大气环境下电网设备金属材料的腐蚀及服役寿命预测研究进展

电网安全是电力企业生存和发展的根本,随着电网的不断发展,对电网的安全性、可靠性提出了更高的要求。但在电网运行过程中安全形势依然面临严重威胁,其中,由于电网设备金属材料的腐蚀造成的设备安全问题较为普遍,输电网中金属部件的腐蚀失效、防护技术,以及服役寿命预测的研究日趋受到各地区电力部门的重视。结合电网设备金属部件的服役环境和腐蚀失效情况,综述了当前电网金属部件大气腐蚀的影响因素及其影响规律,介绍了当前大气环境下电网金属部件材料的服役寿命预测的分析方法,及在预测电网设备金属部件于大气环境中服役寿命的应用。     

近海大气中耐侯钢和碳钢抗腐蚀性能的研究

通过大气曝晒腐蚀试验研究了碳钢和耐候钢的腐蚀情况 ,通过金相观察和EPMA分析 ,讨论了合金元素对耐候钢的抗大气腐蚀能力的影响。根据碳钢和耐候钢的电化学交流阻抗谱特征 ,提出了钢在近海大气中腐蚀的等效电路模型 ;同时通过对上海地区碳钢和耐候钢腐蚀数据的回归分析 ,得出两类材料的腐蚀深度和腐蚀时间的关系方程     

550NH耐候钢在3种典型大气环境中的初期腐蚀行为

针对广西壮族自治区不同区域的气候特征,选择城市、工业、海岸3种典型大气环境开展了耐候钢的初期腐蚀行为研究。分别采用大气暴露腐蚀试验和电化学测量试验对550 MPa强度级别的550NH耐候钢的耐腐蚀性进行评估。结果表明,550NH耐候钢在城市大气、工业、海岸3种环境中的腐蚀速率依次增加。550NH耐候钢在3地腐蚀6个月后的腐蚀产物主要为Fe₃O₄、α-FeOOH、γ-FeOOH。腐蚀产物层致密且无贯穿性裂纹主要归因于550NH耐候钢中Cu和Cr元素对裂纹和孔洞的修复作用。550NH在模拟海洋环境和模拟工业环境中的电化学阻抗谱随着腐蚀时间的延长逐渐由1个容抗弧转变为2个容抗弧组成。     

组织类型对耐候钢耐大气腐蚀性能的影响

目前,有关耐候钢不同显微组织对其耐大气腐蚀性能的影响研究不多.以不同的热处理工艺得到同组分不同组织的耐候钢,通过周侵腐蚀、电化学、锈层微观分析等方法研究了耐候钢在模拟工业大气环境中的腐蚀行为.结果表明:铁素体+珠光体试验钢锈层中缺陷较多,有较多的空洞和裂纹;马氏体钢耐候性优于针状铁素体钢,针状铁素体钢耐候性优于珠光体+铁素体钢;马氏体钢锈层极化曲线的阳极部分受到了阻碍,腐蚀电位正移,耐蚀性得到提高.     

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。     

近海大气中耐候钢和碳钢抗腐蚀性能的研究

通过大气曝晒腐蚀试验研究了碳钢和耐候钢的腐蚀情况,通过金相观察和EPMA分析,讨论了合金元素对耐候钢的抗大气腐蚀能力的影响。根据碳钢和耐候钢的电化学交流阻抗谱特征,提出了钢在近海大气中腐蚀的等效电路模型;同时通过对上海地区碳钢和耐候钢腐蚀数据的回归分析,得出两类材料的腐蚀深度和腐蚀时间的关系方程。     

模拟海洋大气环境下Cu和Cr对耐候钢耐腐蚀性能的影响

过去,合金元素对耐候钢海洋环境中的耐蚀性影响缺乏详细的论讨.选取Q235和5种不同Cu和Cr含量的耐候钢,在0.5%的NaCl溶液中模拟海洋大气环境进行周期浸润试验.研究结果表明:在Cl-存在的环境中,在碳钢的基础上单独添加Cr(0～3.0%)或单独添加Cu(0.25%～0.50%)都不能使钢的耐蚀性有显著的提高.单独提高耐候钢中Cr的含量,有助于抑制其在腐蚀初期的腐蚀速度,但对后期的腐蚀发展趋势不利;单独提高Cu的含量,有助于延缓腐蚀后期的发展趋势.当同时提高耐候钢中的Cu和Cr含量时,可使耐候钢得到较佳的耐大气腐蚀性能.XRD分析结果表明,合金元素对外锈层的成分影响不大,其主要大气腐蚀产物为γ-FeOOH,Fe3O4,γ-Fe2O3和少量α-FeOOH.     

大气环境腐蚀下钢结构力学性能研究综述

钢结构因质轻、强度高、建造方便、塑性及抗震性能好等优点越来越受到青睐。近几十年来,随着国内钢材产量及品种大幅提升,钢结构应用范围也越来越广,除传统的钢结构厂房外,钢结构也逐渐应用于高层、超高层及大跨度结构中。然而,钢结构有一个明显的缺点,即易腐蚀,暴露在大气环境中的钢结构,钢材表面会形成一种薄液膜,在干湿交替过程中对结构产生腐蚀。随着我国现代工业化进程的加快,环境问题日益突出,其中在富含SO_2的酸性大气环境和富含Cl~-的近海大气环境下钢材的腐蚀最为严重。钢材腐蚀不仅会造成巨大的经济损失,还会影响结构的安全稳定。钢材遭受腐蚀后,构件有效截面面积减小,强度和延性下降,不均匀腐蚀引起的锈坑会导致应力集中等,在动力荷载作用下,这些现象将引起钢材脆性断裂并影响疲劳强度,增加了钢结构风险事故发生的概率。大气环境腐蚀下钢结构性能的劣化已引起众多学者的关注。目前,国内外学者对钢材大气腐蚀的研究主要集中于:(1)钢材的大气腐蚀机理及影响因素;(2)不同大气腐蚀试验方法及其相关性;(3)钢材的大气腐蚀深度预测模型,目前虽已建立多种腐蚀深度预测模型,但要建立一种形式相对简单且精度高的预测模型仍需深入探讨;(4)大气腐蚀下钢材、钢构件的力学性能;(5)大气腐蚀下钢结构动态力学性能,此方面研究相对较少,目前国内外仍缺乏系统的报道。因此,为了明确大气环境(酸性和近海大气环境)腐蚀对钢结构性能的影响,本文对近50年国内外有关钢结构大气腐蚀的研究报道进行了评述,重点讨论了酸性、近海两种大气环境下,腐蚀对钢结构静态和动态力学性能的影响。首先分别详述了钢材在酸性(富含SO_2)、近海(富含Cl~-)大气环境下的腐蚀机理,以及大气腐蚀的影响因素;其次总结了钢材大气腐蚀试验方法,大气腐蚀下钢结构力学性能的相关研究;最后讨论了当前有关钢结构大气腐蚀研究的一些重要问题,并展望了今后的研究方向。     

碳钢在辽宁省大气中腐蚀产物的分析

利用X－射线衍射仪和扫描电镜对A3钢及对耐候钢在辽宁省大气中暴露试样的腐蚀形貌、特征及腐蚀产物的结构进行分析，结果表明，A3钢及耐候钢腐蚀产物中主相为γ－FeOOH，次相为α－FeOOH和Fe3O4，随着暴露时间延长，α－FeOOH含量增多；耐候钢中外状晶体α－FeOOH多于A3钢．同时，对部分地点试样表面腐蚀产物清洗液的原子吸收光谱分析表明，锈层产物完全可以反映暴露地点耐大气污染状况．     

晶粒尺寸对耐候钢抗大气腐蚀性能的影响

细化晶粒能有效提高耐候钢的力学性能,但是,随着晶粒尺寸的减小,晶粒尺寸对耐候钢的耐腐蚀性能的影响是怎样的,有必要进一步研究.因此,对不同晶粒尺寸耐候钢进行了模拟工业大气周期浸润实验室加速试验,并通过金相扫描、X射线衍射、交流阻抗谱等手段对锈层进行了分析.结果发现,在腐蚀初期还没有形成致密内锈层前,细晶粒比大晶粒的腐蚀更快一些,形膜要快.在腐蚀后期形成致密的内锈层后,细晶粒和大晶粒的腐蚀速率基本一致;耐候钢晶粒尺寸不影响其耐蚀性能.     

碳钢在辽宁省大气中腐蚀物的分析

利用Ｘ－射线衍射仪和扫描电镜对Ａ３钢及对耐候钢在辽宁省大气中暴露 样的腐蚀形貌，特征及腐蚀产物的结构进行分析，结果表明，Ａ３钢及耐候钢腐蚀产物中主相为γ－Ｆｅ００Ｈ，次相为α－ＦｅｏｏＨ和Ｆｅ３Ｏ４随着暴露时间延长，α－ＦｅｏｏＨ含量增多；耐候钢中针状晶体α－ＦｅＯＯＨ多于Ａ３钢。同时，对部分地点试样表面腐蚀产物清洗液的原子吸收光谱分析表明，锈层产物完全可以反映暴露地点耐大气污染状况。     

低合金耐候钢在周期性交替条件下的腐蚀行为

用去离子水和3.5%NaCl模拟和缓与苛刻的腐蚀环境,进行腐蚀环境交替变换的实验研究低合金耐候钢的大气腐蚀行为。结果表明,在和缓或苛刻的单一腐蚀条件下低合金耐候钢都不易形成致密的锈层,但交替腐蚀1个周期后,形成了敛密的保护性锈层。在初期腐蚀环境苛刻、后期腐蚀环境和缓的试验条件下,与相反的试验条件相比,耐候钢能更快地形成更致密的锈层。     

Zn的乡村大气腐蚀

在辽宁省乡村进行 Zn 的大气暴露试验,绘制乡村气氛中 Zn 的腐蚀图,并讨论大气环境因素对Zn 的腐蚀速率的影响。     

合金元素的二次分配对耐钢抗大气腐蚀性能的影响

根据耐候钢和碳钢大气暴晒的试验结果,讨论了其腐蚀行为和特征,并通过XRD和EPMA分析了合金元素的作用。结果表明,耐候钢相对于碳钢有较好的抗大气腐蚀能力,其中Fe中固溶的合金元素的重新分配促进耐候钢表面保护性锈层的形成。     

Cr含量对耐候钢耐候性的影响

通过周浸腐蚀试验、电化学测量、锈层微观分析等方法研究了不同Cr含量耐候钢在模拟工业大气环境中的腐蚀行为。结果表明:随着耐候钢Cr含量增加,Cr在锈层中明显富集,促使锈层更加致密,减小了阳极溶解反应电流密度;其表面锈层的电阻Rr及反应电阻Rt均呈增大趋势,锈层的腐蚀电位正移,自腐蚀电流密度减小,极化曲线的阳极部分明显受到了阻碍,从而提高了耐候钢的耐蚀性。     

锌镀层与镉镀层抗大气腐蚀性能的比较

根据在青岛、重庆江津、武汉和海南万宁大气试验站进行的５．８年的大气暴露试验，对采用常规氰化和无氰化电镀工艺的２０＃钢试样锌镀层，进行了抗大气腐蚀性能对比研究。试验结果表明镉镀层在海洋大气环境下有比锌更好的抗大气腐蚀性能，在有工业污染的大所环境下锌镀层比镉镀层有更好的抗大气腐蚀性能。     

耐候钢锈层组织成分及其耐腐蚀机制分析

过去对耐候钢耐腐蚀性机理的研究,锈层初期生长因素考虑较少.模拟工业大气环境的周期浸润实验室加速试验,对试验钢进行了腐蚀失重分析;通过扫描电镜、X射线衍射、阳极极化等手段对锈层进行分析.主要研究耐候钢和碳钢的锈层组织和电化学性能.结果表明:腐蚀初期耐候钢的锈层组织成分以α-FeOOH为主;碳钢的锈层组织成分以Fe2O3为主.α-FeOOH晶体枝晶纤细,锈层致密,具有保护性;Fe2O3枝晶粗大,锈层疏松多孔,不具有保护性;耐候钢锈层具有钝化作用,对基体有很好的保护性.     

合金元素的二次分配对耐候钢抗大气腐蚀性能的影响

根据耐候钢和碳钢大气暴晒的试验结果,讨论了其腐蚀行为和行征,并通过XRD和EPMA分析了合金元素的作用,结果表明,耐候钢相对于碳钢有较好的抗大气腐蚀能力,其中Fe中固溶的合金元素的重新分配促进耐候钢表面保护性锈层的形成。     

耐大气腐蚀用钢实验室加速腐蚀的研究

以3．5％的NaCl溶液为腐蚀剂，对碳和耐候钢进行干湿循环加速腐蚀实验。实验结果表明：该加速腐蚀实验方法和大气曝晒实验之间有类似的腐蚀动力学规律，对钢的大气腐蚀有较好的模拟性和加速性。     

2A12铝合金模拟海洋大气腐蚀的加速试验研究

采用连续盐雾、循环盐雾、周期浸泡、周期降雨等四种模式的加速腐蚀试验方法模拟2A12铝合金在海洋性大气环境中的腐蚀规律,通过腐蚀外观形貌、腐蚀失重等方面分析加速腐蚀试验对海洋性大气腐蚀规律的模拟性和加速性,结果表明,周期降雨试验和循环盐雾试验可以较好地模拟2Al2铝合金在琼海大气环境中的腐蚀规律.