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铸铁材料在水环境(海水、淡水、盐水)中的腐蚀研究

师素粉  
【摘要】: 人类生活和生产建设都离不开自然水资源,对自然水资源的开发利用,诸如海洋石油钻探和采气装置、盐湖大型钾肥工厂、长江三峡工程的建设,这些都离不开大量的金属材料。在众多的金属材料中,铸铁材料由于其低廉的价格,优良的铸造性、机加工性能等而备受青睐。因此,研究铸铁材料在水环境中的腐蚀数据,掌握腐蚀规律及控制腐蚀的方法,对延长水环境中铸铁的使用寿命,保证铸铁构件的安全正常使用以及促进水资源的开发利用,都具有十分重要的现实意义。 本课题是在前人研究的基础上继续研究铸铁材料在水环境(淡水、海水、盐水)中的腐蚀情况,主要采用失重法测量了铸铁材料在各种水环境中的腐蚀率,采用X射线分析(XRD)和扫描电镜(SEM)测量了铸铁材料在各种水环境中的腐蚀产物的组成和形貌。分别采用硬度、力学性能和pH值、电导率等分析手段测定了材料及腐蚀环境的性能和特点。较系统的分析和讨论了铸铁材料在海水、淡水、盐湖卤水及自制盐溶液中的腐蚀规律及特点。 铸铁材料在中性的海水、长江淡水和盐湖卤水中的腐蚀以氧去极化的电化学腐蚀形式为主,腐蚀速度受氧的极限扩散电流影响。相同材料在不同环境中的腐蚀率差别的主要原因取决于介质中的氧含量、电导率及流速等。腐蚀产物主要为铁的氢氧化物及氧化物。低合金化对提高铸铁在静海中的均匀腐蚀无明显作用,反而会增加铸铁的点蚀。铸铁材料在海水中的腐蚀产物为γFeOOH、αFeOOH及Fe(OH)3。氧化膜较疏松,对铸铁的保护性差。在长江淡水中,灰口铸铁的平均腐蚀率最大,球墨铸铁的点蚀最严重。球铁在长江淡水中的腐蚀产物是由铁的氢氧化物、氧化物尖晶石结构及石墨碳组成,硬度较高,有利于减弱铸铁在流动介质中的腐蚀。铸铁在盐湖卤水中的腐蚀率小于在海水和淡水中的腐蚀率。球铁的腐蚀率最小,仅为0.023mm/a,球铁自身的组织特点是其获得良好耐蚀性的重要因素。极高的Cl-离子浓度未对铸铁材料造成点蚀。在浓度高于3%的盐溶液中,灰铸铁的腐蚀为典型的石墨化腐蚀,其腐蚀率随盐溶液浓度的升高而降低。随盐溶液浓度提高,溶液中溶氧量下降,溶液的电阻增大,腐蚀电流减小是使铸铁腐蚀率下降的主要原因。


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