铁路车辆用V-N-Cr微合金化Q690高强耐候钢组织性能和腐蚀行为

为开发新一代铁路车辆用高强耐候钢,采用两阶段轧制制备V-N-Cr微合金化Q690耐候钢,并进行组织观察和力学性能检测。采用周期浸润腐蚀实验对V-N-Cr微合金化Q690耐候钢与Q345钢进行腐蚀行为研究。结果表明:V-N-Cr微合金化Q690耐候钢的显微组织为多边形铁素体、针状铁素体、板条贝氏体以及少量的M/A岛,屈服强度及抗拉强度分别为695 MPa和815 MPa,冲击性能优异,通过大小角度晶界共同作用,有效阻碍裂纹扩展。两种钢的表面均生成了明显的锈层,腐蚀产物主要包含α-FeOOH,β-FeOOH,γ-FeOOH和Fe₃O₄。腐蚀360 h后Q345钢的平均腐蚀失重速率为1.83 g/(h·cm²),V-N-Cr耐候钢的腐蚀失重速率为0.96 g/(h·cm²),显著低于Q345钢。     

高耐候钢Q350EWR1耐蚀性能研究

为开发新一代铁路车辆用高耐蚀型耐候钢,在1780 mm热连轧生产线上进行了高耐蚀型耐候钢Q350EWR1工业试制,并对实验钢进行了组织观察和力学性能检测分析。利用周期浸润腐蚀试验方法对高耐候钢Q350EWR1和对比钢Q345B进行了腐蚀行为研究,腐蚀溶液为0.01 mol/L的NaHSO3溶液。采用扫描电子显微镜观察实验钢和对比钢的微观形貌,利用电子探针分析腐蚀产物中的元素分布,并用X射线衍射仪对腐蚀产物进行物相分析,采用失重法进行了腐蚀速率计算。研究表明:实验钢Q350EWR1力学性能优良,满足铁标要求;随着腐蚀的进行,Q350EWR1腐蚀速率逐渐下降并趋于稳定,相对于Q345B腐蚀速率≤30%,耐腐蚀性能良好。与Q345B相比,Q350EWR1钢锈层更加致密,随着腐蚀的进行生成更多的α-FeOOH;耐蚀元素Cu、Ni、Cr在锈层中的富集大幅提高了锈层对基体的保护能力。     

实验室模拟酸性土壤中钢材的加速腐蚀

为了获得高效可靠的实验室土壤加速腐蚀方法,以硅藻土为腐蚀介质,加入各种无机盐离子,用H₂SO₄调整溶液pH值,模拟酸性土壤,对Q235钢和907A低合金钢进行实验室加速腐蚀试验。用失重法计算腐蚀速率并统计锈层覆盖率,采用扫描电镜及X射线衍射分析腐蚀产物的结构和成分。对Q235钢在实际土壤和模拟酸性土壤中的腐蚀情况进行了对比,并比较了Q235钢和907A低合金钢的耐土壤腐蚀性。结果表明:Q235钢在2种土壤环境中腐蚀过程类似,锈层形貌类似,同时锈层产物物相一致,成分主要为α-FeOOH,γ-FeOOH,Fe₃O₄,Fe₂O₃;模拟土壤能够很好地模拟真实土壤的腐蚀性,模拟土壤中pH值及盐含量的变化会加速腐蚀,使得模拟酸性土壤具有很好的加速性;模拟的酸性土壤室内加速腐蚀能够很好地区分Q235钢和907A低合金钢的耐土壤腐蚀性能,前者腐蚀速率约为后者的2倍。     

带氧化皮Q345q钢在模拟西北典型大气环境中的腐蚀行为研究

采用XRD、扫描电子显微镜、电化学技术、干湿交替腐蚀试验研究了Q345q钢的热轧氧化皮结构及其在三种模拟西北几种典型大气环境中的腐蚀行为,并探讨了不同介质环境下热轧氧化皮的破坏机理和锈层形成机理。结果发现,热轧氧化皮的相组成主要是Fe3O4和Fe2O3,氧化皮的结构为多孔状,并带有裂纹等缺陷;带氧化皮钢在进行干湿交替加速腐蚀实验后,虽然在NaHSO3溶液中腐蚀增重最高,但自腐蚀电位随腐蚀时间的延长增大,腐蚀后期自腐蚀电流密度减小,锈层保护性较好;而在除冰盐介质中的腐蚀速率最小,主要发生以Cl-为主的点蚀,形成"大阴极-小阳极"腐蚀特征,而且含有β-FeOOH、HFeCl4(H2O)6等腐蚀产物,导致锈层疏松脱落,锈层的自腐蚀电流密度增大,锈层不具保护性;在除冰盐+NaHSO3溶液中,既发生点蚀又伴随全面腐蚀,由于Cl-和HSO3-的协同作用,降低了一部分Cl-的自催化效应,但多数α-FeOOH是由β-FeOOH转化而来的,锈层保护性不强。     

微合金元素复合调控对Q345qE桥梁钢耐蚀性能的影响

为了研究微合金元素复合调控对Q345qE桥梁钢耐蚀性能的影响，利用共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)、电化学工作站、场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)仪研究了合金元素Cr、Ni和Cu复合调控对Q345qE桥梁钢的耐蚀性能的影响规律。结果表明：Cr、Ni和Cu微合金元素复合调控提升了锈层的致密性和保护性。Q345qE桥梁钢表面锈层中的Cr元素可在内锈层中富集，有效阻挡了Cl^-等侵蚀性离子的渗透和传递，增强了锈层对基体的保护能力。合金元素调控后，Q345qENH钢锈层中比γ-FeOOH更稳定的α-FeOOH所占比例增大。经过微合金元素复合调控的Q345qE桥梁钢相比于普通Q345qE在3.5%NaCl溶液中具有更好的耐蚀性。     

风电塔筒材料Q345D合金钢在模拟海洋大气环境下的腐蚀规律研究

为准确了解塔筒材料在酸性大气环境下的腐蚀规律并为海上风电塔筒结构防腐优化提供理论依据,利用干湿酸性盐雾试验模拟沿海大气环境,对Q345D合金钢腐蚀24,48,72,96,168,240,360,480 h,研究塔筒材料Q345D钢在该环境下的腐蚀规律.利用X射线衍射仪分析(XRD)、扫描电镜观察(SEM)、通过测定腐蚀失重率、电化学测试等方法对不同腐蚀时间后的Q345D试样进行分析.结果 表明:Q345D的腐蚀动力学曲线遵循幂函数规律,随着腐蚀时间的增加,Q345D钢的腐蚀速率呈增长性变化趋势,腐蚀前168 h内,腐蚀速率较快,168 ～ 240h时,腐蚀速率减缓,腐蚀320 h后,速率又开始缓慢增加;Q345D在沿海大气环境下的腐蚀产物主要有β-FeOOH、Fe2O3、γ-FeOOH、Fe3O4、α-FeOOH组成,腐蚀过程中少量α-FeOOH形成减缓了基体的腐蚀速率:带锈Q345D钢自腐蚀电位随腐蚀时间的延长呈现逐渐增加趋势,腐蚀前168 h内,自腐蚀电流密度逐渐增加,腐蚀速率增加,168～240 h内,自腐蚀电流密度减小,锈层保护性逐渐变好,此阶段内腐蚀速率降低,240 ～480 h内,自腐蚀电流密度增加,腐蚀速率加快.     

模拟海洋工业大气环境中Q235钢及耐候钢的腐蚀行为

海洋工业大气环境是我国一种典型大气环境,目前缺乏Q235钢和耐候钢在其中腐蚀情况的对比研究。通过模拟加速腐蚀试验,利用腐蚀失重分析、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和电化学测试,对比研究Q235钢和耐候钢在模拟海洋工业大气中的腐蚀失重、组织结构和电化学行为。结果表明:Q235钢表面的锈层没有明显的保护作用,耐候钢的耐蚀性优于Q235钢,适用于海洋工业大气环境。     

Q345/316L钢焊接接头的腐蚀性能

目前,对Q345/316钢焊接接头腐蚀性能的研究报道较少。采用手工电弧焊焊接Q345钢和316L钢,并以不同温度作时效处理,利用高温高压釜腐蚀失重法研究了焊接接头在3种盐度模拟海水中的腐蚀性能。采用体视显微镜和扫描电镜观察了焊接接头整体及不同区域的腐蚀形貌并分析其机理。结果表明:在模拟海水中,Q345/316L钢焊接接头中Q345钢侧热影响区发生点腐蚀,随Cl-浓度升高,腐蚀程度加剧;在同一盐度海水中,经不同温度时效处理的焊接接头的腐蚀速率不同,250℃时效处理后的最低,而550℃时效处理的最高;焊接接头腐蚀产物膜的主要成分为Fe3OOH。     

Q345qNHY跨海桥梁用钢的耐候性能研究

针对南钢开发的Q345qNHY新型跨海桥梁用钢,选用普通Q345qE钢作为对比材料,在模拟海洋大气环境的盐溶液中,进行了极化曲线测试和干湿交替加速腐蚀试验,比较了两种钢的动电位极化曲线和模拟干湿交替条件下的腐蚀速率。结果表明,Q345qNHY钢的耐海洋大气腐蚀性能显著优于普通桥梁钢。     

DP600双相钢在两种盐雾实验条件下的腐蚀行为对比研究

采用SEM、EDS、XRD以及EIS等技术,对比研究了DP600双相钢在中性盐雾(NSS)实验和循环盐雾腐蚀实验(CCT)两种不同加速实验条件下的腐蚀行为,并获得了腐蚀动力学规律。结果表明：在两种加速实验条件下,试样腐蚀失重均逐步增加,且CCT中的大于NSS中的;同时,初期腐蚀速率相差不大,在480 h时腐蚀速率均达到最大值,分别为1.89 g·m^-2·h^-1(NSS)和2.72 g·m^-2·h^-1(CCT)。两种实验条件下腐蚀产物主要是Fe₃O₄、α-FeOOH、γ-FeOOH、δ-FeOOH和α-Fe₂O₃,而CCT条件下同时也形成了较多的β-FeOOH。CCT条件下的锈层厚度大于NSS条件下的,且厚度增加趋势也更快。EIS结果表明：两种加速实验条件下试样溶液电阻和腐蚀产物膜电阻均逐步增大,电荷转移电阻均为先减小后增加。实验前期(≤480 h),NSS和CCT条件下的腐蚀速率可分别表达为：ΔD_1-1=0.7349t^{\mathrm{0.1522}},ΔD_2-1=0.3511t^{\mathrm{0.3313}};而在实验后期(>480 h),则分别为：ΔD_1-2=14.6239t^{-\mathrm{0.3236}},ΔD_2-2=6.8542t^{-\mathrm{0.1570}}。     

经济型耐大气腐蚀钢大气曝晒腐蚀性能研究

随着耐大气腐蚀钢的应用越来越广泛,掌握其耐大气腐蚀性能显得十分重要.采用电化学方法、电子探针等手段对JT345经济型耐大气腐蚀钢在北京、青岛、沈阳3地1年大气曝晒的试样进行分析研究,并采用Q235B和Corten A钢作为对比钢.电化学试验表明,大气腐蚀过程中生成的锈层,使电化学阳极过程受到显著的阻滞.电子探针与电子能谱分析结果表明,JT345钢的内锈层存在有效合金元素的富集,使内锈层结实、致密、牢固,抑制了腐蚀性物质的侵入,保护了基体金属.结果表明JT345经济型耐候钢具有优良的耐蚀性能,腐蚀率接近CortenA的水平,随着曝晒时间的延长,腐蚀率还将显著地下降,JT345钢的耐大气腐蚀的优越性将会更加充分体现出来.     

Q345qNHY跨海桥梁用钢的焊接性能研究

为了评价Q345qNHY新型跨海桥梁用钢的焊接性能、为工程应用提供依据,通过拉伸、冲击、弯曲和硬度等试验方法对其对接接头的力学性能进行了研究。结果表明：采用JW-55W焊丝对Q345qNHY耐候桥梁钢进行焊接时,获得的焊接接头具有较好的拉伸性能、弯曲性能和优异的低温冲击韧性。试验采用的焊接材料和工艺参数可用于19—33mm厚度Q345qNHY钢板的平位对接。     

Q345R钢焊接热影响区在碳酸钠和硫化氢混合介质中的应力腐蚀行为

以往对Q345R钢焊接热影响区在碳酸盐和硫化氢混合介质中的应力腐蚀开裂行为研究不多。针对石油化工行业的CO2-H2S-H2O典型腐蚀环境中Q345R钢应力腐蚀失效造成的重大事故,通过慢应变速率试验(SSRT)和楔形张开加载(WOL)预裂纹应力腐蚀试验研究了Q345R钢热影响区在Na2CO3和H2S混合环境中的应力腐蚀行为。结果表明:在Na2CO3+H2S复杂介质环境中,Q345R钢热影响部位应力腐蚀敏感性较低,其断口呈现韧性断裂形貌,WOL裂纹扩展速率较低,应力强度因子KI值基本不变,应力腐蚀倾向不明显。     

腐蚀环境中Q345等边角钢构件拟静力试验研究

腐蚀将改变钢材的化学和物理特性,使得构件性能退化,严重影响结构的抗震性能。为此,该文首先通过重庆地区年降雨时间建立了混合概率模型,将该混合模型与酸雨对金属的腐蚀特点相结合给出了三种不同方式的腐蚀模型。然后,利用腐蚀模型对14个足尺Q345等边角钢试件和25个材性试件展开了不同方式和不同时间的腐蚀,并由材性试验结果对Q345钢力学性能参数的变化规律进行分析和建模。最后,通过拟静力试验,研究了腐蚀环境对Q345等边角钢构件破坏模式、滞回曲线以及主要抗震性能评价参数的影响规律,建立了与之对应的退化模型。结果发现:1) 材性性能随腐蚀损伤增加而退化,甚至出现屈服点消失;2) 承载力的试验值和理论值均因腐蚀损伤而降低,但规范计算公式并不能有效考虑腐蚀损伤;3) 腐蚀损伤使得往复加载次数和滞回环面积减少,刚度退化幅值显著减小,延性和耗能能力降低。     

低温高锰钢的局部腐蚀行为研究

采用间浸腐蚀试验、极化曲线测试、扫描观察(SEM)和透射电镜观察(TEM)等方法研究了在3.5%NaCl溶液中添加氧化剂以及敏化处理对低温高锰钢局部腐蚀性能的影响。结果表明:经间浸腐蚀试验后,各试样均主要发生全面非均匀腐蚀,局部可见点腐蚀特征。试样在3.5%NaCl溶液中腐蚀产生的锈层疏松,在3.5%NaCl+0.25%Na₂S₂O₈溶液中腐蚀,试验初期自腐蚀电流密度提高两个数量级,在较短时间内产生致密的锈层,阻止了试验后期腐蚀向内层的快速扩展,试样平均腐蚀速率降低,点腐蚀深度减小。800 ℃×5 h敏化处理后,高锰钢的组织结构没有发生改变,晶界析出了断续分布的碳化物,其抗腐蚀性能与原始态相当,极化曲线印证了这一结果。