第1章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 海洋大气腐蚀 2
1.2.1 大气腐蚀的概念 2
1.2.2 大气腐蚀学科的发展 2
1.2.3 大气腐蚀的分类 3
1.2.4 大气腐蚀环境的特点及影响因素 6
1.2.5 海洋大气腐蚀环境的特点及影响因素 7
1.2.6 大气腐蚀的机理 9
1.2.7 大气腐蚀试验的研究方法 9
1.2.8 大气腐蚀的危害及防护方法 14
1.2.9 模拟海洋大气区的研究进展 15
1.3 应力腐蚀开裂 16
1.3.1 应力腐蚀开裂的特征 17
1.3.2 应力腐蚀开裂的影响因素 19
1.3.3 应力腐蚀开裂机理 21
1.3.4 应力腐蚀开裂研究方法 24
1.3.5 应力腐蚀开裂控制方法 28
1.4 氢脆 29
1.4.1 氢的来源 30
1.4.2 氢的传输 30
1.4.3 氢的存在形式 31
1.4.4 氢致开裂的分类 31
1.4.5 氢致开裂的机理 32
1.4.6 氢脆的研究方法 34
1.4.7 评定氢脆的试验方法 37
1.4.8 氢脆的影响因素 38
1.4.9 氢脆的预防措施 39
1.5 氢与金属 40
1.5.1 氢的渗入 40
1.5.2 氢在金属中的溶解和扩散 42
1.5.3 氢渗透研究方法 42
1.6 氢对金属材料性能的影响 44
第2章 海洋大气环境下的氢渗透行为 46
2.1 引言 46
2.2 干湿交替作用下金属的氢渗透行为 47
2.2.1 实验材料的准备 47
2.2.2 实验用溶液的配制 48
2.2.3 实验装置 49
2.3 模拟海洋大气干湿循环条件下的氢渗透行为 50
2.3.1 蒸馏水干湿循环下氢渗透行为 50
2.3.2 干湿循环海水条件下金属的氢渗透行为 57
2.3.3 不同H2S浓度对干湿循环海水条件下金属氢渗透的影响 61
2.3.4 不同SO2浓度对干湿循环海水条件下金属氢渗透的影响 74
2.3.5 FeCl3海水干湿循环条件下不锈钢的氢渗透行为 81
2.4 自然蒸发条件下氢渗透行为 83
2.4.1 实验材料的准备、实验溶液的配制及实验装置 83
2.4.2 模拟海洋大气环境中金属的氢渗透行为 84
2.4.3 不同浓度H2S对模拟海洋大气环境中金属氢渗透的影响 85
2.4.4 不同浓度SO2对模拟海洋大气环境中金属氢渗透的影响 88
第3章 动载荷对氢渗透行为的影响 93
3.1 引言 93
3.2 研究方法 93
3.2.1 试样处理 93
3.2.2 环境模拟 94
3.3 动载状态下钝化电流 95
3.4 动载条件下模拟海洋大气环境中的氢渗透行为 97
3.5 海洋大气环境中的氢渗透电流随形变的变化 101
3.5.1 在pH=3的模拟海洋大气环境液膜中氢渗透电流随形变的变化 101
3.5.2 在含0.03mol/L SO2模拟海洋大气环境中的氢渗透电流随形变的变化 102
第4章 液膜下电化学行为 104
4.1 薄液膜下金属腐蚀的测试方法 104
4.1.1 薄液膜下金属腐蚀的电化学研究方法 104
4.1.2 其他测试技术 108
4.2 薄液膜环境腐蚀电化学 109
4.2.1 稳态薄液膜电化学行为研究 109
4.2.2 干湿交替液膜研究 110
4.2.3 不同湿度条件下薄液膜研究 110
4.3 奥氏体不锈钢表面模拟海洋大气环境表面液膜的变化过程 110
4.3.1 实验的准备 112
4.3.2 实验步骤 112
4.3.3 结果与讨论 112
4.4 薄液膜下的电化学测试 116
4.4.1 试样处理及腐蚀环境 116
4.4.2 极化曲线 117
4.4.3 阻抗行为研究 120
第5章 裂纹处氢渗透行为 121
5.1 海洋工程用钢薄液膜环境应力腐蚀开裂 121
5.1.1 薄液环境应力腐蚀研究概述 121
5.1.2 薄液膜环境裂尖行为 124
5.2 不锈钢裂纹尖端周围的氢渗透行为 126
5.2.1 试样处理 127
5.2.2 实验步骤 127
5.2.3 海水条件下裂纹尖端及裂纹侧壁处氢渗透行为 128
5.2.4 含有FeCl3的酸性海水条件下裂纹尖端及裂纹侧壁处氢渗透行为 128
第6章 海洋大气环境下应力腐蚀开裂敏感性研究 130
6.1 引言 130
6.2 研究方法 131
6.2.1 实验材料的准备 132
6.2.2 实验用溶液的配制 133
6.2.3 实验装置及实验方法 134
6.3 模拟海洋大气环境中海洋用钢应力腐蚀开裂敏感特性 134
6.3.1 海洋结构钢在空气中的应力-应变曲线 134
6.3.2 在模拟海洋大气环境中的应力-应变曲线 137
6.3.3 在含H2S的海洋大气环境中的应力-应变曲线 141
6.3.4 在含SO2的海洋大气环境中的应力-应变曲线 147
6.3.5 在含有Fe3＋海水介质中的应力-应变曲线 152
6.3.6 在不同温度海水介质下的应力-应变曲线 153
6.3.7 在含有不同H＋和Fe3＋浓度海水介质中的应力-应变曲线 154
6.3.8 自腐蚀电位下的应力-应变曲线 156
6.3.9 阳极极化电位下的应力-应变曲线 157
6.3.10 阴极极化电位下的应力-应变曲线 158
第7章 氢渗透电流传感器 165
7.1 电化学传感器的分类 165
7.1.1 电位型传感器 165
7.1.2 电流型传感器 167
7.1.3 电导型传感器 169
7.1.4 其他腐蚀电化学传感器 169
7.2 实际海洋大气环境中钢材的氢渗透 170
7.3 氢渗透电流传感器原理 173
7.4 传感器设计 175
第8章 海洋大气环境下的氢脆机制 178
8.1 海洋大气中发生氢渗透的前提条件 178
8.1.1 钢材表面氢原子的形成 178
8.1.2 钢材表面氢原子的渗透 179
8.2 大气环境中氢渗透的起因 180
8.3 大气环境中氢渗透的影响因素 182
8.3.1 干湿循环的影响 182
8.3.2 空气污染物的影响 183
8.3.3 腐蚀产物膜的影响 184
8.3.4 材料受力状态的影响 185
8.3.5 试样表面状况的影响 185
8.3.6 温度的影响 186
8.3.7 湿度的影响 187
8.3.8 表面亚硫酸盐沉积量的影响 188
8.4 不锈钢在海洋大气环境中应力腐蚀开裂敏感性及影响因素 190
第9章 应用展望 191
9.1 引言 191
9.2 腐蚀监测的意义 191
9.2.1 电阻法 194
9.2.2 极化阻力法 196
9.2.3 电位监测法 198
9.2.4 零电阻电流表法 198
9.2.5 氢检测 199
9.3 选择监测方式的原则 200
9.3.1 测量所需的时间 200
9.3.2 所得信息的类型 200
9.3.3 响应变化的速率 200
9.3.4 与生产装置行为的关系 200
9.3.5 对环境的适用性 200
9.3.6 腐蚀类型 200
9.3.7 解释上的困难 201
9.3.8 技术素养 201
9.3.9 经济比较 201
9.4 海洋腐蚀监测的发展现状及趋势 201
9.4.1 海洋腐蚀监测的发展现状 201
9.4.2 海洋腐蚀监测中可以利用的技术 202
9.4.3 海洋腐蚀监测中需要大力发展的几个方面 204
9.4.4 金属腐蚀监测仪器的发展及其趋势 206
9.5 对后续工作的建议 207
参考文献 208