（材料学专业论文）q235钢在模拟介质薄液膜下早期阶段的腐蚀行为.pdf

摘要 本文主要研究q 2 3 5 钢在l mm o l ln a c l 、1 0 mm o l ln a 2 c 0 3 、1 0 mm o l l n a 2 s 0 4 薄液膜下腐蚀初期阶段的行为，通过潮湿时间测试，电化学噪声和磁阻探 头技术，研究潮湿时间，电化学噪声电阻和腐蚀速度等参数与温度，湿度，浸润 时间等大气参数和污染离子间的关联性。 通过目测法和电化学噪声确定钢板表面的潮湿时间，结果显示两种测定方法 具有很好的相关性；分析除锈和不除锈钢板的潮湿时间，研究锈层在各种污染离 子条件下，环境控制因素对潮湿时间的影响，结果表明在n a c l 介质中锈层对于潮 湿时间的影响要大于n a 2 c 0 3 和n a 2 s 0 4 介质。 电化学噪声( e n ) 技术测定q 2 3 5 钢在不同环境参数和污染物离子下的薄液膜 腐蚀，通过对噪声数据进行时域分析得到三种介质中低温( t 2 4 ) 低湿( r h 7 0 ) 和高温( t = 3 0 ) 高湿( r h 8 0 ) 时的电流标准偏差典型图谱，能够有效研究在不同 模拟大气参数下钢板表面形成的薄液膜腐蚀过程；通过噪声电阻分析得到三种介 质中钢板在低湿和高湿时的腐蚀速率大小为：1 0 mm o l ln a 2 c 0 3 最小，l mm o l l n a c l 次之，lo mm o l ln a 2 s 0 4 最大。 通过磁阻探头技术测定q 2 3 5 钢在不同大气参数和污染物离子下的薄液膜腐 蚀，对p l u 数据根据i f a 算法进行分析，通过p l u 随时间的变化率得到钢板在相 同大气参数情况下三种介质中的腐蚀速率大小为：10 mm o l ln a 2 c 0 3 最小，1m m 0 1 ln a c l 次之，1 0 mm o l ln a 2 s 0 4 最大。 电流标准偏差、噪声电阻和磁阻探针数据分析结果得到的三种介质中的腐蚀 速率大小具有很好的相关性。 关键词： 大气腐蚀电化学噪声潮湿时间噪声电阻磁阻探针 a b s t r a c t t h ei n i t i a lc o r r o s i o nb e h a v i o r so fq 2 3 5s t e e lu n d e rt h i nl i q u i d6 l mi n1mm o l l n a c l ，10 mm o l ln a 2 c 0 3a n dl0 mm o l ln a 2 s 0 4w e r es t u d i e dr e s p e c t i v e l y t h e r e l e v a n c eo ft h ee x p e r i m e n t a lp a r a m e t e r sw i t ht h ea t n l o s p h e r i c p a r a m e t e r sa n d c o n t a m i n a t i o ni o n sa r es t u d i e db yt h r e em e t h o d st h a tt i m eo fw e t n e s s ( t o w ) t e s t ， e l e c t i i o c h e m i c a ln o i s e ( e n ) a n di n d u c t i v ei 沁s i s 切r n c ep r o b e ( i i t p ) ，e x p e r i m e n t a l p a r a m e t e r si n c l u d i n gt ow ，n o i s er e s i s t a n c ea n dc o r r o s i o n 豫t ea n ds oo n ，a t m o s p h e r i c p a r a m e t e r si n c l u d i n gt e m p e r a t i h e ，h 啪i d i 吼t i m eo fi n l i n e r s i o n ( t o i ) a n ds oo n t o wo fq 2 3 5s t e e ic a nb ed e t e m l i n e db yo b s e n ，a t i o nm e a s u r e m e n ta n de n a n a j y t i c a lm e t h o d ，t h er e s u l ts h o w s 觚om e t h o d sh a v et h ev e 叫g o o dr e l e v a n c e ；t h e i n f l u e n c eo fd i 仃b r e n te n v i r o n m e n t a lp a r a m e t e r sa n dp o l l u t a n ti o n st ot o w b yt h em s t w a si n v e s t i g a t e db a s e do nt h ea n a l y s i so ft o wo fr u s t e da n dn o nm s t e ds t e e l ，t h e r e s u l ts h o w st h ei n f l u e n c et ot h et o wb yt h et 1 j s ti nt h en a c ls o l u t i o ni sm o r e o b v i o u st h a nt h eo n ei nt h en a 2 c 0 3a n dn a 2 s 0 4 s o l u t i o n t h ec o r r o s i o nb e h a v i o r so fq 2 3 5s t e e l i n t h i n l i q u i df i l m i nd f f e r e n t e n v i r o n m e n tp a r a m e t e r sa n dp o l l u t a n ti o n sw e r ed e t e r n l i n e db ye nt e c h n i q u e ，t h e 妙p i c a l a t l a so fs t a n d a r dd e v i a t i o no fc u r r e n ti nt h r e em e d i u m帅d e rl o w h u m i d i t y ( r h s 7 0 ) a n dh i g hh u m i d i 妙( i 之h 2 8 0 ) c a nb eo b t a i n e du s i n gt h en o i s ed a t ab y t h et i m ed o m a i na n a l y s i s ，w h i c hc a nb es i m u l a t e de a e c t i v e l yt h ec o r r o s i o np r o c e s so f t h i nl i q u i d 行l mo nt h es u i f a c eo fq 2 3 5s t e e li nd i h e r e n ta t m o s p h e r i cp a r a m e t e r s ；t h e c o r r o s i o nr a t ei nt h r e em e d i u m sa c c o r d i n gt 0n o i s er e s i s t a n c ea n a l y s i sw i t ht h e c o n d i t i o no fl o wt e m p e r a t u r e - l o wh u m i d i 妙a n dh i 曲t e m p e r i a t u r e - h i g hh u m i d i 够i s d i 妇c r e n t ： v n a 2 c 0 3 v n a c l v n a 2 s 0 4 t h ec o r r o s i o np r o c e s so fq 2 3 5s t e e li nt h i nl i q u i d 矗1 mi nd i 行e r e n te n v i r o n m e n t a l p a r a m e t e r sa n dp 0 1 1 u t a n ti o n sw a sm e a s u r e db yi r pt e c h n 0 1 0 9 y ，t h ep l ud a 协w a s a n a l y s e db yi n t e g r a t i o nf i l t e ra l g o r i t h m ( i f a ) ，t h et r e n do f c o r r o s i o nr a t ew h i c hi sg e t f r o mp l ur a t eo fc h a n g ea l o n gw i t ht i m ei nt h es a m ee x p e r i m e n t a lp a r a m e t e rb u t d i f k r e n tm e d i u mi s ：v n a 2 c 0 3 n a 2 s 0 4 介质。 第四章结果分析与讨论 4 2 2 钢板表面除锈时t o w 数据分析 q 2 3 5 钢板在含有每种污染物离子的介质中进行潮湿干燥试验时，有两块钢 板每次试验都进行除锈，具体的除锈过程前文已有叙述，每次试验记录除锈钢板 的潮湿时间然后取其平均值，可以得到在含有每种污染物离子介质中的除锈钢板 的潮湿时间。图4 6 至图4 8 给出了在除锈钢板中分别固定t e m p = 3 0 、r h = 8 0 、 t o i = 9 m i n 时，t 0 w 随大气参数变化规律三维图形。图中( a ) 、( b ) 、( c ) 分别表示 n a c l 、n a 2 c 0 3 、n a 2 s 0 4 介质。 图4 6t = 3 0 时，t o w 随r h 和t o i 变化 f i g 4 6r ha n d1 o ld e p e n d e n c eo f t o w i nd i 疏r e n tr ha n dt o l i nt e m p 2 3 0 从图4 6 中可以看到，三种介质中t o w 随t o i 的变化呈现小幅度的无规律波 动，与r h 相比较对于t o w 的影响比较小。其中t o i 对于t o w 的影响在n a c l 介质 中比在n a 2 c 0 3 和n a 2 s 0 4 介质中的影响大；t o w 随r h 增大而增大，从随r h 增大 的趋势来看，在n a 2 c 0 3 介质中t o w 随r h = 6 0 、7 0 、8 0 时增大的比较平缓。 对比不除锈钢板的t o w 随t o i 和r h 的变化情况来看，除锈和不除锈时t o w 都随r h 的增大而增大，两种情况下在n a 2 c 0 3 和n a 2 s 0 。介质中增大的趋势相似， 而在n a c l 介质中，除锈和不除锈情况时的t o w 随r h 变化并没有表现出来相似 性，说明固定t 时锈层对于n a c l 介质中测定的t o w 的影响要大于n a 2 c 0 3 和 n a 2 s 0 4 介质。 第四章结果分析与讨论 0 图4 7r h = 8 0 时，1 o w 随t e m p 和t d i 变化 f i g 4 7t e m pa n d1 o ld e p e n d e n c eo ft o wj nd i 腩r e n tt e m pa i l d1 o ji nr h = 8 0 从图4 - 7 中可以看到，t o w 值随t e m p 增大和t o l 的增大在n a 2 c 0 3 和n a 2 s 0 4 介 质中呈现一种倾斜的下降趋势，而且在n a 2 c 0 3 介质中比在n a 2 s 0 4 介质中下降趋 势比较大。 与前文不除锈钢板中t o w 相对于t e m p 和t o i 的变化情况来看，n a 2 c 0 3 和 n a 2 s 0 4 介质中t o w 随t o i 和t e m p 的变化规律相似，都具有随t e m p 增大和t o i 增 大时的一个的倾斜下降的趋势，在除锈和不除锈时n a c l 介质中的t o w 随t o i 和 t e m p 的变化没有表现出相似的规律，说明固定l 不变时锈层对于n a c l 介质中测 定的t o w 的影响要大于n a 2 c 0 3 和n a 2 s 0 4 介质。 第四章结果分析与讨论 跄 图4 8t c 仁1 m i n 时，t o w 随r _ h 和t e m p 变化 f i g 4 - 8r ha 1 1 dt e m pd 印e n d e i l c eo f t o w i nd i 腩r e n tr ha n dt e m pi i lt o i = l m i n 从图4 8 中可以看到，在三种介质中t o w 随r h 的增大和t e m p 的减小呈现出 倾斜上升的趋势，与前文不除锈钢板时t o w 随t o i 和t e m p 的变化规律相比，n a c l 介质中t o w 上升的趋势减缓，而在n a 2 c 0 3 和n a 2 s 0 4 介质中变化不大，说明在固 定t o i 时，锈层对于n a c l 介质中测定的t o w 的影响要大于n a 2 c 0 3 和n a 2 s 0 4 介质。 对比三种介质中分别固定t e m p 、i 和t o l 时，钢板表面在除锈和不除锈时 得到的t o w 三维图形，可知，锈层对于n a c l 介质中测定的t o w 的影响要大于 n a 2 c 0 3 和n a 2 s 0 4 介质。三种介质中，在除锈和不除锈钢板中得到的t o w 值均随 r h 增大而增大，随t e m p 的增大而减小，随t o i 的变化规律不太明显。 4 3 电化学噪声数据分析 4 3 1 不同参数下的电流噪声原始图谱分析 图4 9 至图4 1 1 给出了三种介质中去直流后的电流噪声原始典型图谱。图 ( a ) 、( b ) 、( c ) 分别表示在不同参数情况 第四章结果分析与讨论 图4 9n a c l 介质中的电流噪声 f i g 4 9c u n e n tn o i s ei i ln a c l 从图4 9 中可以看出，在n a c l 介质中，电流噪声在低湿时( r h 7 0 ) 随时间 的变化分成明显的两个阶段，即开始阶段电流噪声以比较大的振幅上下波动，随 着时间的变化电流噪声波动的振幅减小；而在高湿的情况下( r h = 8 0 ) 电流噪声随 时间变化的振幅波动大小一致。 图4 1 0n a 2 c 0 3 介质中的电流噪声 f i g 4 - 10c u n e n tn o i s ei nn a 2 c 0 3 从图4 1 0 中可以看到，在n a 2 c 0 3 介质中，不同大气参数情况下得到的电流 噪声随时间的变化都分成明显的两个阶段，在开始阶段噪声电流波动振幅比较 大，后一阶段出现明显变小的趋势。 第四章结果分析与讨论 图4 1 1n a 2 s 0 4 介质中的电流噪声 f i g 4 1 lc u r r e n tn o i s ei nn a 2 s 0 4 从图4 1 1 中可以看到，在n a 2 s 0 4 介质中，在所有的大气参数情况下电流噪 声随时间变化的波动情况都呈现一致性，即在整个时间范围内电流噪声振幅的大 小不变。 由三种介质各自在不同大气参数下得到的电流噪声典型图谱分类可以知道 污染物离子对于电流噪声的波动趋势具有一定的影响，在不同的介质中电流噪声 的波动呈现不同的变化趋势，电流噪声的波动反映了钢板腐蚀的剧烈程度，钢板 腐蚀的剧烈程度不同对应电流噪声以不同的振幅随时间波动。 n a c l 介质中电流噪声出现分别以两种不同振幅波动的情况可能由于在低湿 的情况下，虽然温度比较低，但由于湿度比较低，钢板表面干燥的仍然比较彻底， 因此出现两种波动振幅；而在高湿情况下可能由于钢板表面干燥程度并不是很 大，因此潮湿和干燥后电流变化并不是特别明显。在n a 2 s 0 4 介质中电流噪声并没 有出现以不同的振幅波动的情况，而在n a 2 c 0 3 介质中所有参数情况下，电流噪 声都出现以两种振幅波动的情况，三种介质中的电流噪声图谱在大气参数情况下 变化的不同表明q 2 3 5 钢在不同的污染物离子介质中在整个试验范围内的腐蚀剧 烈程度差别很大。 4 3 2 不同参数下的电流噪声标准偏差分析 第四章结果分析与讨论 l 、三种介质中电流噪声标准偏差图谱分析。 图4 1 2 至图4 1 4 给出了三种介质中经过分段处理后的电流噪声标准偏差图 谱。三种介质中分别给出了在低温( t 2 4 ) 低湿( r h 7 0 ) 和高温( t 3 0 ) 和高湿 ( r h 8 0 ) 时的电流标准偏差。 5 聃 1 5 ，d 麓2 5 薹2 口 毛 暑“ - 口 。s 曲 图4 1 2n a c l 介质中电流噪声标准偏差 f i g 4 一l2s t a n d a r dd e v i a t i o no fc u r r e mn o i s ei nn a c l 图4 1 2 ( a ) 在低温低湿时，1 d i = l m i n ，t e m p = 18 ，r h = 7 0 时的电流标准偏 差随时间变化越来越小，下降幅度比较均匀，而另外两种情况下的标准偏差开始 下降比较大，下降到一个最小值后稍微有些增大；图4 1 2 ( b ) 在高温高湿时， t o i = 3 m i n ，t e m p = 3 0 ，r h = 8 0 下的标准偏差开始阶段呈现增大的趋势，增大 到最大值后和另外两种情况下的标准偏差具有相似的变化趋势，都随时间的变化 逐渐变小，下降的幅度比在低温低湿时还要小。 竺 ： 5 5 j 笔 墨： 吾3 口 瑟 嚣 笼 7 0 竺 5 | 飞嚣 薹， z 5 吾3 。 嚣 t 5 ： 图4 - 1 3n a 2 c 0 3 介质中电流噪声标准偏差 f i g 4 l3s t a n d a r dd e v i a t i o no fc u r r e n tn o i s ei nn a 2 c 0 3 图4 1 3 ( a ) 在低温低湿时的三种情况下电流标准偏差随时间逐渐下降，而且 三种情况下降的幅度基本相同；图4 1 3 ( b ) 高温高湿时的电流标准偏差在三种情 况下随时间变化也在逐渐下降，而且三种情况下降趋势相同，下降的幅度比低温 低湿时大很多。 第四章结果分析与讨论 h 恬 蠕 仲 一 9 鼻e ， 2# 矛5 3 2 ： ： 。 ： l ； ： ： 图4 - 1 4n a 2 s 0 4 介质中电流噪声标准偏差 f i g 4 14s t a n d a r dd e v i a t i o no fc u l t e n tn o i s ei nn a 2 s 0 4 图4 1 4 ( a ) 在低温低湿的时候三种情况下的电流标准偏差变化相似，都是先 逐渐下降，然后在一个比较小的值上波动，而且三种情况下下降的幅度都很小； 图4 1 4 ( b ) 在高温高湿时四种情况下的电流标准偏差的变化也比较相似，都是在 开始阶段逐渐上升，然后再一个比较高的值上波动，最后呈现一种下降的趋势。 对比三种介质中在高温高湿和低温低湿时的电流标准偏差图谱可以得到，尽 管在每种具体情况时的图谱随时间变化过程中有时上升，有时下降，而且上升或 下降的幅度有的相似，有的不同，但观察整个电流噪声随时间的变化过程，可以 得到在低温低湿和高温高湿时，三种介质中的电流标准偏差图谱整体上呈现一种 下降的趋势。电流标准差随时间的波动趋势反映试样表面由潮湿到干燥过程中的 腐蚀历程，开始阶段表面润湿，腐蚀速度比较大，对应电流噪声的标准偏差波动 比较大，随着表面液膜的干燥，对应电流噪声的标准偏差波动减小，表明钢板表 面的腐蚀程度减小。 2 、s i 随t o i 的变化规律 表4 - 1 0 、4 1 1 给出了在三种介质中随t o i 的变化低温( t e m p = 2 4 ) 低湿 ( r h = 6 0 ) 和高温( t e m p = 3 0 ) 高湿( r h = 8 0 ) 的电流标准偏差值 表4 1 0 低温低湿时不同t c i i 下的电流标准偏差 t a b l e 4 10s t a n d a r dd e v i a t i o no fc u r r e n tn o i s eu n d e r d i 肫r e n tt o ii n1 0 wt e m pa n dr h t o i ( m i n ) 旦幽些丑一 n a c l n a 2 c 0 3 n a 2 s 0 4 第四章结果分析与讨论 从表4 1 0 中可以看出，在低温低湿时，n a c l 介质中，t o i = l 、3 、6 m i n 时， s i 近似，t o i = 9 m i n 时，与t o i = 1 、3 、6 m i n 时相比差值比较大；n a 2 c 0 3 介质中， t o i = 3 、6 、9 m i n 时，s i 近似，t o i = l m i n ，差值比较大；n a 2 s 0 4 介质中，t o i = 3 、 6 、9 m i n 时，s i 近似，t o i = 1 m i n ，差值比较大。 表4 1 1 低温低湿时不同t o i 下的电流标准偏差 t a b l e4 1 1s t a n d a r dd e v i a t i o no fc u r r e n tn o i s eu n d e rd i f f e r e n tt o ii nh i 曲t e m pa n dr h t o i ( m i n ) 业盟巡芷) 一一 n a c l n a 2 c 0 3n a 2 s 0 4 从表4 1 1 中可以看出，在高温高湿时，n a c l 介质中，t o i = 1 、6 、9 m i n 时， s i 近似，t o i = 3 m i n 时，与t o i = 1 、6 、9 m i n 时相比差值比较大；n a 2 c 0 3 介质中， t d i = 3 、6 、9 m i n 时，s j 近似，t o i = 1 m i n ，差值比较大；n a 2 s 0 4 介质中，t o i = 3 、 6 、9 m i n 时，s l 近似，t o i = 1 m i n ，差值比较大。 对比低温低湿和高温高湿三种介质中的s i 在不同t o i 时的变化规律可以得 到，在n a 2 c 0 3 和n a 2 s 0 4 介质中，t o i = 3 、6 、9 m i n 时，s i 的变化相似，而t o i = l m i n 时，s i 明显比其他t o i 值时差别很大；而在n a c l 介质中低温低湿和高温高湿时， t o i 对于s i 的影响并没有表现出来一致性。电流标准偏差的不同对应钢板表面腐 蚀剧烈程度的不同，在n a 2 c 0 3 和n a 2 s 0 4 介质中，t o l = 1 m i n 得到与其它t o i 时不 同的s l 说明t o i 的变化在一定程度上影响了钢板的腐蚀速度。而在n a c l 介质中s i 随t o i 的变化说明在高温高湿和低温低湿时，不同的t o i 值会影响钢板的腐蚀速 度。 3 、t o i 不变的情况下s i 随t 和r h 的变化分析 图4 1 5 至图4 1 7 分别给出了三种介质中固定t o i 时，s l 随t 和r h 的变化规律 三维图形。三种介质中a 、b 、c 、d 分别对应t o i = 1 、3 、6 、9 m i n 。 第四章结果分析与讨论 图4 1 5n a c l 介质中电流标准偏差 f i g 4 - 15s t a i l d a r dd e v i a t i o no fc u l l r e mn o i s ei nn a c l 图4 - l5 ( a ) 中s i 随t 和r h 的变化相差不大，差值在o 5 水10 4 叫c m 2 以内，并且 随r h 或t 增大并没有表现出一致性的变化趋势；图4 1 5 ( b ) 中s i 在低温低湿区域明 显比高温高湿区域的值小很多，差值达到2 拳1 0 。4 叫c m 2 以上；图4 1 5 ( c ) 和( d ) 的 t = 1 8 ，i = 6 0 时的值比较大，其余点的值差别并不大，差值在0 5 木l o 4 衅c m 2 以内。 第四章结果分析与讨论 图4 1 6n a 2 c 0 3 介质中电流标准偏差 f i g 4 - l6s t a n d a r dd e v i a t i o no fc u r r e n tn o i s ei nn a 2 c 0 3 图4 1 6 ( a ) 中s i 的值在r h = 6 0 、8 0 明显比r h = 7 0 时要小，说明相对湿度在6 0 和8 0 之间时s i 的变化存在极值；图4 1 6 ( b ) 中s i 在低温低湿区域明显比高温高湿 区域的值小很多，差值在3 水1 0 4 衅c m 2 以上；图4 1 6 ( c ) 中在低温高湿，和高温低 湿时，s i 的值明显比其他参数情况下小，差值在3 宰1 0 4 叫c m 2 以上；图4 1 6 ( d ) 中s i 的变化没有呈现一定的规律性。 图4 1 7n a 2 s 0 4 介质中电流标准偏差 f j g 4 - 17s t a n d a r dd e v i a i i o no fc u r r e n tn o i s ei nn a 2 s 0 4 第四章结果分析与讨论 图4 1 7 ( a ) 中s l 在t ；1 6 时，r h 从7 0 到8 0 时变化很大，而在2 4 和3 0 时， 均在6 0 和7 0 之间变化很大，说明在两个湿度段之间需要进一步细化研究；图 4 1 7 ( b ) 和( c ) 中均在低温高湿时的s i 值比较大；图4 1 7 ( d ) 中对应在1 6 和2 4 之 间变化比较大。 综合三种介质中的图形进行分析，当t o i = 3 m i n 时，在n a c l 和n a 2 c 0 3 介质中 低温低湿时明显比高温高湿时s i 的值要小，差值在3 木1 0 4 心c m 2 以上，q 2 3 5 钢 在大气中的腐蚀是种均匀腐蚀，可以利用电流噪声标准偏差的大小来判断其腐 蚀剧烈程度，腐蚀的剧烈程度越大，电流噪声标准偏差也越大，说明在n a c l 和 n a 2 c 0 3 介质中高温高湿时的腐蚀比低温低湿时的程度大。s l 随具体的大气参数如 t e m p 或r h 的变化在三种介质中并没有表现出什么明显的规律，因此通过潮湿时 间范围内的电流标准偏差值的大小来表征材料的腐蚀速率随不同大气参数的变 化规律还需要进一步的研究。 4 3 3 不同参数下的电位噪声标准偏差分析 三种污染物离子介质中q 2 3 5 钢板潮湿时间范围内低湿( r h 7 0 ) 和高湿( r h 8 0 ) 情况下的电位标准偏差值如表4 1 2 至表4 1 7 所示。 从表4 1 2 、4 1 3 中可以看到在n a c l 介质中低湿度时的电位标准偏差值大于 高湿度时的值，并且在低温和高温时的电位标准偏差值均为低湿度时大于高湿度 时。 表4 1 2n a c l 介质中低湿度时电位偏差值 t 扎l e4 - 12s t a n d a r dd e v i a t i o no f p o t e n t i a ln o i s eu n d e rl o wh u m i d i t yj nn a c l 第四章结果分析与讨论 表4 一1 3n a c l 介质中高湿度时电位偏差值 t a b l e4 1 3s t a n d a r dd e v i a t i o no f p o t e n t i a ln o i s eu n d e rh i g hh u m i d i t yi nn a c l 表4 1 4n a 2 c 0 3 介质中低湿度时电位偏差值 t a b l e4 14s t a n d a r dd e v i a t i o no fp o t e n t i a ln o i s eu n d e rl o wh u m i d i t yi nn a 2 c 0 3 表4 1 5n a 2 c 0 3 介质中高湿度时电位偏差值 t h b l e4 15s t a n d a r dd e v i a t j o no f p o t e n t i a ln o i s eu n d e rh i g hh u mi d j t yi nn a 2 c 0 3 从表4 1 4 、4 - 1 5 中可以看到在n a 2 c 0 3 介质中，低湿度时的电位标准偏差值 4 6 第四章结果分析与讨论 仍大于高湿度时的值，并且在不同的温度和浸润时间是都是如此。 表4 - 1 6n a 2 s 0 4 介质中低湿度时电位偏差值 t h b l e4 16s t a n d a r dd e v i a t i o no fp o t e n t i a ln o i s eu n d e r1 0 whu mi d i 妙i nn a 2 s 0 4 表4 1 7n a 2 s 0 4 介质中高湿度时电位偏差值 1 h b l e4 - 1 7s t a n d a r dd e v i a t i o no f p o t e n t i a ln o i s eu n d e rh i g hh u m i d i t yi nn a 2 s 0 4 从表4 1 6 、4 - 1 7 中可以看到在n a 2 s 0 4 介质中与前两种介质类似，都为低湿 度时的电位标准偏差值大于高湿度时的值，而且在不同的温度和浸润时间时，低 湿度时的电位标准偏差均大于高湿度时。对比在低湿度时和高湿度时三种介质中 的电位标准偏差大小为： 1 0 mm o l ln a 2 c 0 3 最大，1 mm o l ln a c l 次之，1 0 m m 0 1 ln a 2 s o 。最小。电位标准偏差大小对应材料腐蚀的敏感程度，即材料的腐蚀 趋势，电位标准偏差越大，对应材料的腐蚀敏感程度越小。因此在三种介质中低 湿度时的腐蚀敏感程度小于高湿度时。三种介质的腐蚀敏感程度为：l0 mm o l l n a 2 c 0 3 最小，1 mm o l ln a c l 次之，1 0 mm o l ln a 2 s 0 4 最大。 第四章结果分析与讨论 4 3 4 不同参数下噪声电阻分析 三种污染物离子介质中q 2 3 5 钢板潮湿时间范围内低湿( r h 7 0 ) 和高湿( i m 8 0 ) 情况下的噪声电阻值如表4 1 8 至表4 2 3 所示。 表4 1 8n a c l 介质中低湿度时噪声电阻值 t l b l e4 18n o i s er e s i s t a n c eu n d e r1 0 wh u mi d i t ) ，i nn a c l 表4 1 9n a c l 介质中高湿度时噪声电阻值 1 a b l e4 - 19 n o i s er e s i s t a n c eu n d e rh i g hh u m i d i t yi nn a c l 由表4 - 1 8 、4 1 9 得，在n a c l 介质中，温度和浸润时间为不同值时，在低湿 度时，噪声电阻比高湿度时要大。 由表4 2 0 、4 - 2 l 中得，在n a 2 c 0 3 介质中当材料处于高的湿度的时候所得噪 第四章结果分析与讨论 声电阻值小于低湿的时候。 表4 2 0n a 2 c 0 3 介质中低湿度时噪声电阻值 t a b l e4 2 0n o i s er e s i s t a n c eu n d e r1 0 wh u m i d i t yi nn a 2 c 0 3 表4 2 ln a 2 c 0 3 介质中高湿度时噪声电阻值 t a b l e4 21n o i s er e s i s t a n c eu n d e rh i 曲h u mi d i t yi nn a 2 c 0 3 表4 2 2n a 2 s 0 4 介质中低湿度时噪声电阻值 t i a b l e4 - 2 2n o i s er e s i s t a n c eu n d e rl o wh u m i d i t yi nn a 2 s 0 4 4 9 第四章结果分析与讨论 表4 2 3n a 2 s 0 4 介质中高湿度时噪声电阻值 1 a b l e4 2 3n o i s er e s i s t a n c eu f l d e rh i 曲h u m i d i t yi nn a 2 s 0 4 由表4 2 2 、4 2 3 可以看到，比较低湿和高湿时噪声电阻值，仍能得到在低 湿度时的噪声电阻值大于高湿度时的噪声电阻值。钢板在三种介质中得到的噪声 电阻值均为低湿度时大于高湿度时，不同浸润时间和温度时也是如此。说明湿度 的变化对于噪声电阻值的影响比较大，可能是由于钢板表面在不同湿度下形成液 膜的连续性不同，导致液膜厚度不同，从而使得与钢板表面液膜密切相关的噪声 电阻值的不同。噪声电阻值的大小对应材料耐蚀性的大小，噪声电阻值越大，材 料的耐蚀性越好，因此对应在三种介质中时，低湿度时的耐蚀性大于高湿度时的 耐蚀性，而在三种介质中噪声电阻值的大小为：1 0 mm o l ln a 2 c 0 3 最大，1 m m o l ln a c l 次之，1 0 mm o l ln a 2 s 0 4 最小。因此材料在三种介质中的耐蚀性强弱 为：10 mm o l ln a 2 c 0 3 最大，l mm o i ln a c l 次之，10 mm 0 1 ln a 2 s 0 4 最小。 4 4 磁阻探针数据分析 4 4 1 磁阻探针原始图谱分析 图4 - 1 8 至图4 - 2 0 给出了在三种介质中低温低湿和高温高湿情况下的p l u 典 型曲线：三种介质中，( a ) 图均表示低温低湿时曲线；( b ) 图均表示高温高湿时 曲线 第四章结果分析与讨论 国4 18 n a c 】介质中p l u 典型曲线 f 1 9 1 8 t 堋ed o p e n d o f 哼p i c a lp l u l n n a c l 图4 2 0n 8 2 s 0 4 介质中p l u 典型曲线 啦4 - 2 0 t l m e d 哪n d e n c e o f 睁p i c a ip l u j n n 8 2 s 0 4 三种介质中在低温低湿时，p l u 随时间在开始阶段快速下降到一个比较低 的值，然后在这个值的基础上随时间的变化基本上趋于水平；在高温高湿时，p l u 随时间在开始阶段快速下降到一个比较低的值，然后在这个值上剧烈的开始波 动，根据前边由噪声电阻得到的结论可以知道，三种介质中高温高湿的腐蚀速度 大于低温低湿时，而p l u 具有的这两种变化趋势能够很好的对应低温低湿和高 温高湿时的腐蚀速度大小。因此可以根据得到的原始p l u 数据随时间的变化趋 势粗略判断材料在不同大气参数下的腐蚀速度大小。 i i = l l = 埘 撕册嘶岬蚋|童咖础种岬哪蝴 曲岫哪蛐蝴螂伸一 第四章结果分析与讨论 4 4 2 典型参数下的磁阻探针数据分析 表4 2 4 给出根据i f a 算法得到在三种介质中t o i = 1m i n 、t = 3 0 时由p l u 表征的探头的腐蚀速率。 表4 2 4i f a 算法得腐蚀速度 n l b l e4 2 4c o r r o s i o nr a t eo f i f ac a l c u l a t i o n 从图中可以看到，通过i f a 算法得到的由p l u 表征的腐蚀速度可以得到，在 相同的r h 时三种介质中的腐蚀速度大小为：1 0 mm o l l n a 2 c 0 3 最小，l mm o l l n a c l 次之，l o mm o l ln a 2 s 0 4 最大；并且在每种介质中腐蚀速度随r h 的增大而 增大，计算结果与由噪声电阻表征的材料的耐腐蚀性大小具有很好的相关性。 第五章全文结论 第五章全文结论 本论文主要通过钢板表面的潮湿试验、电化学噪声试验和磁阻探针试验对 q 2 3 5 钢在不同大气环境下的腐蚀进行研究；通过研究q 2 3 5 钢在1 mm 0 1 ln a c l 、 1 0 mm o l l n a 2 c 0 3 、1 0 m m 0 1 l n a 2 s 0 4 薄液膜下的电化学腐蚀行为，得到结论如 下： 。1 、目测法、电位噪声法和噪声电阻法均能够确定q 2 3 5 钢板的潮湿时间，三 种测定方法所得结果具有很好的相关性；除锈钢板和不除锈钢板中测得的潮湿时 间值( t o w ) 均随r h 的增大而增大，随温度的增大而减小，随t o i 的变化规律不太 明显；锈层对于n a c l 介质的影响要大于n a 2 c 0 3 和n a 2 s 0 4 介质。 2 、不同介质中得到的电流噪声原始图谱存在差异：在n a c l 、n a 2 c 0 3 和n a 2 s 0 4 介质中电流噪声图谱随时间的变化分别表现出不同的规律，对于电流噪声在每种 介质中随具体参数的变化有什么规律有待进一步研究。 3 、电流标准偏差图谱和p l u 图谱能够有效研究q 2 3 5 钢板在低温( t 2 4 ) 低湿( r h 7 0 ) 和高温( t = 3 0 ) 高湿( r h 8 0 ) 时的腐蚀过程。 4 、根据电位标准偏差和噪声电阻值得到在三种介质中低湿和高湿时材料的 腐蚀速率大小为：n a 2 s 0 4 n a c l n a 2 c 0 3 。 5 、通过i f a 算法计算p l u 数据得到，在t o i = l m i n ，t e m p = 3 0 时，三种介质 中，由p l u 表征的材料的腐蚀速率随r h 的增大而增大，相同的r h 下三种介质中 腐蚀速率大小为：n a 2 s 0 4 介质中最大，n a c l 次之，n a 2 c 0 3 介质中最小。 参考文献 参考文献 【1 曹楚南，腐蚀电化学，北京：化学工业出版社，1 9 9 4 ，1 2 【2 】王一建，黄本元，王余高等，金属大气腐蚀与暂时性保护，北京：化学工业 出版社，2 0 0 7 ，5 0 6 1 【3 】王光雍，王海江，李兴濂等，自然环境的腐蚀与防护，北京：化学工业出版 社，1 9 9 7 ，2 0 2 5 【4 】m a t t s s o ne ，c o 啪s i o n ：a ne l e c t r o c h e m i c a lp r o b l e m ，c h e m i c a lt e c h n o l o g y ，l9 8 5 ， 4 ：2 3 4 2 3 5 【5 】叶堤，赵大为，李娟等，大气污染对碳钢的腐蚀影响研究，重庆建筑大学学 报，2 0 0 5 ，2 7 ( 1 ) 【6 】s i n g hd dn ，s h y a m j e e ty ，j a y a n tk ，e ta l ，r o l eo fc l i m a t i cc o n d i t i o n so n c o r r o s i o nc h a r a c t e r i s t i c so fs t r u c t u r a ls t e e l s ，c o r r o s i o ns c i e n c e ，2 0 0 7 【7 】n i s h i k a t aa ，i c h h a r ayt s u r ut ，a n 印p l i c a t i o no fe l e c t r o c h e m i c a li m p e d a n c e s p e c t r o s c o p yt oa t m o s p h e r i cc o i t o s i o ns t u d y ，c o r t o s i o ns c i e n c e ，19 9 5 ，3 7 ( 6 ) ： 8 9 7 9 l l 8 】中国腐蚀与防护学会编，金属腐蚀手册，上海科学技术出版社，1 9 8 7 ，1 0 2 1 0 6 9 】张宝宏，从文博，杨萍，金属电化学腐蚀与防护，北京：化学工业出版社， 2 0 0 5 ，8 1 0 】刘秀晨，安威强，崔作兴等，金属腐蚀学，北京：国防工业出版社，2 0 0 2 ， 9 ：2 2 5 2 3 0 【1 l 】王光雍，王海江，李兴濂，自然环境的腐蚀与防护，大气海水土壤，北 京：化学工业出版社，1 9 9 7 ，1 4 1 5 【l2 】t o w n s e n dhe ，e f f - e c to fa l l o y i n ge l e m e n t so i lt h ec o r r o s i o no fs t e e lo ni n i n d u s 埘a la t m o s p h e r e s ，2 0 0 1 ，5 7 ( 6 ) ：4 9 7 【13 k a m i m u r at ，n a s us ，t