新型耐大气腐蚀性能钢板处理技术的开发

耐大气腐蚀钢是为提高耐大气腐蚀性能添加少量Cr、Cu、P、Ni合金元素的低合金钢,由于在其表面上形成致密而稳定的锈层,则是“具有控制锈层的钢材”.这种耐大气腐蚀性能用钢,1978年在桥梁被采用以来,大约经过20年,为试图控制不采用涂覆和降低维修费用,在实际应用方面逐渐增加.另一方面,目前正在研究耐大气腐蚀性能钢裸体使用时存在的问题和使用的界限.     

低合金钢大气暴露与室内加速腐蚀试验的相关性

通过自然环境的大气暴露和实验室的周浸加速腐蚀试验,结合腐蚀产物的表面分析,研究了4种钢在青岛、江津、琼海的大气腐蚀规律和模拟大气腐蚀过程的腐蚀规律。结果表明:在大气暴露试验和室内模拟加速腐蚀试验中,4种钢的腐蚀产物都有不同程度的保护性,符合log P=A+Blog t的腐蚀规律,室内外腐蚀试验结果有较好的相关性,建立了实验室试验时间与户外暴露试验时间的对应关系。     

JT245耐大气腐蚀塔桅结构用钢腐蚀性能研究

对JT245耐大气腐蚀塔桅结构钢进行室内加速腐蚀试验、电化学腐蚀试验、室外大气曝晒腐蚀试验及钢的表面锈层分析。试验表明：JT245耐大气腐蚀塔桅结构钢板耐大气腐蚀性能达到CortenA钢的实物水平，是理想的耐大气腐蚀材料，各项技术指标均能满足塔桅钢结构的制作要求；它已应用于港口、电网建设等工程之中，有明显的社会效益和经济效益。     

海洋大气环境下低碳稀土钢耐腐蚀性能的研究

通过大气暴晒实验研究了海洋大气环境下低碳钢和稀土钢的腐蚀行为.结果表明,稀土元素有利于提高碳钢耐海洋大气的腐蚀性能.采用SEM、XRD以及电化学方法对腐蚀产物进行研究.发现稀土钢锈层组织缺陷较少,能有效阻挡腐蚀性离子侵入.稀土可以促进腐蚀产物中活性物相向α - FeOOH转化,并能细化锈颗粒,提高铁锈中非晶相比例.     

经济型耐大气腐蚀钢JT245的腐蚀性能

采用电化学方法、电子探针对经济型耐大气腐蚀钢JT245、Q235B钢和Corten A钢在北京、青岛、沈阳经1年大气暴露的试样进行了分析,研究了它们的耐大气腐蚀性能和变化规律.     

超低碳高强度耐候钢腐蚀性能的研究

通过显微组织观察、周浸加速腐蚀试验、锈层微观分析、Χ射线衍射等方法,以商业CortenB钢为对比钢,研究了超低碳高强度耐候钢(ULCW)的腐蚀性能。结果表明:超低碳高强度耐候钢的耐腐蚀性能优于CortenB钢;ULCW钢在腐蚀过程中能快速形成致密锈层,提高了钢的耐腐蚀性能;ULCW钢锈层中保护性产物α-FeOOH的量明显多于CortenB钢,提高了对钢基体的保护作用。     

碳钢及耐候钢在模拟工业大气环境中的腐蚀性能研究

通过周期加速腐蚀试验研究了碳钢Q345B和耐候钢S450EW在模拟工业大气环境中的腐蚀规律。采用失重法对试样的腐蚀速率进行分析,发现Q345B钢的腐蚀速率高于S450EW钢。利用电化学交流阻抗技术(EIS)对锈层的电化学特性进行分析,Q345B钢的锈层电阻随着时间的延长逐渐降低,S450EW钢的锈层电阻随着时间的延长逐渐增大,并且S450EW钢的锈层电阻明显高于Q345B,即S450EW钢的锈层对腐蚀介质的阻滞性能更为优异。通过扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)对锈层进行分析,发现S450EW钢的锈层含有更多的α-Fe OOH,锈层更为致密,能为基体提供更好的保护。     

铜对碳钢耐大气腐蚀性能的影响

通过实验室干湿周浸加速腐蚀试验，研究了模拟工业大气环境下，合金元素Cu对碳钢耐腐蚀性能的影响。利用XRD测定腐蚀产物的相组成，通过SEM观察腐蚀试样表面及截面形貌。结合失重法及电化学方法对Cu提高碳钢耐腐蚀性能的机理进行研究分析。结果表明：Cu对碳钢耐腐蚀性能具有明显的促进作用，添加025％的Cu使碳钢的腐蚀速率明显下降，腐蚀抗力平均提高65％以上，含铜钢的腐蚀产物主要由稳定的aαFeOOH及少量γ-FeOOH构成，锈层较碳钢锈层更加致密，腐蚀电流较小。     

低合金钢大气腐蚀性能的研究

低合金钢在不同的江面铁路上暴露８年的结果表明,导致江面铁路桥上腐蚀异常严重的主要环境因素是运行机车排放的ＳＯ２。钢材的腐蚀率随环境中ＳＯ２沉积率的增加而增加,其保含锰低合金钢的耐蚀性能防暴露时间的延长朝普碳钢接近或较差的方向发展。     

稀土元素对低合金钢腐蚀性能作用机理

随着工业的不断发展,世界各国对钢材质量的要求也越来越高,如何提高钢材的耐蚀性,已成为目前的研究重点。稀土元素对钢材耐腐蚀性能的改善作用已经得到了证实,文章通过调研大量文献,重点阐述了稀土元素对低合金钢夹杂物改性、点腐蚀原因、锈层结构和成分变化以及电化学腐蚀性能等方面的影响机理,为促进稀土元素在钢中的应用提供理论依据。     

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.     

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。     

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.     

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.     

高湿热海洋环境低合金结构钢腐蚀研究进展

 21世纪是海洋的世纪,发展海洋工程材料、建设海洋工程强国是推进和实施国家海洋战略的重要内容。南海是中国海上战略要地,也是建设“海上丝绸之路”十分突出的战略支点,具有重要的战略意义。南海海洋环境是一个复杂多变的环境,不同的海域、不同的腐蚀区域、不同的材料所对应的腐蚀行为与机理都不尽相同。而南海高温、高湿的极端环境相较其他海域更为恶劣,对材料的腐蚀行为具有较大的影响,对低合金结构用钢的寿命和可靠性提出了更高要求,对于高湿热海洋环境下低合金船体结构用钢研究的重要性日益凸显。主要介绍了南海高湿热环境下船体结构用钢的耐蚀性评价方法与耐蚀性改进方法。耐蚀性评价方法包括以周浸试验为主的模拟腐蚀加速试验与相关性分析,提出了目前针对南海高湿热环境的模拟腐蚀加速试验在腐蚀介质、温度、湿度、试样尺寸等试验参数设置不统一的问题,阐述了灰关联度分析法、秩相关系数法及神经网络模型等相关性分析方法。耐蚀性改进方法包括合金成分优化、夹杂物改性与组织调控等,总结了Ni、Cr、Cu、Sb、Sn等耐蚀合金元素在高湿热环境下对材料腐蚀行为的影响及作用效果,提出了夹杂物改性方法与微观组织调控在南海环境应用的可能性。为高湿热海洋环境船体结构用钢的后续研究和实际应用提供参考。     

Q235碳钢在西沙大气暴晒的锈层特征

在西沙群岛高温、高湿的海洋大气环境下对Q235碳钢进行了3个月的暴晒实验,利用电子探针、激光拉曼等观察分析了暴晒后样品的锈层特征.结果表明:Q235碳钢暴晒1个月后迅速形成较厚的锈层,锈层疏松多孔,多裂纹;当暴晒3个月时,锈层却明显减薄.Q235碳钢在西沙暴晒1个月后形成的外层腐蚀产物主要是γ-FeOOH、β-FeOOH、α-FeOOH及少量Fe₃O₄等,而锈层内部主要为Fe₃O₄、γ-Fe₂O₃等铁的氧化物.暴晒3个月后,疏松锈层的内部电解液蒸发加剧,内层还原后的锈层重新被氧化,生成较多的FeOOH,同时部分γ-FeOOH转化成为α-FeOOH.Q235碳钢在西沙大气环境下的暴晒过程(也就是锈层的氧化还原反应的交替过程)中,钢基体不断地被腐蚀.     

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.     

低碳贝氏体钢在三种典型环境中的腐蚀行为和腐蚀产物

通过干湿循环加速腐蚀实验并结合X射线衍射、扫描电镜、能谱分析和N₂吸附等方法,研究了低碳贝氏体钢在用相应溶液模拟的三种大气环境(海洋、工业和海洋工业大气)中加速腐蚀行为和腐蚀产物特征.实验结果表明,低碳贝氏体钢在三种环境中的腐蚀速率均低于商业化耐候钢09CuPCrNi.低碳贝氏体钢在上述三种环境中的腐蚀速率也有较大差别,其在含有复合腐蚀因子(Cl^-和SO₃^2-)的环境中腐蚀最为严重,而在只含腐蚀因子SO₃^2-的环境中腐蚀程度最轻.在不同环境中形成的腐蚀产物相组成差别很小,但锈层致密程度相差较大,并且锈层越致密,对应的钢腐蚀速率越低.在三种环境中的腐蚀对钢的拉伸力学性能的影响较小,说明没有产生严重的局部腐蚀.     

大气腐蚀在低合金钢显微组织中的发生与发展

采用光学金相技术结合交流阻抗测量,分析了三种低合金钢在模拟的沿海大气环境中的初期腐蚀行为.实验发现,显微组织直接决定钢的初期腐蚀行为并间接影响长期腐蚀行为.在腐蚀初期,铁素体钢中的大角晶界易于被择优腐蚀,而贝氏体内的小角晶界的择优腐蚀趋势较弱,铁素体+珠光体钢的择优腐蚀集中于珠光体及其边界.铁素体裸钢有较强的耐腐蚀性,但其锈层电阻随腐蚀时间增加产生的增量较小;贝氏体与铁素体+珠光体裸钢的耐腐蚀性较差,但其锈层电阻随腐蚀时间增加产生的增量较大,长期腐蚀性能更优.这些结果表明,在适当合金化后,贝氏体作为新型低成本高强度耐候钢的基本组织极具应用潜力.     

耐候钢和集装箱钢板标准研究及关系阐述

综合论述了耐腐蚀钢的分类和特点,主要介绍了三种耐大气腐蚀钢的定义和使用范围。详细阐述耐大气腐蚀钢国内外标准的发展历程,以GB/T4171-2000高耐候结构钢标准和GB/T18982-2003集装箱用耐腐蚀钢板及钢带标准为例,分析我国耐候钢标准的主要内容和与国外先进标准的对比,以及阐明了耐候钢和集装箱钢板标准的关系。