碳鋼表面銹蝕層性質(zhì)及其腐蝕行為差異：酸洗清潔生產(chǎn)限制性因素探究

【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,鋼鐵構(gòu)件的使用需求也日益增大。但是由于鋼鐵構(gòu)件自身活躍的表面性質(zhì),在自然環(huán)境、熱軋等過程中總不可避免地在其表面形成銹蝕層。鋼鐵材料的銹蝕帶來的浪費十分巨大,且對材料的使用性能及壽命造成不良影響,因此鋼鐵材料的銹蝕問題也日益受到大眾關(guān)注。為了提高鋼鐵構(gòu)件的使用性能及壽命,需要進行表面處理及防護,但處理之前必須清除表面銹蝕層。工業(yè)酸洗即是清除銹蝕層的一個重要方法,但由于酸洗液過強的腐蝕性,在鋼鐵材料表面銹蝕層溶解后,不可避免地存在著“過酸洗”的現(xiàn)象,由此引起鋼鐵材料的浪費及產(chǎn)生過多的污染物,如酸霧和酸洗廢液等。因此,探究影響酸洗行業(yè)清潔生產(chǎn)水平提高的限制性因素,并針對不同類型碳鋼提出對應(yīng)的酸洗策略,有利于減少酸洗過程帶來的二次污染。本實驗分別在純自然環(huán)境和高溫環(huán)境下制備自然銹蝕碳鋼試樣和高溫氧化碳鋼試樣,并以其為研究對象,通過運用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、激光共聚焦顯微鏡等方法對碳鋼試樣表面銹蝕層的特性進行表征。同時,利用電化學(xué)方法研究在緩蝕劑添加前后,普通碳鋼試樣、自然銹蝕碳鋼試樣和高溫氧化碳鋼試樣腐蝕行為的差異。將電化學(xué)測試結(jié)果與銹蝕層特性相結(jié)合,探究影響酸洗工業(yè)清潔生產(chǎn)水平提高的限制性因素,并針對不同類型的碳鋼提出相應(yīng)的酸洗策略。研究表明：鋼鐵材料表面銹蝕層形成過程的條件差異,會影響銹蝕層的表面組成、結(jié)構(gòu),同時亦會影響材料基體表面的粗糙程度?；w表面粗糙度越大,腐蝕速率越大,相應(yīng)的“過酸洗”現(xiàn)象也越嚴(yán)重。只有有效控制“過酸洗”現(xiàn)象,才能有效地提高酸洗過程的清潔生產(chǎn)水平。因此,鋼鐵材料表面銹蝕層形成過程的條件差異是影響酸洗過程清潔生產(chǎn)水平的限制性因素。鋼鐵材料表面銹蝕層除去后,高溫氧化碳鋼試樣基體表面粗糙度最大,因此其在所測試樣中具有最高的腐蝕速率。為了在酸洗速度和緩解“過酸洗”現(xiàn)象中取得平衡,不同帶銹碳鋼需采取不同的酸洗策略以提高鋼鐵材料酸洗過程的清潔生產(chǎn)水平。對高溫氧化碳鋼,可采用降低酸洗液濃度和提高緩蝕劑濃度的酸洗策略；而對自然銹蝕碳鋼,可采用高濃度酸洗液和降低緩蝕劑濃度的酸洗策略。 【關(guān)鍵詞】：碳鋼銹蝕層 表面粗糙度 酸洗清潔生產(chǎn) 限制性因素 酸洗策略
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG178
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 課題研究的背景13-15
• 1.1.1 選題背景13-14
• 1.1.2 課題來源14-15
• 1.2 國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀15-22
• 1.2.1 鋼鐵材料的腐蝕現(xiàn)象及機理15-16
• 1.2.2 鋼鐵材料大氣腐蝕的影響因素16-17
• 1.2.3 鋼鐵材料腐蝕的危害17
• 1.2.4 酸洗去銹存在的問題及根源17-18
• 1.2.5 影響酸洗清潔生產(chǎn)水平的因素18-22
• 1.3 課題研究內(nèi)容22-23
• 1.4 課題研究路線23-24
• 1.5 創(chuàng)新點24-25
• 第二章 實驗部分25-32
• 2.1 實驗材料25
• 2.2 材料的制備方法25-26
• 2.2.1 普通碳鋼試樣的制備25-26
• 2.2.2 自然銹蝕碳鋼試樣的制備26
• 2.2.3 高溫氧化碳鋼試樣的制備26
• 2.3 實驗儀器與試劑26-27
• 2.4 實驗方法及實驗方案27-32
• 2.4.1 銹蝕層表面組成成分分析(XRD)實驗27
• 2.4.2 銹蝕層剖面形貌分析(SEM)實驗27-28
• 2.4.3 銹蝕層表面形貌觀測(SEM)實驗28
• 2.4.4 電化學(xué)動電位極化曲線法測試實驗及方案28-30
• 2.4.5 添加緩蝕劑前后腐蝕情況表面形貌觀測(SEM)實驗方法及方案30
• 2.4.6 表面粗糙度測試實驗方法及方案30
• 2.4.7 陽極脫附實驗方案30-32
• 第三章 各碳鋼試樣表面銹蝕層分析32-38
• 3.1 制備后碳鋼試樣表面組成成分分析32-34
• 3.2 銹蝕層剖面形貌分析34-35
• 3.3 各碳鋼試樣表面形貌觀測分析35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-38
• 第四章 不同碳鋼腐蝕行為差異研究38-47
• 4.1 電化學(xué)法測定緩蝕劑對各碳鋼試樣緩蝕作用38-40
• 4.2 各溫度下添加緩蝕劑前各碳鋼試樣腐蝕行為對比40-42
• 4.3 各溫度下添加緩蝕劑后各碳鋼試樣腐蝕行為對比42-44
• 4.4 添加緩蝕劑前后各碳鋼試樣腐蝕腐蝕后表面形貌差異分析44-45
• 4.5 本章小結(jié)45-47
• 第五章 不同碳鋼吸附熱力學(xué)差異研究47-55
• 5.1 各碳鋼緩蝕率變化情況47-48
• 5.2 六次甲基四胺在各碳鋼試樣表面的吸附模型擬合48-51
• 5.3 六次甲基四胺在各碳鋼試樣表面的吸附熱力學(xué)分析51-53
• 5.4 本章小結(jié)53-55
• 第六章 各碳鋼腐蝕行為差異機理及酸洗清潔生產(chǎn)水平提高限制性因素分析55-61
• 6.1 陽極脫附行為研究55-57
• 6.2 各碳鋼試樣腐蝕行為差異機理討論57-60
• 6.3 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論及展望61-63
• 參考文獻63-71
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文71-73
• 致謝73-74

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