加速腐蚀环境下高强耐候钢Q450NQR1的耐蚀性能研究

Q450NQR1是以Cu,Cr,Ni合金化为主的屈服强度达450 MPa以上的高强耐候钢,其耐大气腐蚀性能是决定使用性能的重要指标之一.通常利用加速腐蚀试验采用失重法表征耐候钢的耐大气腐蚀性能.通过周期浸润模拟加速腐蚀试验,对比研究了高强耐大气腐蚀钢Q450NQR1和普碳钢Q345qD的加速腐蚀性能,并用XRD对锈层的相组成进行了分析.结果表明:在试验条件下,Q450NQR1的腐蚀失重量和失重速率明显低于普通碳钢Q345qD.Q450NQR1表面锈层主要由保护性较好的α-FeOOH相组成,该锈层为基体提供了良好而稳定的保护作用.     

大气温度对耐候钢在模拟工业大气环境下耐蚀性的影响

通过自主开发的周期浸润腐蚀加速试验箱,在试验室模拟工业大气环境,对比研究了高强耐大气腐蚀钢S450EW和普碳钢Q345B的耐蚀性能,采用失重法研究了腐蚀速率,应用电化学交流阻抗方法(EIS)分析了锈层的电化学性能,应用扫描电镜(SEM)观察了锈层的微观形貌。结果表明,普碳钢Q345B的腐蚀速率随空气温度的升高而加快,而耐候钢S450EW的腐蚀速率未表现出随空气温度升高而加快的趋势,且腐蚀速率明显低于普碳钢;耐候钢S450EW的锈层内部存在较少的裂纹,其阻滞性能明显优于普碳钢Q345B锈层。耐候钢S450EW表现出优良的耐大气腐蚀性能,并且在热带高温环境下尤为突出。     

铝稀土涂层制备及其防腐性能试验研究

制备铝粉和镧粉不同配比的铝稀土涂层,以不同厚度涂于Q235碳钢表面。采用盐雾试验、埋片试验、浸泡试验及电化学试验,确定铝稀土涂层中各成分的最佳配比及适宜厚度,分析埋片的腐蚀机理,研究铝稀土涂层的防腐过程和机理。试验结果表明:铝稀土涂层在镧粉质量分数为0.7%、铝粉质量分数为34.3%、涂层厚度为0.2 mm时,防腐性能最佳。在沿海土壤环境中,Q235碳钢的腐蚀速率随p H、含水率、含盐量的增大而增大。在海水环境中,铝稀土涂层对Q235碳钢起到了物理隔离作用,且在不同环境下,铝稀土涂层均表现出优异的防腐性能。     

耐候钢的腐蚀分析评价方法研究

综述近年来耐候钢腐蚀分析评价方法在腐蚀防护及实验观测领域的应用进展情况,重点介绍有关大气暴露腐蚀、室内加速腐蚀以及微区电化学分析评价方法的技术原理及优缺点,并从提高与各种计算机技术联用的角度,展望了耐候钢腐蚀分析评价方法的发展趋势。研究表明：大气暴露腐蚀分为静态和动态腐蚀,室内加速腐蚀方法主要有循环盐雾腐蚀、周期浸润腐蚀和湿热腐蚀等,微区电化学分析评价方法主要包括电子探针EPMA、扫描开尔文探针SKP、扫描电化学显微镜SECM、扫描振动电极SVET等;其中微区电化学分析评价技术的发展,促进了从微观尺度对耐候钢大气腐蚀过程机理及防护理论研究工作的开展,提高了对腐蚀的原位、在线观测的能力。     

渗铝钢在卤水中的腐蚀行为研究

对Q235钢经过固体包埋渗铝后,观察渗层组织,并对渗层进行XRD衍射分析以及EDS能谱分析,并将渗铝钢浸泡于盐溶液中进行电化学测试以及观察腐蚀产物。结果表明:Q235钢经过高温固体包埋渗铝后形成的渗层致密连续,渗铝层组织主要为针状组织,Fe元素和Al元素是碳钢渗铝后渗层的主要元素,渗铝层主要由Fe2Al5、Al Cl3和Al2O3组成;Q235钢经过腐蚀后,表面的腐蚀产物疏松且容易脱落,碳钢表面渗铝后,在腐蚀环境中,表面生成的腐蚀产物不容易脱落且致密完整,钢基体能够受到表面腐蚀产物较好的保护;电化学试验表明,碳钢渗铝后在盐溶液中抵抗腐蚀的能力明显好于未渗铝钢。     

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。     

含钒新型建筑耐候钢的耐蚀及耐磨性能研究

在Q450NQR1中添加不同含量钒制备含钒新型建筑耐候钢,并对其进行了显微组织、耐蚀性和耐磨性的测试与分析。钒含量对Q450NQR1含钒新型建筑耐候钢试样的腐蚀性能和磨损性能影响较显著。与未添加钒含量的Q450NQR1试样相比,添加0.5%钒的Q450NQR1-0.5V的耐腐蚀性能和耐磨损性能最佳,腐蚀速率减小了45.47%、磨损体积减小了34.38%。从优化含钒新型建筑耐候钢的耐腐蚀性能和耐磨损性能的角度出发,钒含量优选为0.5%。     

FeSiAl电磁屏蔽涂层的腐蚀行为对吸波性能的影响

以在Q235冷轧钢板表面涂敷的FeSiAl电磁屏蔽涂层为研究对象,通过改变固化条件,探究了电磁屏蔽涂层的最优固化环境.同时,运用中性盐雾试验、电磁屏蔽性能测试和电化学阻抗试验,研究了自然条件固化后涂层的吸波性能和耐蚀性能随盐雾周期不同的变化规律.结果表明,电磁场下固化会损害涂层的腐蚀屏蔽性.吸波剂含量的增加不利于提升涂层的吸波性能,同时也会损害涂层的腐蚀屏蔽性.长期盐雾试验后,涂层的吸波性能随腐蚀屏蔽性的降低而下降.      

钢铁厂循环水对Q235管道腐蚀的研究

采用挂片腐蚀实验,通过表征不同腐蚀时间的表面形貌和腐蚀产物的组成,探究了Q235管道在循环水中的腐蚀机理.通过测试极化曲线及电化学阻抗谱,得到了循环水中氯离子和添加药剂等因素对Q235钢的腐蚀电流和腐蚀电位,以及对电化学传荷阻抗的影响;并且结合挂片实验,研究了循环水中氯离子、pH值和添加药剂等因素对Q235钢的平均腐蚀率、腐蚀产物组成、形貌和腐蚀特征的影响.结果表明:当控制Cl^-浓度小于100 mg/L,pH值不低于8. 5,以及添加缓蚀剂(2 mg/L)可以有效控制Q235的腐蚀速率.     

耐候钢和碳钢在竖直方向上的腐蚀行为

为研究耐候钢和碳钢在竖直方向上的腐蚀行为,利用干湿循环腐蚀试验,模拟研究了耐候钢和碳钢在表面受到雨水反复冲刷的条件下,竖直方向上不同位置的腐蚀行为特征以及锈层的形成和演变。结果表明,耐候钢试样和碳钢试样在干湿循环一定周期后,上部腐蚀程度较轻,底部腐蚀程度较重,而中部的腐蚀程度则随竖直方向位置的下移而明显加重;碳钢试样底部的腐蚀程度随腐蚀时间的延长而加重,但耐候钢试样底部的腐蚀至一定程度后几乎不再继续;碳钢试样锈层形貌随竖直方向位置的下移而逐渐粗化,锈层形态和致密度变化较小,耐候钢试样的锈层形貌则随竖直方向位置的下移而逐渐细化,锈层形态由球状变为块状,致密度明显增加,这也导致了耐候钢的锈层电阻明显高于碳钢的锈层电阻;在干湿循环过程中,湿润时间会影响腐蚀产物的类型,湿润时间较短时,腐蚀产物以β-FeOOH为主,随着湿润时间的延长,腐蚀产物逐渐向γ-FeOOH转变。     

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.      

采用开尔文扫描探针技术研究镁合金偶接铜合金的电偶腐蚀规律

采用开尔文探针技术(SKP)测量AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试样在盐雾加速实验中的电偶腐蚀规律.研究表明:AZ91D镁合金的电偶腐蚀效应受到阳极与阴极的电位差的影响,AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试样之间的伏打电位差约为-1.22V,AZ91D镁合金存在显著的电偶腐蚀效应.由于存在较大的伏打电位差,在盐雾实验初始阶段,电偶腐蚀主要发生在偶接界面AZ91D镁合金一侧附近区域,而H62黄铜没有发生明显腐蚀.由于AZ91D镁合金在盐雾中生成的腐蚀产物对基体具有一定的保护作用,AZ91D镁合金表面腐蚀产物与基体间存在显著的伏打电位差,导致AZ91D镁合金基体形成新的腐蚀产物.因此,随着盐雾实验时间延长,AZ91D镁合金电偶腐蚀效应降低,H62铜合金腐蚀加快.     

稀土耐候钢中的夹杂物及耐点蚀性能研究

利用电子探针、扫描电镜及能谱仪、图像分析仪对含稀土和不含稀土耐候钢中夹杂物的成分、形貌、尺寸等进行了研究。钢中加入稀土后,小球状的稀土硫化物和稀土氧硫化物夹杂取代了钢中原有的有害的长条硫化锰夹杂。对于低硫低氧(S:～0.004%,O:～0.002%)的耐候钢,0.0065%～0.016%的稀土含量保证了钢中夹杂物的良好变质效果,变质后的夹杂弥散分布而且85%以上的稀土夹杂物都小于2μm。通过干湿周期浸润实验室加速腐蚀试验研究了Cu-P-RE耐候钢和对比Q235钢的耐蚀性能。通过电化学极化试验和扫描电镜分析研究了稀土耐候钢中的夹杂物诱发点蚀行为。结果表明,微米级弥散分布的稀土夹杂取代了易腐蚀的长条硫化锰夹杂,减弱了钢中的微区域电化学腐蚀,从而抑制了钢中点腐蚀的发生和扩展。并可以诱发耐候钢表面发生均匀的全面腐蚀,促进均匀致密保护性锈层的生成。Cu-P耐候钢中加入适量稀土提高了钢的点蚀电位和耐点蚀能力,降低了耐候钢的腐蚀速率,提高了其耐蚀能力。     

Q235钢在青霉菌作用下的腐蚀行为和电化学特性

采用表面分析技术、失重法及电化学测试方法研究了Q235钢在青霉菌(Penicillium)作用下的腐蚀行为和电化学特性.青霉菌在Q235钢表面形成致密的生物膜和腐蚀产物沉积膜层.青霉菌促进Q235钢的腐蚀,腐蚀类型为点蚀坑.青霉菌体系中试样表面膜经历由游离态变为固着态,由单层逐渐变为多层的过程;生物膜作用与细菌活性有关,当活性降低时微生物腐蚀促进作用也大幅降低.      

焊接耐候钢和碳钢在模拟酸雨环境中的应力腐蚀裂纹和氢脆裂纹

在充气的酸性氯化物溶解中研究了焊接耐候钢和碳钢的应力腐蚀裂纹(SCC)和氢脆裂纹(HEC)特性。通过极化和镀锌腐蚀测试研究了焊接钢的电化学性能。耐候钢和碳钢两者在此酸性的氯化物溶液中都未显现出钝化行为，许多结果表明耐候钢的腐蚀抗性比碳钢好。     

铁路车辆用Q450 EWR1耐候钢耐蚀性能研究

采用周期浸润腐蚀试验方法,对热轧高耐候钢Q450EWR1进行了腐蚀性能检测。根据失重率计算公式,分析了Q450EWR1钢的腐蚀速率变化规律,并采用SEM、XRD、电子探针对腐蚀锈层进行了组织观察、物相分析及元素分布分析。结果表明,随着腐蚀时间的增加,Q450EWR1钢的失重率逐渐下降,腐蚀时间大于168 h时,失重率趋于稳定;腐蚀产物由疏松多孔状向致密的块状变化;物相组成由γ-FeOOH向α-FeOOH转变,结构更加致密;腐蚀周期内,锈层截面孔洞处出现明显的Cr元素富集。与Q345B钢相比,Q450EWR1钢的力学性能及耐腐蚀性能更好。     

集装箱用高强耐候钢组织及腐蚀行为研究

利用动态相变仪分析Nb-Ti微合金化高强耐候钢在不同冷却速率下的显微组织变化规律,采用控轧控冷工艺获得高强热轧钢板,并通过72 h周期浸润腐蚀试验和腐蚀锈层元素分布分析对高强热轧钢板的腐蚀行为进行研究.结果表明：当冷却速度小于1℃/s时,变形后的奥氏体转变为铁素体、珠光体和贝氏体;随着冷却速率的增加,珠光体和铁素体逐渐减少并直至消失,贝氏体数量增加;采用控轧控冷工艺获得的高强钢板屈服强度为704 MPa,抗拉强度为753 MPa,伸长率为20.2%,-40℃低温冲击吸收功平均值为121 J;腐蚀后的实验钢与Q345B碳钢的相对失重率为52.11%,其表面锈层与铁基体结合紧密,表明Nb-Ti高强耐候钢在工业大气腐蚀环境下具有良好的耐腐蚀性能.     

扫描Kelvin探针研究缺陷涂层的膜下腐蚀电化学行为

应用扫描Kelvin探针原位研究盐雾和干湿周浸环境中缺陷涂层膜下的腐蚀行为.结果显示:在两种腐蚀环境中,缺陷涂层均分为缺陷、阴极剥离及完好涂层区域;Kelvin电位的分布相同,缺陷处最高,完整涂层处最低.Kelvin电位分布峰的直径随时间的延长而增大,表明剥离区域扩大.干湿周浸环境中,Kelvin电位的最大值Vmax随时间变化不明显,Vmin在逐渐下降后达到谷值,随后升高;盐雾环境中由于电解质溶液持续扩散和盐雾颗粒极强的腐蚀性,Kelvin电位随时间的变化规律为Vmin在起始阶段达到最小值,随后升高.由Vmax-Vmin的变化规律得出,干湿周浸环境下腐蚀倾向性在试验开始5h后达到最大,而在盐雾环境下,试验开始阶段腐蚀倾向性就达到最大,且要高于干湿周浸环境.     

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。     

Q235钢表面氧化层抗冰晶石熔盐腐蚀行为研究

为了提高Q235钢抗冰晶石熔盐腐蚀性能,将Q235钢棒试样在550℃氧化气氛中保温1 h进行氧化,研究了表面氧化层在冰晶石熔盐中保温不同时间的腐蚀行为。研究结果表明:Q235钢棒表面氧化层可隔绝冰晶石熔盐与基体的接触,减缓冰晶石熔盐对基体的腐蚀;Q235钢棒氧化试样的失重量和腐蚀速率都远远小于原始试样,腐蚀3 h后,腐蚀速率为0.018 mm/h。