《金屬/土壤界面液膜分布及其與局部腐蝕相關性研究》是依託中國海洋大學，由蘆永紅擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：金屬/土壤界面液膜分布及其與局部腐蝕相關性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：蘆永紅
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
金屬材料的土壤腐蝕是地下工程建設急需解決的難題。金屬與土壤接觸界面上有大量由空氣和液膜構成的孔隙，影響電化學腐蝕過程的各種環境因素都要通過界面液膜起作用，土壤粒度和含水量的變化會導致液膜分布特徵改變。當金屬表面液膜厚度和分布不均勻時，氧濃差電池將引起金屬局部腐蝕的發生和發展。因此，研究液膜分布及其與局部腐蝕的相關性具有非常重要的科學價值。本項目擬利用薄液膜（TEF）技術，研究液膜厚度與氧陰極還原反應（ORR）過程電化學參數之間的關係；採用絲束電極（WBE）技術輔以腐蝕形貌和產物成分表征，探索局部腐蝕誘導期和發展期對應的陰、陽極反應區的位置變化；結合兩種技術獲取金屬/土壤界面的液膜厚度和分布，研究液膜分布對土壤腐蝕電化學反應過程的影響、與土壤局部腐蝕的相關性及其作用規律，為建立利用液膜分布測量來快速評價土壤局部腐蝕傾向性和局部腐蝕陰極保護效果的分析方法提供理論依據。
結題摘要
研究金屬在土壤這一氣/液/固多相、多界面複雜體系中的腐蝕問題意義重大。液膜不均勻分布易引發局部腐蝕,研究金屬/土壤界面內液膜分布的影響十分必要。首先，本項目利用絲束電極（WBE）技術結合薄液膜厚度測試和控制技術研究了大氣液膜厚度對金屬腐蝕速度的影響和腐蝕傾向性。結果表明，減小液膜厚度使電偶電流增大和腐蝕速度加快，當厚度減為約40微米時，電偶電流最大和腐蝕速度最快。此外，針對金屬在土壤中的腐蝕過程，本項目採用傳統電化學方法研究了整體腐蝕特徵，又用絲束電極連續監測了腐蝕誘導期和發展期金屬/土壤界面處的電偶電流、局部電位、腐蝕形態變化等。結果表明濕度增加，金屬表面液膜整體變厚且分布均勻，陽極反應速率增加，易於發生均勻腐蝕；而土壤粒度更易影響到孔隙結構和液膜分布的變化，粒度增加其不均勻程度增加，微區陽極電流明顯較大，易於誘發局部腐蝕。因此，絲束電極技術可以準確、快速地反映出孔隙結構及氣/液分布的變化，進行薄液膜下的腐蝕特徵及速率預測。最後，本項目開展了一些旨在對埋地管線進行腐蝕防控的研究，發明了一種長壽命、低成本的金屬氧化物塗層電極，並在環氧樹脂塗料中添加納米鈦黑進行改性使其力學性能和防腐性能大為改善。
