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不锈钢水管电偶腐蚀的敏感性评定

发布时间:2020-10-21 17:16:00 来源:天力久田不锈钢管业

不锈钢水管电偶腐蚀的敏感性评定:

采用电化学工作站研究材料与TA2钛合金偶接后的接触腐蚀敏感性。在电路连接中,将TA2钛合金与地线相连,将5083铝合金、TiAl合金铸锭和涂层分别作为工作电极与TA2偶接。当腐蚀电流显正时工作电极金属发生腐蚀,腐蚀电流显负时TA2钛合金发生腐蚀。

卡压式不锈钢水管2.jpg

接触腐蚀电流随时间变化,平均接触腐蚀电流密度和接触腐蚀敏感性测试结果。在接触最初阶段,5083铝合金与TA2钛合金接触腐蚀电流在正值区迅速增大,表明腐蚀的是铝合金。随着时间延长,接触腐蚀电流在一定范围内波动,此时伴随着铝合金表面钝化膜生成破坏过程。

20h内平均接触腐蚀电流密度为16.2μA/cm2,接触腐蚀敏感性为E级,不允许直接接触使用。TiAl合金铸锭与TA2接触腐蚀电流较为平稳,20h 内的平均接触电流密度为-0.23μA/cm2,发生电偶腐蚀的是TA2合金。

这是由于TiAl合金铸锭较TA2钛合金具有更高的自腐蚀电位,当它们之间发生接触时,TiAl合金为阴极,TA2钛合金为阳极发生腐蚀。因电极电位差较小,接触腐蚀敏感性为A 级,可以直接接触使用。TiAl合金涂层与TA2钛合金接触腐蚀电流较小,远低于5083的接触腐蚀电流。

沟槽不锈钢水管.jpg

TiAl(Ti-45Al-7Nb-4Cr)涂层与TA2钛合金接触腐蚀电流放大图,接触腐蚀电流在接触之初就迅速增大,达到最大值后降低,最后在一个稳定平台上波动,接触腐蚀电流为正,TiAl涂层发生腐蚀。这是由于TiAl涂层的电极电位低于TA2钛合金,当发生接触时,TiAl合金涂层作为阳极而发生腐蚀。在接触开始阶段,TiAl涂层表面保护性氧化膜层生成速度较慢,低于膜层的破坏速度,致使接触腐蚀电流升高。随着时间延长,涂层表面保护性氧化膜层生成与破坏速率达到平衡,涂层与TA2钛合金的接触腐蚀电流也趋于稳定。TiAl涂层与TA2钛合金20h内的平均接触腐蚀电流密度为0.21μA/cm2,它们之间的接触腐蚀敏感性为A级,允许直接接触使用,通过在5083铝合金表面制备Ti-45Al-7Nb-4Cr涂层有效解决了铝合金与钛合金的接触腐蚀问题。

不锈钢管水管.jpg

两种异质金属存在电位差时,一般会使电极电位偏负的金属发生接触腐蚀。同时,两种异质金属间的电偶腐蚀现象,还与材料表面状态有关。在大气环境中,TiAl合金铸锭表面会形成一层薄而均匀的TiO2+Al2O3混合膜,而TA2钛合金和5083铝合金表面会分别形成单一的TiO2和Al2O3薄膜。3种氧化膜对Cl- 的稳定性由高到低为:TiO2 + Al2O3混合膜> TiO2膜>Al2O3膜。因此,在质量分数为3.5%NaCl溶液中,TiAl铸锭与TA2钛合金偶接时TA2钛合金发生接触腐蚀,5083铝合金与TA2钛合金偶接时5083铝合金发生接触腐蚀。采用喷涂技术制备TiAl合金涂层时,涂层最表层有孔隙,在大气环境中,受孔隙影响形成TiO2+Al2O3混合膜层不均匀。在有Cl- 作用时,混合膜层的稳定性降低,在电极电位差的驱动下与TA2钛合金接触后引起TiAl涂层腐蚀。

采用超音速微粒沉积方法在铝合金表面制备防护层,通过平衡材料间电极电位差,可有效解决钛/铝合金间的接触腐蚀问题。


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