海水淡化MED装置多金属耦合电偶腐蚀的微区电化学研究

Galvanic corrosion of multi-metal coupling was existing in seawater desalination MED's key device. The Galvanic corrosion easily reduced and accelerated other types of localized corrosion. And it also could pose a serious threat for the safe operation of the desalination project. However, little report was documented about the multi-metal galvanic corrosion study in the world. Moreover, traditional electrochemical methods is difficult to characterize the heterogeneous local corrosion process of muti-phase and multi-interface. In this project, therefore, the proposers intends to investigate the micro-electrochemical behavior and mechanism of galvanic corrosion for three typical metal (titanium / aluminum brass alloy / 316L stainless steel) in the key device of desalination MED through advanced micro-electrochemical techniques, such as Wire Beam Electrode(WBE), Scanning Vibrating Electrode Technique(SVET), Local Electrochemical Impedance Spectroscopy(LEIS), and Scanning Electrochemical Microscope(SECM). We will confirm quantitative relationship between the factor interactions of corrosion environment and the corrosion rate, and establish the prediction mode of corrosion rate. And we will also seek to the optimization design style for slowing down the galvanic corrosion. This project not only could provide reference and technical support for material selection and structural design of future desalination device, but also has important theoretical value and practical significance for the safe desalination operation and desalination costs reducing. Data accumulation and methods reference could also be provided from the universal significance of the research for multi-metal coupling galvanic corrosion research in the other marine engineering.

在役海水淡化MED关键装置中多种金属耦合产生的电偶腐蚀容易诱发和加速其他类型的局部腐蚀，对海水淡化工程的安全运行构成威胁。然而，在世界范围内缺少关于多金属电偶腐蚀的研究报道，而传统电化学手段又难以表征这一多相、多界面、不均匀的高度局部化过程。本项目拟采用丝束电极、扫描振动电极、局部电化学阻抗和扫描电化学显微镜等先进的微区电化学技术对在役海水淡化MED关键装置中三种典型金属（钛/铝黄铜合金/316L不锈钢）电偶腐蚀的微区电化学行为和机理进行探索研究，明确环境腐蚀因素的交互影响与腐蚀速率的定量化关系，建立电偶腐蚀速率预测模型，并寻求减缓电偶腐蚀的优化设计方案。这不仅可为未来海水淡化装置选材和结构设计提供参考依据和技术支持；还对保障海水淡化装置长期安全运行、降低海水淡化成本具有重要的理论价值和实际指导意义；具有普遍意义的研究成果还可为其他海洋工程多金属电偶腐蚀的研究工作提供数据积累和方法借鉴。

在役海水淡化 MED 关键装置中多种金属耦合产生的电偶腐蚀容易诱发和加速其他类型的局部腐蚀，对海水淡化工程的安全运行构成威胁。然而，在世界范围内缺少关于多金属电偶腐蚀的研究报道，而传统电化学手段又难以表征这一多相、多界面、不均匀的高度局部化过程。本项目采用多种先进的微区电化学技术对在役海水淡化MED 关键装置中三种典型金属（钛/铝黄铜合金/316L 不锈钢）电偶腐蚀的微区电化学行为和机理进行探索研究。. 传统电化学技术、丝束电极技术、扫描振动电极、局部电化学阻抗和表面分析技术的研究结果显示：在三金属耦合体系中，铝黄铜为阳极，钛为阴极，316L不锈钢有阴阳极转化的现象；随着Cl-浓度的增加，铝黄铜的电偶电位先负移又正移，电偶电流先增大又减小，在Cl-浓度为2.3%时，电位和电流分别达到极值，此时阳极腐蚀最严重；随着温度的升高，金属的电偶电位逐渐负移，阳极电流持续增加，阳极腐蚀随着温度的升高而加剧；当铝黄铜位于电极的中间位置时，腐蚀最严重；位于两金属界面处的阳极电流明显高于远离界面处的；阳极铝黄铜表面的阻抗分布非常不均匀，阳极表面发生了局部腐蚀，随着耦合时间的增长，阻抗值整体会出现增长的趋势，腐蚀减缓，直到腐蚀产物膜被破坏又加速腐蚀。同时，本项目明确了环境腐蚀因素的交互影响与腐蚀速率的定量化关系，利用人工神经元网路技术建立了电偶腐蚀速率预测模型，人工神经网络能比较准确得模拟出各个因素与腐蚀速率和腐蚀倾向之间的关系，并成功得到减缓电偶腐蚀的优化设计方案。. 本项目的研究成果这不仅可为未来海水淡化装置选材和结构设计提供参考依据和技术支持，还对保障海水淡化装置长期安全运行、降低海水淡化成本具有重要的理论价值和实际指导意义，具有普遍意义的研究成果还可为其他海洋工程多金属电偶腐蚀的研究工作提供数据积累和方法借鉴。