°,疏水性提高,膜层阻抗达到最大值,此时复合膜的电化学性能最佳,防腐蚀效果最好。
  • 白甘雨, 贾均红, 李宁, 杨光, 韩松松
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    为探究不同焊接工艺下(工艺1:激光功率1 600 W,焊接速度1 600 mm/min,线能量60 J/mm,气体流量20 L/min,离焦量0 mm;工艺2:激光功率1 800 W,焊接速度1 200 mm/min,线能量90 J/mm,气体流量20 L/min,离焦量0 mm)R60702 激光焊接接头中焊缝区不同组织的耐蚀性,采用金相显微镜(OM)、X 射线衍射仪(XRD)、电化学测试仪、扫描电镜(SEM)、三维轮廓仪和能谱(EDS)对其金相组织、物相组成、耐腐蚀性能及机理、腐蚀形貌、腐蚀产物元素组成进行分析。结果表明:2 种焊接工艺下的焊缝区呈现出不同的显微组织,工艺1 条件下焊缝区为篮网状组织及少量(26.7%)平行板条状魏氏组织的混合,工艺2 条件下焊缝区呈现出典型的魏氏组织。在100 ℃的20%硫酸中浸泡腐蚀72 h 后,混合组织焊缝表现为电偶腐蚀,平行板条状魏氏组织焊缝表现为均匀腐蚀,平行板条状魏氏组织焊缝的耐蚀性更优。这是由于混合组织焊缝的显微组织不均匀性形成了电位差,导致氧化膜因电偶腐蚀发生破裂,因此其耐蚀性较差;而平行板条状魏氏组织焊缝的电化学均匀性良好,自腐蚀电位无显著差异,有利于抑制电偶腐蚀。
  • 郑乐怡, 王荣, 姚佳雯, 卢玄冰, 俞巧珍, 于晓辉, 张楠, 史天静, 赵健伟
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    镀银方法可分为置换镀和电镀,为了比较这2 种方法制得的镀层的耐蚀性能和电偶腐蚀行为,利用扫描电子显微镜、XRD、电化学工作站、Tafel 曲线和电偶腐蚀方法研究了以5,5-二甲基酰胺为主配位剂的无氰镀银工艺中ZHL-02 置换镀和ZHL-02 电镀镀层的耐蚀性能和电偶腐蚀行为。结果表明:置换镀层结晶好,覆盖更完整,在同等厚度条件下,抗电偶腐蚀性能略优于电镀层。随着置换镀银时间的延长,镀层的自腐蚀速率逐渐下降。但其耗时长,且难以获得1 μm 以上的厚度,一定程度上限制了其应用。相较于置换镀,电镀的速率快得多,电镀5 min 就可获得>2.4 μm 的银镀层。随着电镀时间的延长,银层中会出现较大的颗粒,形成细小气孔等缺陷结构,电镀银时间为1、2、5 min 时,对应的自腐蚀速率分别为7.15×10-3、5.30×10-3、4.27×10-3 mm/a。电镀时间从1 min 延长到2 min,再延长到5 min 时,镀层的平均电偶腐蚀速率出现了先下降后增大的现象。
  • 胡继月, 来龙杰, 汪瑞, 王立鹏, 刘琪
    2024, 57(1): 65-72.
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    为了在提高钛合金表面性能的同时,又可赋予其多彩的外观或实现消光等目的,利用直流脉冲稳压电源在不同氧化电压下制备钛合金阳极氧化膜。采用化学浴沉积法在钛合金阳极氧化膜层表面沉积适量羟基氧化铁(FeOOH)颗粒,研究FeOOH 对钛合金阳极氧化膜层光学及半导体性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、X 射线衍射仪(XRD)、EDS、电化学工作站分析测试了氧化膜及复合FeOOH 后膜层的形貌、物相、元素组成、光电流密度、电化学阻抗和Mott-Schottky 曲线。结果表明:在电压为40 V 时,钛合金阳极氧化膜具有优异的光学及半导体性能。在40 V 电压下生长的阳极氧化膜表面复合FeOOH 可显著提高其光电流密度,使其电荷转移电阻明显减小,迁移速度变得更快,光学性能得到明显改善。
  • 李会杰, 雷远涛, 伍文星, 申龙章, 陈勇, 朱红梅, 邱长军
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    激光增材马氏体不锈钢可应用于600 ℃以下的高温部件,为了进一步提高其高温耐磨性能,制备了4种不同铝含量(0、1%、2%、3%,质量分数)的马氏体不锈钢试样,采用箱式电阻炉对4 种马氏体不锈钢试样分别在25、200、400、600 ℃温度下进行热处理。采用OM、XRD、SEM、3D 景深显微镜、高温摩擦磨损试验机等仪器和JMat-Pro 软件研究了试样的金相组织与高温摩擦磨损性能。结果表明:随着铝含量的增加,试样的平均硬度从57.87 HRC 降至42.46 HRC,随着600 ℃保温时间的延长,试样的硬度均快速下降并趋于稳定,其值从44.79 HRC 降至28.70 HRC,铝含量的增加对试样在25 ℃下的摩擦系数的影响并不明显,其值均在0.8~0.9 之间;当铝含量达到3%时,试样在600 ℃环境中的摩擦系数降至0.45 左右,约为25 ℃下的52.94%,体积磨损量降至0.021 4 mm3,约为25 ℃下的9%,试样主相为马氏体相及少量碳化物等析出相。添加3%铝可显著改善激光增材马氏体不锈钢的高温摩擦磨损性能。
  • 王建斌, 许秀婷, 薛云升, 刘宏宇, 海国泉, 郭菁, 滕莹雪
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    为探究含铜低碳钢在不同pH 值条件下的腐蚀规律,采用电化学工作站和金相显微镜对不同pH 值的NaCl 环境中的普通耐候钢(Q345)、含铜低碳钢(0Cu3Cr)和船体含铜低碳钢(0CuAl)的极化曲线、交流阻抗谱和微观形貌进行分析,观察在不同pH 值的NaCl 环境中的含铜钢与低碳钢的腐蚀性能差异。结果表明:在NaCl 环境中,pH=12 时3 种试样的自腐蚀电位较高,0Cu3Cr 和0CuAl 的腐蚀过程受阳极溶解反应控制,而Q345 受阴极反应控制,Q345 和0Cu3Cr 在pH=6 时的自腐蚀电位略大于pH=8 时的;3 种试样在pH=12 的NaCl 环境中的电荷转移电阻值最大;pH=6 时0Cu3Cr 表面的点蚀坑较小且数量较少,pH=8 时表面点蚀坑较大且数量较多;0CuAl 在pH=8 时的耐蚀性比pH=6 时的好。
  • 邵俊杰, 林碧兰, 陈凌
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    为了提高细晶高强钢筋(HRBF500 钢筋)的耐蚀性及对应海工混凝土结构的耐久性,在含3.5%NaCl的模拟混凝土孔隙液(SCP 溶液)中添加β-甘油磷酸钠(BG),通过动电位极化和交流阻抗谱(EIS)测试研究BG含量对HRBF500 钢筋电化学腐蚀行为的影响,通过Mott-Schottky 曲线测试研究HRBF500 钢筋表面腐蚀产物膜的半导体特性,采用SEM 观察钢筋表面的腐蚀形貌,并与普通碳素光圆钢筋(HPB235)作比较。结果发现:BG 为阳极型缓蚀剂,有利于钢筋钝化。随着BG 含量的增加,HRBF500 钢筋的腐蚀电流密度先明显降低后稍有提高,钝化膜的载流子密度减小,阻抗值明显增大。以1.0 g/L BG 时的缓蚀效果最佳。不含缓蚀剂时,HPB235 钢筋的耐蚀性优于HRBF500 钢筋,但1.0 g/L BG 缓蚀剂使二者的耐蚀性十分接近。在含氯离子的混凝土环境中,添加合适的缓蚀剂,可以确保HRBF500 钢筋的耐久性和安全性,有利于其工程推广应用。
  • 吴志海, 孟国辉, 刘梅军, 杨冠军
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    铝化物涂层在高温环境中服役时形成Al2O3膜,从而有效地提高了部件的抗高温氧化和耐热腐蚀性能,延长了部件服役寿命,因此其成为燃气轮机热端部件的重要热防护涂层。然而,单一铝化物涂层在服役时易出现富铝态的β-NiAl 相向贫铝态的γ-Ni3Al 相的相变,使涂层中的Al 含量降低,导致涂层难以持续形成致密Al2O3膜。对利用元素改性(如Si、Cr、Co、Pt、Pd 和稀土)提高铝化物涂层的抗高温氧化和耐热腐蚀性能进行了概述,指出Pt 元素能同时促进Al 元素氧化成致密的Al2O3膜和提高氧化膜的抗剥落能力,对铝化物涂层的高温性能改性效果最好;基于单元素改性效果,发展了多种元素(二元和三元)共改性铝化物涂层,以Pt 与阻碍涂层与基体间元素扩散的元素或抑制相变元素的共同改性能更有效提高铝化物涂层的性能;最后,未来改性铝化物涂层的发展趋势可能是Pt 与稀土或其他元素更高元共改性(四元或五元)。
  • 田颖, 车清论, 贺仁, 张嘎, 郑少梅
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    聚合物复合材料因其优异的自润滑、高化学稳定性和减振降噪等特性而备受关注。以水作为工作介质的水润滑轴承具有环境友好、维护成本低及结构设计简单等特点,已被广泛应用于船舶、水电和化工等领域。首先总结了水润滑轴承用聚合物复合材料特性,归纳了聚合物复合材料在水润滑条件下的摩擦学性能及磨损机制,介绍了提高聚合物复合材料摩擦学性能的常规方法,并进一步探讨了材料内部结构、摩擦界面微观结构与材料宏观摩擦学特性的内在关联。指出促进水润滑聚合物-金属配副摩擦界面原位生长固体润滑特性转移膜,可弥补水膜润滑能力不足、显著提高配副的摩擦学性能,深入研究水润滑状态下复合材料的微观摩擦磨损机制,对于理解水润滑配副的摩擦学机理有重要的意义。
  • 张书弟, 雷全达, 刘琳坤, 邴嘉辉, 董家麟
    2024, 57(1): 123-140.
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    铝合金因具有较好的耐蚀性能和加工性能,并且本身也具有质量轻、强度好等优点,在海洋船舶和海洋工程装备等领域得到了非常广泛的应用。随着对海洋资源的探索,船舶及海洋工程装备领域迎来了快速发展时期。由于海洋环境的特殊性和复杂性,在深海或者极端环境下铝合金也有广泛应用的可能性,在深海油气勘探和极地航行船舶等设备中,铝合金可以作为结构材料,因其质量轻、耐腐蚀性能好,得到了广泛应用,但存在着诸多腐蚀铝合金的因素,给船舶及海洋工程装备的发展造成严重的影响。基于国内外最新相关研究进展,针对铝合金的种类、腐蚀类型、腐蚀监测技术以及腐蚀防护技术进行了综合分析,探究铝合金在海洋环境中的腐蚀行为以及不同的防腐技术,为将来铝合金在深海或极端海洋工程领域的应用以及改善和提高铝合金防腐技术研究提供借鉴。
  • 吴雨晟, 冯强, 任建, 王建明, 何莎, 赵焰峰, 邓伟林, 葛凯奇, 杨云皓
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    为在油气开采中尽早识别井下管柱的腐蚀和其他缺陷,从而保障油气安全、高效生产,本文对国内外现存的油气井井下腐蚀检测技术和监测技术进行了综述,进而分析了上述技术在国内油气田的应用,同时对相关技术的发展提出了展望。认为提高技术、设备的可靠性和适应性,实现在线监测和实时监测,是非常重要的攻关方向。
  • 王世颖, 康丰, 吴敏娴, 陈艳丽, 陈智栋
    2024, 57(1): 148-155.
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    腐蚀是影响镁及其合金大规模应用的关键技术难题之一,因可有效隔离金属基底与腐蚀介质的直接接触,从而降低腐蚀速率,制备超疏水表面成为提高镁合金耐蚀性的有效途径。通过一步电沉积方法,在AZ31 镁合金基底上成功制备了铜-金属有机骨架-硬脂酸(Cu-MOF-SA)超疏水膜,并对超疏水膜的耐腐蚀性、化学稳定性和耐热性进行了综合研究。结果表明,表面的水接触角可达158°,超疏水膜覆盖的试样在3.5%NaCl 溶液中表现出良好的耐腐蚀性能,相比AZ31 镁合金基底,其腐蚀电位正移了0.24 V,腐蚀电流密度降低了1 个数量级。在pH 值为1~14 的溶液中浸润24 h 后,超疏水膜的水接触角仍可达135°以上,浸泡在pH=1 的溶液24 h 的超疏水膜的腐蚀电位比AZ31 镁合金基底高0.21 V。在20~90 ℃空气中保温24 h 后,超疏水膜的水接触角仍保持在154°以上,80 ℃下保温24 h 后其腐蚀电位比AZ31 镁合金基底的高0.22 V,腐蚀电流密度比AZ31 镁合金基底的小1 个数量级。结果表明,本研究制备的Cu-MOF-SA 疏水膜具有良好的超疏水性和耐腐蚀性。
  • 伍涛, 田宏杰, 马宇
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    为提高孕镶金刚石钻头的碎岩效率和钻进寿命,提出复合电镀强化金刚石颗粒形成钻头胎体局部非均质化的思路,将金刚石在钻头胎体中的出刃效果和包镶强度分离开来。采用化学镀和复合电镀强化了金刚石颗粒,热压烧结制备了金刚石钻头胎体。研究了金刚石颗粒在复合电镀强化后的性能变化、钻头胎体的摩擦磨损特性、金刚石在钻头胎体中的出刃状态和结合界面。结果表明,复合电镀强化金刚石颗粒表面获得一层改性金属镀层,镀层形貌致密均匀,与金刚石结合状态良好;复合电镀强化金刚石颗粒有效提高了金刚石的表面润湿性和抗冲击性能;非均质化胎体结构保证了金刚石缓慢出刃过程和出刃高度。复合电镀强化金刚石颗粒有效提高了金刚石钻头的综合性能。
  • 刘港, 刘静, 杨峰, 陈丽
    2024, 57(1): 163-170.
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    为强化TA1 钛合金的组织结构并提高其耐磨损性能,采用行星式机械球磨装置,在Ni 与WC 2 种粉末配比分别为1 ∶1、2 ∶1、3 ∶1、4 ∶1 及5 ∶1 的5 种混合型增强介质下对TA1 合金进行表面机械复合强化处理,在0.05 MPa 氮气气氛下,设定转速为350 r/min,时间为8 h,对TA1 钛合金进行表面机械变形+固相涂层复合强化处理,这种一步法表面复合强化技术具有工艺简单、能耗少、涂层选材灵活等优势。结果显示:TA1 钛合金表面形成由Ni+WC 涂层+形变细晶区组成的复合强化层,涂层区厚度在40 μm 以上,其中Ni ∶WC 为3 ∶1 时所得复合涂层内部缺陷最少,且连续均匀。在5 N、10 N 载荷下Ni ∶WC 为3 ∶1 摩擦系数相较于其他比例低,摩擦区间更加稳定且持续时间更长。2 种载荷下磨损量均较TA1 原样少,其中Ni ∶WC 为3 ∶1 的强化样磨痕深度、磨损量均优异于其他4 种配比,因此减摩效果最为优异。此种Ni、WC 混合增强介质下表层机械复合强化工艺可大幅提升TA1 钛合金表层耐磨损性。混合增强颗粒涂层具有较强的减摩效果,其磨损机制主要是磨粒磨损与氧化磨损。
  • 徐秋爽, 杨德明, 吴景玉, 王红哲, 孙成琪, 高阳
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    为了提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板的耐腐蚀性,采用大气等离子喷涂技术(APS)制备TiC涂层,利用扫描电镜、X 射线衍射仪表征涂层的形貌与组织,采用动电位极化、恒电位极化、电化学阻抗谱等方法研究了3 种不同电流制备的TiC 涂层在PEMFC 环境中的耐腐蚀性能。结果表明:TiC 涂层的腐蚀电流密度比不锈钢基体低了1 个数量级,表明该涂层可以有效提高316L 不锈钢的耐腐蚀性。随着喷涂电流的增大,500 A 的涂层显示出了最佳的耐蚀性和导电性,这主要是由于随着电流的增大,粒子得到充分的熔化,使涂层致密度得到了提高,孔隙等缺陷减少。
  • 侯文斌, 彭勇, 殷金周, 冯银雪
    2024, 57(1): 177-180.
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    为在铝基碳化硅复合材料表面制备结合力和可焊性良好的金镀层,通过对前处理和材料表面金属化工艺探索试验,确定了在洁净的活化基材表面直接采用敏化和活化来实现铝基碳化硅材料表面异种元素自催化中心原子的均一性,再以硫酸镍体系进行化学镍沉积,最后通过电镀金在基材表面形成均匀、致密的镀金层。采用扫描电子显微镜对镀层截面和表面形貌进行分析,结果表明镀金层表面颜色均匀,镀层厚度均匀连续且结合力良好,说明了该工艺方法的可行性和合理性,对后续铝基碳化硅镀金生产具有较强的指导意义。
  • 劳景水, 邳帅, 毛会尔, 董文科, 杨泰鸿
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    针对海上风电场防腐蚀的问题,通过收集行业内现有的标准规范,结合我国海洋环境特点,对相关标准进行对比和适用性分析,总结出较适用的海上风电场防腐蚀标准,并从以下几个方面进行了探讨:(1)当前主流的防腐蚀技术及其应用情况,包括金属表面处理、防腐涂料等;(2)海上风电场运行环境沿海区域与远洋区域特点以及两者在防腐蚀技术上的差异化需求,提出适用于不同地域的防腐蚀标准;(3)防腐蚀材料选取原则及其性能评价指标,包括单一材料及复合材料的防腐蚀性能考核方法等;(4)对于远洋风电场,还需加强防腐蚀材料的性能评价及标准制定和更新等研究。本研究对促进我国海上风电场的可持续发展和提高防腐蚀保护技术水平具有重要意义。
  • 李良庆, 程文佳, 仲崇迪, 石胜凯, 林学强
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    为探明不同热处理工艺对镍基合金力学及耐蚀性能的影响,利用万能拉伸试验机、摆锤冲击试验机对2 种不同固溶时效保温时间的N07718 材料进行了拉伸、低温冲击等力学性能对比测试,同时利用高温高压H2S/CO2腐蚀电化学试验装置对2 种热处理工艺的材料进行高温高压电化学测试。结果表明,固溶保温时间对N07718材料的韧塑性影响较大,对耐蚀性影响较小。利用热场发射扫描电镜(SEM)、X 射线能谱仪(EDS)等对比分析了2种N07718 材料韧塑性差异的原因。研究发现固溶时效保温时间的延长使N07718 合金材料晶界位置析出大量棒状δ 相,且部分连接成串,导致材料塑韧性降低。针对N07718 镍基合金推荐使用1 029.4 ℃固溶保温1.5 h 后水冷+779.4 ℃保温时效6.5 h,空冷的热处理工艺,其综合性能更优。
  • 刘水根, 操戈, 郑鹏华
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    为了研究船舶管道系统焊接件的腐蚀行为,通过全位置TIG 自动焊技术对316L 奥氏体不锈钢接头进行焊接,采用接头拉伸、弯曲、宏观金相测试以及通过加速腐蚀试验后腐蚀深度、表面形貌、微区电化学测试,就焊接工艺对试样的力学性能和腐蚀行为的影响进行研究。经焊接试验与检测发现,通过改变分区焊接参数设计,可有效保证焊接接头的焊接质量,焊接接头的力学性能合格。对此焊接工艺下焊接后不锈钢管道的腐蚀行为研究结果表明:焊接材料在模拟盐雾湿热/SO2大气环境中进行腐蚀试验后以点蚀为主,腐蚀产物为团状物,且随着腐蚀过程继续进行,腐蚀产物不断生长,相互连接成片,形成完整锈层,对基材起到保护作用,延缓腐蚀向基材深入;腐蚀优先在热影响区进行,并且随腐蚀周期延长,试样母材区的耐蚀性始终高于热影响区。
  • 冯春宇, 王臻, 赵琦璘, 罗晓龙, 贵恒, 陈渡
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    含砂天然气对井口除砂器部件会造成严重的冲蚀进而降低开采效率,并且留下安全隐患。针对除砂器关键部件冲蚀严重的问题,从冲蚀角度和热处理2 个方面研究其关键部件的耐冲蚀材料42CrMo、45 钢、2Cr13、20CrMnTi 和H13(4Cr5MoSiV1)的抗冲蚀性能。首先搭建冲蚀试验平台进行了冲蚀模拟试验,其次利用扫描电镜观察靶材冲蚀后的微观形貌,探讨冲蚀磨损机理。结果表明:当冲蚀角在30°~90°时,冲蚀率随冲蚀角的增加而减小;并非所有材料经热处理都能提高抗冲蚀性能;调质状态的2Cr13 的抗冲蚀性能最优;调质状态的2Cr13、45 钢和出厂状态的H13 倾斜冲击时磨损形式以切削为主,垂直冲击时磨损形式为磨料冲击使靶材发生塑性变形而脱落为主。本试验为除砂器耐蚀件选材提供了参考。