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第1章 舰艇腐蚀与控制概论1

1.1 腐蚀基础1

1.1.1 腐蚀概念1

1.1.2 腐蚀类型2

1.1.3 舰船腐蚀的分类和破坏形态4

1.2 腐蚀控制概论10

1.2.1 金属发生腐蚀的条件10

1.2.2 舰艇腐蚀原因12

1.3 潜艇结构腐蚀及控制技术研究动态14

1.3.1 外国海军的腐蚀防护概况14

1.3.2 国内舰船腐蚀防护现状15

1.4 潜艇结构典型腐蚀失效调查17

1.4.1 潜艇防腐蚀涂料失效行为特征17

1.4.2 牺牲阳极失效19

1.4.3 潜艇结构腐蚀涉及的科学问题19

1.5 潜艇结构腐蚀控制技术研究动态23

1.5.1 国内外涂层性能评价与测试技术研究现状及发展趋势23

1.5.2 牺牲阳极保护设计与失效分析28

第2章 潜艇材料与腐蚀环境32

2.1 结构材料32

2.1.1 结构钢33

2.1.2 钛合金36

2.1.3 铜合金38

2.1.4 不锈钢41

2.2 防腐蚀涂料43

2.2.1 防腐蚀涂料种类43

2.2.2 潜艇防腐蚀涂料生产和应用现状45

2.2.3 国外潜艇防腐蚀涂料应用现状46

2.2.4 潜艇透水部位防锈涂料种类48

2.3 牺牲阳极阴极保护材料49

2.3.1 要求与种类49

2.3.2 锌合金49

2.3.3 铝合金50

2.3.4 铁合金52

2.4 海洋环境典型参数52

2.4.1 我国海域海水温度52

2.4.2 我国海域海水盐度54

2.4.3 全球海域海水温度和盐度55

2.5 潜艇结构外部腐蚀环境及其影响分析59

2.5.1 腐蚀环境59

2.5.2 潜艇腐蚀环境60

2.5.3 环境条件对腐蚀的影响初步分析61

第3章 结构金属材料腐蚀特性66

3.1 概述66

3.2 试验内容和方法66

3.2.1 试验材料66

3.2.2 室内海水全浸腐蚀试验67

3.2.3 腐蚀电位测量68

3.2.4 周期浸润腐蚀试验68

3.2.5 极化曲线测量69

3.2.6 海水中的电偶腐蚀试验69

3.2.7 电绝缘效果试验70

3.3 结果和讨论71

3.3.1 在室内静止海水的腐蚀行为71

3.3.2 腐蚀电位及与腐蚀行为的关系75

3.3.3 海水周浸条件下的腐蚀78

3.3.4 在海水中的极化曲线81

3.3.5 室内静止海水中的电偶腐蚀84

3.3.6 电绝缘效果103

3.4 主要结论104

3.4.1 系列金属材料在静止海水中的腐蚀性能104

3.4.2 系列金属材料在海水周期浸润条件下的腐蚀性能105

3.4.3 7种偶对在静止海水中的电偶腐蚀行为105

第4章 涂料在压力海水中的失效行为106

4.1 概述106

4.2 试验方法106

4.2.1 试验样品制备106

4.2.2 试验装置与环境107

4.2.3 电化学阻抗谱测量107

4.2.4 吸水率测试108

4.2.5 附着力测试108

4.2.6 DSC与TG测试108

4.3 静水压力条件下环氧树脂涂层失效机理108

4.3.1 静水压力对涂层吸水率的影响108

4.3.2 静水压力对涂层附着力的影响110

4.3.3 常压下涂料的电化学阻抗谱分析110

4.3.4 3.5 MPa压力下的电化学阻抗谱分析110

4.3.5 静水压力对涂层性能的影响规律111

4.3.6 静水压力浸泡试验后的涂层形貌照片117

4.3.7 小结117

4.4 交变压力海水对涂层失效行为的影响119

4.4.1 交变压力对涂层吸水率的影响119

4.4.2 交变压力对涂层附着力的影响120

4.4.3 常压／3.5 MPa交变压力下电化学阻抗谱121

4.4.4 常压／6.3 MPa交变压力下电化学阻抗谱124

4.4.5 EIS数据分析127

4.4.6 交变压力试验后的涂层形貌照片131

4.4.7 交变压力对涂层热性能的影响131

4.4.8 小结133

第5章 潜艇耐压涂料发展方向和要求135

5.1 概述135

5.2 富锌涂料在常压海水中的失效机制136

5.2.1 试验体系136

5.2.2 研究内容与试验方案137

5.2.3 试验方法138

5.2.4 试验结果与分析139

5.2.5 小结158

5.3 环氧涂层分子链结构对涂层性能的影响研究159

5.3.1 试验方法159

5.3.2 涂层交联度变化162

5.3.3 静水压力对水在涂层中的传输机制的影响162

5.3.4 静水压力对涂层附着力的影响163

5.3.5 静水压力对涂层失效行为的影响165

5.3.6 分子链结构对涂层耐蚀性能的影响172

5.4 涂层失效防护技术研究发展探讨174

5.4.1 关于潜艇结构耐压涂层失效影响因素174

5.4.2 涂层失效防护技术研究发展方向174

5.4.3 关于潜艇涂料指标体系176

5.4.4 潜艇透水部位涂层发展方向178

第6章 牺牲阳极耐环境性能182

6.1 概述182

6.2 牺牲阳极的国内外发展现状183

6.2.1 牺牲阳极材料183

6.2.2 铝合金牺牲阳极的活化机理188

6.2.3 铝合金牺牲阳极在含氯溶液中的电化学腐蚀行为189

6.2.4 牺牲阳极的主要性能指标190

6.3 海水干湿交替条件下金属腐蚀行为的研究现状191

6.3.1 海水干湿交替条件下金属的电化学行为191

6.3.2 海水干湿交替环境下腐蚀试验193

6.4 牺牲阳极在干湿交替环境下试验193

6.4.1 试验材料与方法194

6.4.2 海水全浸条件恒电流试验197

6.4.3 干湿交替条件下恒电流试验200

6.4.4 干湿交替条件下自放电试验206

6.4.5 干湿交替条件电化学性能评价215

6.4.6 盐雾试验224

6.4.7 实海试验231

6.5 实艇牺牲阳极性能评价242

6.5.1 微观分析244

6.5.2 海水中自腐蚀电位测量244

6.5.3 电化学保护性能评价246

6.5.4 再活化性能评价246

6.6 结论247

第7章 艇体结构阴极保护屏蔽效应249

7.1 概述249

7.2 阴极保护设计的边界元方法251

7.2.1 边界元251

7.2.2 分块边界元法255

7.3 阴极保护系统中两种典型的“屏蔽效应”259

7.3.1 隔板高度对“屏蔽效应”的影响259

7.3.2 高电位金属对吸收式“屏蔽效应”的影响260

7.4 复杂结构屏蔽效应仿真261

7.4.1 复杂结构阻挡式屏蔽效应影响261

7.4.2 复杂结构阻挡式屏蔽效应和单点吸收式屏蔽效应综合影响262

7.4.3 复杂结构阻挡式和多点吸收式屏蔽效应影响264

7.5 结论265

第8章 潜艇结构阴极保护系统优化267

8.1 保护电位分布与牺牲阳极布置之间的关系267

8.1.1 BP人工神经网络概述267

8.1.2 保护电位分布状态与阳极布置之间关系的模拟268

8.2 牺牲阳极布置优化技术271

8.2.1 遗传算法概述271

8.2.2 牺牲阳极位置的优化272

8.3 牺牲阳极系统优化设计算例274

8.3.1 计算模型274

8.3.2 数值模拟仿真计算274

8.3.3 “牺牲阳极位置—保护电位方差”神经网络模型275

8.3.4 牺牲阳极优化布置277

8.3.5 计算结果分析279

8.3.6 小结280

8.4 潜艇上层建筑结构防腐蚀系统模拟280

8.4.1 导致潜艇上层建筑内舱结构严重腐蚀的主要因素280

8.4.2 现行防腐系统模拟计算281

8.4.3 合理的牺牲阳极系统计算设计283

8.4.4 牺牲阳极系统综合评价288

8.5 结论289

参考文献290