一种高磷耐候钢的耐腐蚀性能试验研究

利用实验室加速腐蚀试验方法,对高磷耐候钢与Q345普通低合金钢在不同腐蚀时间后的年腐蚀速率及试样锈层形貌、腐蚀产物进行了对比分析,结果表明:两种试验钢试样基体表面均由最先形成的黑色氧化物Fe_3O_4非保护性结构继续氧化成为褐色Fe_2O_3,再继续生成非稳态的γ-FeOOH,并进一步向最终的稳定锈层组成物α-FeOOH转变。高磷耐候钢中Cu、P、Cr、Ni等耐蚀性合金元素在锈层的持续富集促使锈层中α-FeOOH的形成和含量增加,其锈层中的α-FeOOH含量在不同腐蚀周期内均比Q345低合金钢中的含量高;高磷耐候钢的年腐蚀速率随腐蚀时间延长基本稳定且呈下降趋势,低于Q345普通低合金钢。     

Sb对低合金钢在油船货油舱上甲板环境下耐蚀性的影响

通过自主设计腐蚀模拟试验装置、冷场发射扫描电镜及EDAX能谱分析系统、激光拉曼光谱分析仪、电子探针和X射线光电子能谱仪等手段,模拟油船货油舱上甲板环境,研究分析了Sb元素对低合金钢在含CO2-SO2-O2-H2S气体干湿交替环境中耐蚀性的影响.结果 表明:Sb元素可以有效降低钢在上甲板环境中的腐蚀减薄量,含Sb钢内锈层中的裂纹少于普碳钢;而且当钢中加入Sb元素后,内锈层中的α-FeOOH含量增加,α-FeOOH/γ,-FeOOH的质量比增大,提高了内锈层的致密性;Sb在内锈层中与基体接触的区域内富集,并以保护性较好的Sb2 O5氧化物形式存在.     

低碳钢在湿热工业海洋大气中的腐蚀特征

以0.1 mol·L-1NaCl+0.01 mol·L-1 NaHSO₃溶液为腐蚀介质,采用干/湿周浸加速腐蚀实验、腐蚀失重、X射线衍射、扫描电镜和能谱分析等方法,研究了湿热工业海洋大气中低碳钢的腐蚀行为.结果表明:实验钢的腐蚀过程均遵循幂函数d=Atn分布规律,钢种不同,常系数A、n的值不同;腐蚀产物主要由非晶物质和少量Fe₃O₄、α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH晶体组成.所得锈层可分为主体锈层和界面疏松带两部分,由内至外锈层中Fe、O含量梯度变化很小.Cl-、SO₂与水分的长期协同作用会导致内锈层结构变差,而添加稳定性或耐蚀性较高的元素可以改善锈层质量,进而增强钢材的耐腐蚀性能.      

超低碳贝氏体钢(ULCB)和耐候钢 09CuPCrNi 的耐蚀性

通过周期性浸润腐蚀试验测定了ULCB钢(%:0.05C、1.61Mn、0.51Cu、0.17Cr、0.26Ni)和耐候钢09CuPCrNi(%:0.09C、0.35Mn、0.09P、0.31Cu、0.45Cr、0.31Ni)14 mm板的耐腐蚀性能,并用偏光显微镜,X-射线衍射仪和能谱仪等研究了耐蚀机理.结果表明,ULCB钢的耐腐蚀性能优于09CuPCrNi钢;发现两种钢均存在由α-FeOOH,β-FeOOH和Fe3O4组成致密的内锈层、由α-,β-FeOOH和Fe3O4组成的疏松外锈层;Cu和Cr合金元素在锈层和锈层-钢基体界面均存在富集现象.     

Cr对流动NaCl溶液中普碳钢锈层特征的影响

对碳钢和耐蚀管用含Cr低合金钢进行流动加速腐蚀实验,研究了实验钢在流动腐蚀性条件下的锈层结构以及Cr元素对锈层的影响机理.利用极化曲线、SEM、TEM及XPS等分析手段研究了Cr元素对实验钢耐流动加速腐蚀性的影响,以及含Cr钢内锈层的腐蚀形貌,深入分析了Cr在内锈层中的分布及存在状态.结果表明,含Cr钢内锈层致密均匀,Cr元素在内锈层中富集并以Fe2CrO4的形式存在.Fe2CrO4细小的颗粒尺寸是形成致密内锈层的原因,致密的内锈层对基体具有很好的保护作用.     

Cu对耐候桥梁钢耐腐蚀性能的影响

采用干湿周浸实验模拟海洋大气环境研究含Cu耐候桥梁钢腐蚀过程中耐腐蚀性能的变化,并利用XRD,SEM等方法研究了两种不同Cu含量耐候桥梁钢的锈层变化.结果表明:Cu能够有效地降低钢的平均腐蚀深度和腐蚀速率,利于提高钢的耐蚀性能.锈层组成随腐蚀时间而变化,腐蚀初期锈层主要由Fe3O4和γ-FeOOH组成,腐蚀中期锈层开始生成Ni(0.6～1)Fe(2.4～2)O4尖晶石类复合氧化物和α-FeOOH两种晶相;腐蚀后期组成基本保持不变,主要由Ni(0.6～1)Fe(2.4～2)O4、α-FeOOH、γ-FeOOH和少量Fe3O4组成.     

E690海洋平台用钢力学性能和海洋大气腐蚀行为

以传统的E36海洋平台钢为对比钢,研究三种E690海洋平台钢的组织和力学性能,以及模拟海洋大气环境下的腐蚀行为.通过失重法测得实验钢在不同腐蚀时间下的腐蚀速率,利用扫描电镜和X射线衍射仪观察并测定了锈层的形貌特征和相组成,采用电子背散射衍射技术对实验钢的晶界类型进行分析.结果表明:以贝氏体组织为特征的E690海洋平台钢具有优异的力学性能,-40℃的冲击值超过了200 J;晶界类型主要为3°~15°的亚晶界和大于50°的大角度晶界;E690海洋平台钢周浸16 d后的锈层致密且腐蚀速率已趋于稳定,最低腐蚀速率为0.84 mm·a-1,远低于组织为铁素体+珠光体钢的1.4 mm·a-1,实验钢的锈层主要由Fe₃O₄、α-FeOOH、β-FeOOH及γ-FeOOH四种晶态相和非晶无定形物组成.通过分析得出,热处理工艺和组织构成对材料的初期腐蚀行为有重要影响,而化学成分和锈层自身的致密性对材料后期腐蚀行为起决定作用.      

耐候冷镦钢在模拟海洋大气环境中的腐蚀行为

采用腐蚀失重法、宏观形貌观察、SEM、XRD、电化学测试对耐候冷镦钢在模拟海洋大气环境中的腐蚀行为进行了研究。结果表明，在模拟海洋大气腐蚀环境下，耐候钢表面锈层随腐蚀时间由浅黄色依次向棕黄色、红棕色转变；锈层截面形貌由薄而疏松且不连续演变为厚而致密且均匀分布；锈层微观形貌显示，表面锈层存在相对平滑、不规则圆形花状结构、闭环的环形巢结构、毛绒状结构等4个演变状态，但致密的毛绒状结构锈层对基体的保护能力明显提高；腐蚀产物主要由Fe₃O₄、γ-FeOOH、α-FeOOH组成，腐蚀初期主要是致密的Fe₃O₄,腐蚀中期开始形成γ-FeOOH,腐蚀后期γ-FeOOH逐渐溶解并还原形成稳定的α-FeOOH,可对基体提供良好的保护作用；电化学分析显示：腐蚀24～72 h,耐候钢的阴极电流密度呈线性增大，且趋于稳定。耐候钢的腐蚀深度损失与腐蚀时间呈幂函数关系；受腐蚀过程不同腐蚀产物的影响，腐蚀速率呈现先增长后下降的变化规律。     

SO_2对海洋大气环境中含铬耐候钢腐蚀行为的影响

为了研究工业大气污染对含铬耐候钢腐蚀行为的影响,经真空感应熔炼、轧制含铬和无铬两组耐候钢,以NaCl、NaHSO_3为腐蚀介质,通过干湿循环加速腐蚀试验、腐蚀失重分析并结合XRD、SEM等方法,分析对比了含铬耐候钢在含SO_2以及不含SO_2海洋大气环境中的腐蚀行为。结果表明,在Cl-、Cl-+SO_2环境下,铬均降低了钢的腐蚀深度,SO_2加重了钢的腐蚀。试验钢锈层均主要由α-FeOOH,β-FeOOH,γ-FeOOH和Fe_3O_4构成,质量分数有所区别;在Cl-+SO_2环境下,合金铬对α-FeOOH的形成有促进作用;SO_2明显抑制了含铬钢中β-FeOOH的形成,降低了γ-FeOOH和Fe3O4的质量分数,并促进了含铬钢中α-FeOOH的形成。单一Cl-环境中,含铬钢锈层有明显分层现象,外锈层疏松,内层致密;在Cl-+SO_2环境下,含铬钢锈层无明显分层现象。在Cl-+SO_2环境下,无铬钢中硫、氯元素富集于内锈层;含铬钢中铬在试验钢内锈层出现一定的富集,氯元素均匀分布于锈层中,硫元素在外锈层处富集。     

含Cu耐候钢中稀土对耐蚀性的影响研究

利用周期浸润加速腐蚀试验方法对10PCuRE和10PCu耐候钢进行了腐蚀试验.通过X射线衍射分析、电子探针和扫描电镜等手段对两种钢的表面锈层性能进行了研究,得到了10PCuRE钢致密锈层的种类、形成过程以及保护机理.通过对加稀土与未加稀土的耐候钢表面锈层的对比研究,可知10PCuRE钢的表面锈层比10PCu耐候钢的锈层要均匀致密,保护性能更好.稀土耐候钢的锈层分为两层,包括外锈层和均匀致密的内锈层,内锈层的组成相中超过80%为保护性的α-FeOOH.稀土促进了合金元素Cu在内锈层的富集,有利于保护性内锈层的生成,因而提高了钢基体的耐蚀性能.     

高强度微合金钢加速腐蚀产物的分析与研究

通过腐蚀试验,研究了加铬和不加铬两种低碳微合金钢的耐腐蚀性能差异,试验表明：钢中加铬抑制了内锈层中的α-FeOOH生成,导致锈层含有大量的β-FeOOH。含铬钢内锈层中的β-FeOOH水分含量明显大于不含铬钢,使其内锈层稳定性差、疏松,耐蚀性明显低于不含铬的低合金钢。     

冰冻/解冻对低合金耐候钢大气腐蚀的影响

采用室内、室内+冰冻和户外三种不同环境的曝晒实验,研究了冰冻/解冻循环对两种耐候钢初期大气腐蚀行为的影响.利用失重实验和电化学方法评价了实验钢的耐腐蚀性能,用扫描电镜观察了锈层形貌,用能谱分析仪分析了合金元素在锈层中的分布.结果表明:低温、低湿环境促进致密锈层的形成,而温度、湿度较高的环境中形成的锈层致密度较低;冰冻/解冻循环导致非致密锈层内产生裂纹,其原因是疏松锈层中的孔洞中含有大量液态水,在液固相变时产生较大的应力,致使锈层开裂.致密锈层不含液态水,基本不受其影响.     

HRB500aE抗震耐蚀钢筋在亚硫酸钠溶液中的腐蚀行为

在亚硫酸钠溶液干湿交替环境中,对新研发的耐工业大气环境腐蚀抗震钢筋HRB500aE及对比材料HRB400普通钢筋开展周期性腐蚀试验,探讨其在模拟工业大气环境下的腐蚀行为。利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)分析在不同腐蚀阶段,耐蚀钢筋的表面形貌和锈层结构。结果表明,试验钢经过72 h腐蚀后内锈层形成致密的α-FeOOH结构,其耐蚀性及力学性能均明显优于普通钢筋。Cr、Ni、Cu的添加使耐蚀钢筋HRB500aE基体的腐蚀敏感性大大降低,且随着在亚硫酸钠环境下腐蚀时间的延长,其腐蚀敏感性基本稳定。耐蚀钢筋HRB500aE的锈层为双层结构,且Cu和Ni在其内锈层中出现富集,有助于形成致密的内锈层。     

显微组织对微纳结构贝氏体钢海洋腐蚀行为的影响

以一步、两步贝氏体转变及不同热处理工艺获得的微纳结构贝氏体钢为对象，利用组织表征、电化学测试及中性盐雾试验，研究显微组织对其海洋腐蚀行为的影响。结果表明：试验钢的显微组织主要由贝氏体铁素体板条(BF)、马氏体-奥氏体复合组织(block M-A)和薄膜状残余奥氏体(film RA)组成。随着腐蚀周期的增加，试验钢的腐蚀速率均呈下降趋势，腐蚀产物主要由γ-FeOOH、α-FeOOH、α-Fe₂O₃和Fe₃O₄组成。腐蚀后期，γ-FeOOH转化为稳定的α-FeOOH,提高了锈层的保护性。相对一步贝氏体钢，二步贝氏体钢中残余奥氏体含量较低，主要形态为薄膜状，强度与韧性明显提升；二步贝氏体钢的腐蚀产物中α-FeOOH的比率更高，锈层更加致密，腐蚀速率较低，耐腐蚀性能更为优异。     

碳钢和耐候钢在南京工业大气环境中的腐蚀行为

对碳钢和耐候钢在南京工业大气环境中的腐蚀行为进行了研究。主要采用大气暴晒方法进行腐蚀失重分析;通过微观形貌、EDS、电化学手段对锈层形貌、锈层合金元素、腐蚀过程进行分析。结果表明,暴晒1个月内耐候钢腐蚀速率较普碳钢略高,两种钢的锈层均以Fe_2O_3、γ-FeOOH为主;随着腐蚀的进行,耐候钢锈层中γ-FeOOH开始逐步向α-FeOOH转变,合金元素Cr、Cu在锈层析出,锈层晶粒细化,锈层的钝化区间更宽,钝化电流密度更低。因此,从暴晒2个月后至16个月结束,耐候钢锈层具有更好的保护能力,其腐蚀速率低于普碳钢。     

Q355耐候钢加速腐蚀锈层演变规律研究

利用加速腐蚀试验,对Q345低合金钢和Q355耐候钢不同时间腐蚀后试样的锈层形貌及腐蚀产物进行对比分析,结果表明:两种试验钢的锈层均主要由α-Fe OOH、γ-Fe OOH和Fe2O3组成,随着腐蚀时间延长,α-Fe OOH、γ-Fe OOH含量逐渐增加,Fe2O3含量逐渐降低,锈层颜色呈现黑色→红色→黄棕色的变化规律。与低合金钢相比,耐候钢锈层中α-Fe OOH含量在不同时间腐蚀后均比低合金试验钢高,并较早由不连续块/片状逐渐长大发展成连续/致密的针状或片状物,孔洞少且较致密平整,附着力强,不易脱落。耐候钢的腐蚀率明显低于低合金钢,且在试验涉及的腐蚀时间内变化不大。     

Cr对低合金钢在流动NaCl溶液中耐蚀性的影响

对碳钢和Cr含量不同的实验钢在流速为0.8m/s的流动的3.5％(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为进行研究,最长腐蚀周期为192h.对4种实验钢的腐蚀失重进行了比较,并利用动电位极化曲线、SEM、EPMA和TEM等分析手段,对实验钢表面形成锈层的特征进行了系统研究.结果表明,含Cr实验钢的腐蚀失重低于碳钢,并且随Cr的质量分数由0.5％提高至2％,腐蚀失重亦降低.Cr元素在内锈层中的富集是含Cr钢耐蚀性改善的重要原因.这种富集可使腐蚀产物颗粒获得细小的尺寸,致密内锈层形成的原因就是由于这种尺寸细小的腐蚀产物的形成,使内锈层的保护性获得明显的改善.     

集装箱钢板在湿热海洋大气环境中的腐蚀行为

研究了集装箱钢板在西沙海洋大气环境中暴露不同阶段的腐蚀行为。采用SEM(EDS)、XRD研究了锈层形貌及成分,采用极化曲线研究了暴露不同阶段的腐蚀电化学行为。通过腐蚀深度测试,建立了腐蚀速率与暴露时间的幂指数关系,结合腐蚀形貌和产物分析,主要的锈蚀产物为γ-FeOOH、β-FeOOH。Cr和Cu合金元素也参与了锈层的形成,有助于提高锈层的致密性。电化学测试结果表明,耐候钢暴露不同阶段的腐蚀电流,3个月时值最低,6个月随后暴露时间增加,锈层不断增厚,起到对Cl~-的阻碍作用,降低腐蚀速率;之后随着暴露时间的增加,锈层出现脱落,腐蚀速率随之增加。     

Cr-Ni-Cu系低合金铸钢在海洋大气环境中的腐蚀行为

为满足桥梁支座用铸钢在海洋大气环境下的耐蚀性要求,设计了2种成分的Cr-Ni-Cu系耐腐蚀低合金铸钢。采用周浸加速腐蚀试验、实地大气暴露试验考察试验钢在海洋大气环境中的腐蚀行为,并结合扫描电镜、XRD、电化学手段分析了合金元素对锈层和电化学行为的影响。结果表明,2种成分的Cr-Ni-Cu系低合金铸钢的耐蚀性均较好,随着时间延长,耐蚀铸钢腐蚀率下降并达到稳定,而对比钢种20MnSi腐蚀率保持下降趋势,未达到稳定状态。周浸腐蚀316h后耐蚀铸钢与20MnSi腐蚀率差距变小;Cr元素在内锈层中呈条带状富集,有效阻碍了Cl-的扩散,Ni的加入提高钢的自腐蚀电位,促进γ-FeOOH向α-FeOOH的转化,增加锈层稳定性;Cr、Ni、Cu的复合加入增大了铸钢的电荷传递电阻,提高了耐蚀性。     

pH值对Q235钢在模拟酸性土壤中腐蚀行为的影响

通过腐蚀失重计算、扫描电镜、X射线衍射方法、极化曲线分析等手段,研究了pH值对Q235钢在模拟酸性土壤中腐蚀行为的影响.在模拟酸性土壤环境中,Q235钢的腐蚀速率随土壤pH值升高而降低,经360 h腐蚀后,在pH值为4.0、4.5和5.1的土壤中试样的腐蚀速率分别为0.68、0.48和0.42 mm·a-1.随土壤pH值升高,Q235钢锈层更为致密,其表面蚀坑由窄深型发展变为宽浅型发展.腐蚀产物均为SiO₂、α-FeOOH、γ-FeOOH、Fe₂O₃及Fe₃O₄,随土壤pH值升高,腐蚀产物中α-FeOOH/γ-FeOOH质量比升高.极化曲线分析表明,随土壤pH值升高,Q235钢腐蚀电位升高,自腐蚀电流密度降低,试样腐蚀速率减小.