1、 装 备 环 境 工 程 第 20 卷 第 2 期 82 EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING 2023 年 2 月 收稿日期：20220408；修订日期：20220517 Received：2022-04-08；Revised：2022-05-17 作者简介：段体岗（1987），男，博士，高级工程师，主要研究方向为海洋腐蚀与防护。Biography：DUAN Ti-gang(1987-),Male,Doctor,Senior engineer,Research focus:marine corrosion and protection.引文格式：段体岗,刘腾
2、腾,马力,等.环氧型防腐涂层在深海环境的电化学行为分析J.装备环境工程,2023,20(2):082-088.DUAN Ti-gang,LIU Teng-teng,MA LI,et al.Electrochemical Behaviour of Epoxy Anticorrosion Coatings in Deep-sea EnvironmentJ.Equipment Environmental Engineering,2023,20(2):082-088.环氧型防腐涂层在深海环境的电化学行为分析 段体岗1，刘腾腾1，马力1，彭文山1，仝宏韬1，陈梦瑶1,2，邢少华1（1.中国船舶集团有限公
3、司第七二五研究所 海洋腐蚀与防护重点实验室，山东 青岛 266237；2.中国石油大学（华东）机电工程学院，山东 青岛 266580）摘要：目的目的 评价铝合金基环氧型防腐涂层在深海环境的腐蚀防护性能，为铝合金结构在深海环境下的腐蚀防护提供支撑。方法方法 采用近底悬浮式深海环境试验装置和深海高压模拟试验系统，分别开展环氧型防腐涂层体系实海试验与室内模拟深海试验，研究铝合金基环氧型防腐涂层在深海环境下的防护性能与电化学行为。结果结果 某海域实海结果显示，经历 0.5 a 的 1 000 m 深海试验后，环氧防腐涂层对铝合金基体的防护状态良好，涂层附着力强度仍旧保持在 9 MPa 以上。室内模拟深
4、海试验结果显示，在 520 d 的试验周期内，试验初期涂层电阻均在 1010 cm2以上，涂层电容则在 1010 F/cm2数量级。随着试验时间的增加，涂层电阻减小，电容增加。其中 3 000 m 模拟深海环境下，涂层电阻从初始的 3.9951010 cm2锐减至 3.264107 cm2，下降了 3 个数量级，涂层电容则从初始的 8.8181010 F/cm2上升至 1.765109 F/cm2。静水压力影响结果显示，随着试验压力的增加，涂层电阻逐渐减小，涂层电容和吸水率逐渐增加。在试验后期，1 000、2 000、3 000 m 模拟深海环境下，涂层电阻分别为 3.0441010、4.30
5、5109、3.264107 cm2，而涂层吸水率则分别为 4.32%、8.09%和 15.84%。结论结论 1 0003 000 m 深海环境下，深度每增加 1 000 m，浸泡初期相同时间的涂层吸水率增加近 1 倍。关键词：深海；模拟深海试验；环氧型深海防腐涂层；原位电化学阻抗；吸水率 中图分类号：TG174.4 文献标识码：A 文章编号：1672-9242(2023)02-0082-07 DOI：10.7643/issn.1672-9242.2023.02.011 Electrochemical Behaviour of Epoxy Anticorrosive Coatings in De
6、ep-sea Environment DUAN Ti-gang1,LIU Teng-teng1,MA Li1,PENG Wen-shan1,TONG Hong-tao1,CHEN Meng-yao1,2,XING Shao-hua1(1.State Key Laboratory for Marine Corrosion and Protection,Luoyang Ship Material Research Institute(LSMRI),Shandong Qingdao 266237,China;2.College of Mechanical and Electrical Enginee
7、ring,China University of Petroleum,Shandong Qingdao 266580,China)ABSTRACT:This work aims to evaluate the anticorrosion performance of aluminum alloy-based epoxy anticorrosive coating in deep-sea environment,and provide support for anticorrosion of aluminum alloy structure in deep-sea environment.Nat
8、ural deep-sea environmental exposure experiments and laboratory simulated deep-sea corrosion tests of aluminum-based epoxy anti-corrosive coatings were carried out respectively with the near-bottom suspending deep-sea environmental test facility and the 第 20 卷 第 2 期 段体岗，等：环氧型防腐涂层在深海环境的电化学行为分析 83 the
9、 simulated deep-sea high-pressure test system to study the protection performance and electrochemical behavior of aluminum alloy-based epoxy anticorrosive coating in deep-sea environment.The field exposure results in the South China Sea showed that the epoxy coatings displayed good protection effect
10、 for aluminum substrates with the adhesion strength of 9 MPa.The labo-ratory simulated deep-sea results showed that,within 5-20 d of test cycle,the coating resistance values in the initial stage were above 1010 cm2 with the coating capacitance values of 1010 F/cm2 orders of magnitude.With the tests
11、proceeding,the coating resistance values decreased,and the capacitance values increased.And for the simulated 3 000 m conditions,the coating resis-tance values declined sharply from the initial 3.9951010 cm2 to 3.264107 cm2.The results of static water pressure effect showed that the coating resistan
12、ces gradually decreased and the water absorption percentages increased with the pressure in-creasing.In the later stage,the coating resistance values were 3.0441010 cm2,4.305109 cm2 and 3.264107 cm2,and the water adsorption of the coatings was 4.32%,8.09%and 15.84%respectively.It is concluded that t
13、he water absorption of coatings immersed for the same period of time in the initial stage is nearly doubled with every increase of 1 000 m depth in the 1 000-3 000 m deep-sea environment.KEY WORDS:deep sea;simulated deep-sea test;epoxy anticorrosion coating;in-situ electrochemical impedance spectra;
14、wa-ter adsorption 铝合金具有密度低、比强度高、耐蚀性好、易加工成形等特点，是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，已在航空、航天、汽车、机械制造及化学工业等领域中大量应用1-3。近年来，随着世界各国对海洋资源的关注和不断探索，铝合金在海上直升机平台、水翼船、快艇、LNG 船等各种海洋工程和船舶中也得到了越来越广泛的应用4-7。随着铝合金在海洋环境中的不断应用，铝合金在海洋环境中的腐蚀问题日益凸显。针对铝合金的腐蚀防护问题，国内外学者开展了防腐涂层防护行为研究。其中，环氧防腐涂层作为一种重要的防腐手段，广泛应用于海洋环境中8-9。胡吉明等10-11研究了LY12 铝合金/环氧
15、涂层在不同浓度 NaCl 溶液中的电化学阻抗谱，并针对涂层不同浸泡状态提出了相应的阻抗等效电路模型，为环氧涂层在海洋环境下的腐蚀评价和分析奠定了基础。张金涛等12采用电化学阻抗谱技术研究了 LY12 铝合金/钝化膜/环氧涂层体系在NaCl 溶液的腐蚀电化学行为，结果显示，随浸泡时间的延长，涂层金属体系的阻抗不断增大，这一结果与金属表面铬酸盐溶解产物的不断生成和聚集进而对基体产生钝化保护有关。Tian 等13研究了海水交变压力对环氧涂层体系失效行为的影响，结果显示，交变压力加速了水在涂层中的扩散过程，进而加速了涂层失效。随后，高洪扬等14对比研究了改性环氧防腐涂层在常压海水环境和模拟深海高压环境
16、（6 MPa 海水压力）下的失效行为，结果表明，深海高压环境促使涂层更快地吸水达到饱和状态，导致涂层下的金属腐蚀活性面积不断增大，基体金属腐蚀速率不断增加。最近，Meng 等15研究了液体流动和静水压力对环氧涂层失效行为的协同作用，结果显示，液体流动向水在涂层中的传输提供了初始动力，压力增加了水在涂层中的传输速率。目前，关于深海环境对有机涂层性能影响的研究工作主要集中在水的传输机制和静水压力对涂层失效的作用机制上，而对于环氧涂层性能随静水压力的变化规律研究尚不清楚16-18。本文针对铝合金环氧防腐涂层在深海环境下的性能数据不足，防护性能随水深和试验时间的变化规律不明确等问题，通过实海试验与室内模拟试验相结合，采用近底悬浮式深海环境试验装置和深海高压模拟试验系统，开展相关试验研究，获得了涂层性能深海环境适应性数据，明确了涂层电阻和吸水率随试验深度的变化规律，为环氧防腐涂层在深海环境中的工程应用提供技术依据。1 试验 1.1 涂层制备 基体金属材料为 5A06 耐蚀铝合金，实海试验试样尺寸为 200 mm100 mm5 mm，室内模拟试验试样尺寸为 50 mm20 mm5 mm。对试样表面
