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第1章 舰艇腐蚀与控制概论 1

1.1 腐蚀基础 1

1.1.1 腐蚀概念 1

1.1.2 腐蚀类型 2

1.1.3 舰船腐蚀的分类和破坏形态 4

1.2 腐蚀控制概论 10

1.2.1 金属发生腐蚀的条件 10

1.2.2 舰艇腐蚀原因 12

1.3 潜艇结构腐蚀及控制技术研究动态 14

1.3.1 外国海军的腐蚀防护概况 14

1.3.2 国内舰船腐蚀防护现状 15

1.4 潜艇结构典型腐蚀失效调查 17

1.4.1 潜艇防腐蚀涂料失效行为特征 17

1.4.2 牺牲阳极失效 19

1.4.3 潜艇结构腐蚀涉及的科学问题 19

1.5 潜艇结构腐蚀控制技术研究动态 23

1.5.1 国内外涂层性能评价与测试技术研究现状及发展趋势 23

1.5.2 牺牲阳极保护设计与失效分析 28

第2章 潜艇材料与腐蚀环境 32

2.1 结构材料 32

2.1.1 结构钢 33

2.1.2 钛合金 36

2.1.3 铜合金 38

2.1.4 不锈钢 41

2.2 防腐蚀涂料 43

2.2.1 防腐蚀涂料种类 43

2.2.2 潜艇防腐蚀涂料生产和应用现状 45

2.2.3 国外潜艇防腐蚀涂料应用现状 46

2.2.4 潜艇透水部位防锈涂料种类 48

2.3 牺牲阳极阴极保护材料 49

2.3.1 要求与种类 49

2.3.2 锌合金 49

2.3.3 铝合金 50

2.3.4 铁合金 52

2.4 海洋环境典型参数 52

2.4.1 我国海域海水温度 52

2.4.2 我国海域海水盐度 54

2.4.3 全球海域海水温度和盐度 55

2.5 潜艇结构外部腐蚀环境及其影响分析 59

2.5.1 腐蚀环境 59

2.5.2 潜艇腐蚀环境 60

2.5.3 环境条件对腐蚀的影响初步分析 61

第3章 结构金属材料腐蚀特性 66

3.1 概述 66

3.2 试验内容和方法 66

3.2.1 试验材料 66

3.2.2 室内海水全浸腐蚀试验 67

3.2.3 腐蚀电位测量 68

3.2.4 周期浸润腐蚀试验 68

3.2.5 极化曲线测量 69

3.2.6 海水中的电偶腐蚀试验 69

3.2.7 电绝缘效果试验 70

3.3 结果和讨论 71

3.3.1 在室内静止海水的腐蚀行为 71

3.3.2 腐蚀电位及与腐蚀行为的关系 75

3.3.3 海水周浸条件下的腐蚀 78

3.3.4 在海水中的极化曲线 81

3.3.5 室内静止海水中的电偶腐蚀 84

3.3.6 电绝缘效果 103

3.4 主要结论 104

3.4.1 系列金属材料在静止海水中的腐蚀性能 104

3.4.2 系列金属材料在海水周期浸润条件下的腐蚀性能 105

3.4.3 7种偶对在静止海水中的电偶腐蚀行为 105

第4章 涂料在压力海水中的失效行为 106

4.1 概述 106

4.2 试验方法 106

4.2.1 试验样品制备 106

4.2.2 试验装置与环境 107

4.2.3 电化学阻抗谱测量 107

4.2.4 吸水率测试 108

4.2.5 附着力测试 108

4.2.6 DSC与TG测试 108

4.3 静水压力条件下环氧树脂涂层失效机理 108

4.3.1 静水压力对涂层吸水率的影响 108

4.3.2 静水压力对涂层附着力的影响 110

4.3.3 常压下涂料的电化学阻抗谱分析 110

4.3.4 3.5 MPa压力下的电化学阻抗谱分析 110

4.3.5 静水压力对涂层性能的影响规律 111

4.3.6 静水压力浸泡试验后的涂层形貌照片 117

4.3.7 小结 117

4.4 交变压力海水对涂层失效行为的影响 119

4.4.1 交变压力对涂层吸水率的影响 119

4.4.2 交变压力对涂层附着力的影响 120

4.4.3 常压／3.5 MPa交变压力下电化学阻抗谱 121

4.4.4 常压／6.3 MPa交变压力下电化学阻抗谱 124

4.4.5 EIS数据分析 127

4.4.6 交变压力试验后的涂层形貌照片 131

4.4.7 交变压力对涂层热性能的影响 131

4.4.8 小结 133

第5章 潜艇耐压涂料发展方向和要求 135

5.1 概述 135

5.2 富锌涂料在常压海水中的失效机制 136

5.2.1 试验体系 136

5.2.2 研究内容与试验方案 137

5.2.3 试验方法 138

5.2.4 试验结果与分析 139

5.2.5 小结 158

5.3 环氧涂层分子链结构对涂层性能的影响研究 159

5.3.1 试验方法 159

5.3.2 涂层交联度变化 162

5.3.3 静水压力对水在涂层中的传输机制的影响 162

5.3.4 静水压力对涂层附着力的影响 163

5.3.5 静水压力对涂层失效行为的影响 165

5.3.6 分子链结构对涂层耐蚀性能的影响 172

5.4 涂层失效防护技术研究发展探讨 174

5.4.1 关于潜艇结构耐压涂层失效影响因素 174

5.4.2 涂层失效防护技术研究发展方向 174

5.4.3 关于潜艇涂料指标体系 176

5.4.4 潜艇透水部位涂层发展方向 178

第6章 牺牲阳极耐环境性能 182

6.1 概述 182

6.2 牺牲阳极的国内外发展现状 183

6.2.1 牺牲阳极材料 183

6.2.2 铝合金牺牲阳极的活化机理 188

6.2.3 铝合金牺牲阳极在含氯溶液中的电化学腐蚀行为 189

6.2.4 牺牲阳极的主要性能指标 190

6.3 海水干湿交替条件下金属腐蚀行为的研究现状 191

6.3.1 海水干湿交替条件下金属的电化学行为 191

6.3.2 海水干湿交替环境下腐蚀试验 193

6.4 牺牲阳极在干湿交替环境下试验 193

6.4.1 试验材料与方法 194

6.4.2 海水全浸条件恒电流试验 197

6.4.3 干湿交替条件下恒电流试验 200

6.4.4 干湿交替条件下自放电试验 206

6.4.5 干湿交替条件电化学性能评价 215

6.4.6 盐雾试验 224

6.4.7 实海试验 231

6.5 实艇牺牲阳极性能评价 242

6.5.1 微观分析 244

6.5.2 海水中自腐蚀电位测量 244

6.5.3 电化学保护性能评价 246

6.5.4 再活化性能评价 246

6.6 结论 247

第7章 艇体结构阴极保护屏蔽效应 249

7.1 概述 249

7.2 阴极保护设计的边界元方法 251

7.2.1 边界元 251

7.2.2 分块边界元法 255

7.3 阴极保护系统中两种典型的“屏蔽效应” 259

7.3.1 隔板高度对“屏蔽效应”的影响 259

7.3.2 高电位金属对吸收式“屏蔽效应”的影响 260

7.4 复杂结构屏蔽效应仿真 261

7.4.1 复杂结构阻挡式屏蔽效应影响 261

7.4.2 复杂结构阻挡式屏蔽效应和单点吸收式屏蔽效应综合影响 262

7.4.3 复杂结构阻挡式和多点吸收式屏蔽效应影响 264

7.5 结论 265

第8章 潜艇结构阴极保护系统优化 267

8.1 保护电位分布与牺牲阳极布置之间的关系 267

8.1.1 BP人工神经网络概述 267

8.1.2 保护电位分布状态与阳极布置之间关系的模拟 268

8.2 牺牲阳极布置优化技术 271

8.2.1 遗传算法概述 271

8.2.2 牺牲阳极位置的优化 272

8.3 牺牲阳极系统优化设计算例 274

8.3.1 计算模型 274

8.3.2 数值模拟仿真计算 274

8.3.3 “牺牲阳极位置—保护电位方差”神经网络模型 275

8.3.4 牺牲阳极优化布置 277

8.3.5 计算结果分析 279

8.3.6 小结 280

8.4 潜艇上层建筑结构防腐蚀系统模拟 280

8.4.1 导致潜艇上层建筑内舱结构严重腐蚀的主要因素 280

8.4.2 现行防腐系统模拟计算 281

8.4.3 合理的牺牲阳极系统计算设计 283

8.4.4 牺牲阳极系统综合评价 288

8.5 结论 289

参考文献 290