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交流电磁场对几种金属腐蚀行为的影响

作者
本网发布
来源
中国腐蚀与防护网
发布时间
2018-04-08
关键词
磁场, 技术, 应用, 研究, 腐蚀
领域
腐蚀领域
摘要
交流电磁场对几种金属腐蚀行为的影响
正文
　　磁场处理作为循环冷却水系统应用中备受关注的一种新型物理处理技术，其主要针对磁场、电磁场的抑垢和微生物生长等方面进行应用研究。 本研究以循环冷却水系统中不同金属（不锈钢、黄铜、碳钢）为对象进行动态模拟试验研究，并对试验单元内整个金属腐蚀体系进行电磁场处理，旨在探究电磁场对各金属腐蚀的影响，为用户选择有效、合理的防腐对策提供理论参考。 试验部分 1. 试验材料 304不锈钢、68黄铜、16Mn碳钢。 2. 试验装置 循环冷却水动态模拟装置见图1，其中，电磁处理装置示意图见图2。 图1 循环冷却水模拟系统示意图 图2 电磁处理装置示意图 3. 试验方法 ● 静态腐蚀试验 ● 动态腐蚀试验 试验结果与分析 1. 静态试验结果分析 1.1 电磁处理有效性分析 图3 碳钢静态试验腐蚀速率图 由图3可以看出：腐蚀速率所有曲线变化规律一致，但在电磁处理单元中，重复试验的碳钢b-d电极的腐蚀速率下降要比空白试验快，当试验进行到350min后下降趋势则更为明显。为进一步说明电磁处理作用，本研究利用积分法将测得的瞬时腐蚀速率转换成平均腐蚀速率，然后计算得到缓蚀率接近10%。 由此说明电磁场对碳钢腐蚀具有抑制作用，也进一步为磁处理在金属防护方面的研究提供有效性依据。 1.2 电磁场频率对腐蚀的影响 （a）低频段 （b）中、高频段 图4 不同频率下的碳钢腐蚀速率 由图4可以看出：在试验初期，碳钢的腐蚀速率为整个试验过程的最大值，随着腐蚀情况逐渐稳定碳钢电极开始钝化。从电极腐蚀开始到钝化过程中，随着电磁场频率的改变腐蚀速率也发生不同程度的变化，但规律性并不明显。 为此，将不同频率的碳钢腐蚀速率利用积分法转换为平均腐蚀速率，与未加电磁场空白试验结果对比发现：在50Hz条件下碳钢的平均腐蚀速率最小，缓蚀效果最好，因此，选定50Hz作为动态试验电磁处理的激励频率。 2. 动态试验结果分析 2.1 腐蚀速率影响分析 由图5（a）、图5（b）和平均腐蚀速率及缓蚀率表1可以看出：不锈钢和黄铜均为耐蚀性较好的金属材质，由于电磁场的作用，致使不锈钢和黄铜表面的腐蚀速度加快，耐蚀性降低，并减缓了金属表面的钝化。 由图5（c）及表1可以看出，试验初期碳钢电极与流动介质相互作用致使腐蚀速率增加，经过150h左右电极表面腐蚀情况基本稳定，腐蚀速率逐渐趋于平缓下降；150h之后，电磁场处理电极较未处理电极的腐蚀速率明显减小，且碳钢电极平均腐蚀速率下降了2.44mpy，缓蚀率达到16.29%。 由图5（d）可以看出，不锈钢经电磁处理后的耐蚀性下降，电极表面开始溶解，并在d区域出现明显的点蚀坑；黄铜电极表面氧化膜在空白试验中为黑色，经电磁处理后伴有蓝绿色产物出现；而碳钢电极c2比c1附着的腐蚀垢多且包裹紧密，起到抑制了表面腐蚀的作用。这与图5（a）、6（b）和6（c）测量曲线分析一致。 （a）不锈钢腐蚀速率图 （b）黄铜腐蚀速率图 （c）碳钢腐蚀速率图 （d）金属腐蚀效果图 图5 金属腐蚀速率及效果图 2.2 金属点蚀影响分析 由于腐蚀速率不能表示出点蚀的生长情况，为分析电磁场对金属点蚀的影响，本研究利用9030PLUS测量仪的点蚀分析功能，分析了各金属材料的点蚀倾向。 具体分析方法为：设定金属点蚀倾向与腐蚀速率比值为k，当k值小于1时，点蚀倾向小于或接近腐蚀速率；如果k趋近于零，金属产生轻微点蚀；当k值大于1时，点蚀倾向大于腐蚀速率且不稳定，金属点蚀倾向较大；如果k大于10或很不稳定，这说明金属产生了严重点蚀。 由表2和图5中金属腐蚀速率测量曲线可以看出：空白试验中，三种金属电极k值范围均小于或接近1，此时点蚀倾向读数低于腐蚀速率读数，说明点蚀倾向很小甚至可以忽略。经电磁场处理后，碳钢k值变化不明显，这是由于受磁矩的影响，碳钢的点蚀倾向随着腐蚀速率的降低而减小；而不锈钢和黄铜经电磁作用后k值均大于1且波动范围较大，说明不锈钢和黄铜的点蚀倾向读数高于腐蚀速率读数，此时金属表面可能出现大面积的麻点，但还未向纵深方向进行，如果继续发展，点蚀将成为腐蚀的主要形式。 结论 （1）通过碳钢的静态和动态试验，表明电磁场处理对碳钢腐蚀有一定影响，碳钢因材料性质会在电磁场作用下使铁磁性离子受磁矩作用而更容易吸附在金属表面，从而阻碍与介质溶液的相互作用，使得腐蚀速率及点蚀迹象均得到缓解，试验表明了电磁场对碳钢材料具有抑制腐蚀的作用。 （2）电磁场对不锈钢和黄铜材质的腐蚀体系起到了强化传质的作用，使金属表面的溶解速度加快，诱发点蚀的带电离子迁移更容易进行，致使不锈钢、黄铜的腐蚀速率加快及点蚀倾向增大，从而降低这两种金属在溶液中的耐蚀性。 （3）本研究通过对不锈钢、黄铜、碳钢的腐蚀速率进行动态模拟试验，表明了电磁场对各金属腐蚀的影响，为用户选择有效、合理的防腐对策提供了理论参考。 更多关于材料方面、材料腐蚀控制、材料科普等方面的国内外最新动态，我们网站会不断更新。希望大家一直关注中国腐蚀与防护网http://www.ecorr.org 责任编辑：王元 《中国腐蚀与防护网电子期刊》征订启事 投稿联系：编辑部 电话：010-62313558-806 邮箱：fsfhzy666@163.com 中国腐蚀与防护网官方 QQ群：140808414

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