碳鋼在薄液膜下腐蝕動(dòng)力學(xué)過(guò)程隨機(jī)腐蝕單元模型研究.pdf

1、碳鋼是工業(yè)生產(chǎn)中使用最廣泛的一種金屬材料,每年由大氣腐蝕造成的損失占碳鋼腐蝕總損失的一半以上,給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大損失的同時(shí)耗費(fèi)大量的能源,造成環(huán)境的污染。所以研究碳鋼的大氣腐蝕過(guò)程對(duì)于預(yù)防、預(yù)測(cè)碳鋼的腐蝕具有重要意義。大氣腐蝕研究方法研究多集中于長(zhǎng)時(shí)間腐蝕數(shù)據(jù)的收集,對(duì)于以小時(shí)為單位的短時(shí)間周期內(nèi)的大氣腐蝕過(guò)程研究的不多,建立碳鋼的大氣腐蝕模型是研究短周期內(nèi)大氣腐蝕過(guò)程的一種有效方法。
　　 碳鋼大氣腐蝕過(guò)程是在表面一層非常薄的

2、液膜下的腐蝕過(guò)程,陽(yáng)極過(guò)程為金屬的溶解,陰極過(guò)程為O2的去極化。腐蝕速率由陰極O2的去極化控制。當(dāng)金屬表面沒(méi)有腐蝕產(chǎn)物膜時(shí),利用Fick第一定律,得到O2的極限擴(kuò)散電流密度,此時(shí)腐蝕電流密度和腐蝕深度之間的關(guān)系為線性關(guān)系:當(dāng)金屬表面開(kāi)始被腐蝕產(chǎn)物膜覆蓋后,O2的擴(kuò)散由薄液膜變?yōu)橥高^(guò)薄液膜和腐蝕產(chǎn)物膜的擴(kuò)散過(guò)程,由于在腐蝕產(chǎn)物膜中的擴(kuò)散系數(shù)遠(yuǎn)小于在水膜中的擴(kuò)散系數(shù),所以此時(shí)擴(kuò)散層的有效厚度可認(rèn)為是腐蝕產(chǎn)物膜的厚度,擴(kuò)散系數(shù)為O2在銹層中的

3、表觀擴(kuò)散系數(shù)Dr。O2在銹層中的表觀擴(kuò)散系數(shù)無(wú)法測(cè)量,參考大孔隙下滲理論,相對(duì)于水分子尺寸,將腐蝕產(chǎn)物膜視為具有大孔隙結(jié)構(gòu),建立含有初始孔隙度、經(jīng)驗(yàn)指數(shù)和Ry放大系數(shù)三個(gè)參數(shù)的表觀擴(kuò)散系數(shù)Dr的模型,由此關(guān)系可以建立單腐蝕單元的數(shù)學(xué)模型。
　　 所建立的單腐蝕單元模型中有經(jīng)驗(yàn)指數(shù)等三個(gè)未知參數(shù),對(duì)比年腐蝕深度參照值,使用正交極差、方差分析方法確定三個(gè)參數(shù)的合理取值范圍。使用MATLAB計(jì)算驗(yàn)證參數(shù)取值對(duì)于單腐蝕單元模型是否正確。