一般大气环境下锈蚀结构钢表面特征与随机模型

对处于大气腐蚀环境中的结构钢开展了6批次人工加速腐蚀实验和为期8 a的自然暴露实验,利用表面形貌测试方法和腐蚀表征参数自编分析程序对锈蚀结构钢表面特征参数及演变规律进行研究,明确锈蚀深度、锈坑深度、锈坑径深比分布特征,揭示其均值、方差等统计参数及锈坑形状的变化规律。研究表明,一般大气环境下结构钢锈蚀深度服从正态分布,锈坑深度与径深比服从对数正态分布;随着腐蚀程度的增大,锈蚀深度均值、标准差与功率谱密度峰值以及锈坑深度对数均值均逐渐增大,锈坑径深比对数均值逐渐减小;锈坑形状由圆柱或半球体逐渐向圆锥体转变。最后基于锈蚀深度参数和锈坑参数统计分析结果,考虑各表征参数的变化规律与内在联系,建立了锈蚀深度随机场模型与锈坑随机分布模型,实现了一般大气环境锈蚀钢材表面特征的准确模拟与重建。     

带锈青铜文物材料在环境模拟介质中的腐蚀发展行为

目的研究3种带锈青铜及裸青铜文物材料在3种环境模拟液中的腐蚀发展行为。方法采用动电位扫描和SEM-EDS等方法研究试样的腐蚀特征和现象。结果在模拟大气环境介质中,电位在50~160 m V阳极极化范围内,与其他三种青铜材料相比,带CuCl锈青铜的阳极腐蚀电流密度最小;在模拟海水介质中,锈蚀青铜的腐蚀电流密度略大于裸青铜的;在模拟SO_2环境介质中,4种青铜试样的Rp值均大于大气环境介质中的。结论在模拟大气环境介质中,且阳极极化电位接近自腐蚀电位时,CuCl锈对青铜基体具有一定的保护性;在模拟海水环境介质中,带锈青铜的表面锈对基体没有保护作用;在模拟SO_2环境介质中,与在模拟大气环境介质中相比,SO_3~(2-)的引入会抑制青铜的腐蚀。表面形貌和能谱分析结果表明,裸青铜、CuCl锈青铜和混合锈青铜在模拟SO_2环境介质中,有点蚀现象发生,对粉状锈的生成有抑制作用。     

Q690高强钢对接焊缝加速腐蚀试验研究

为研究Q690高强钢对接焊缝在海洋浪溅区的腐蚀特性,进行室内加速腐蚀实验,通过对不同周期下的表面宏观与微观腐蚀形貌的观察以及质量损失率、蚀坑尺寸和腐蚀速率等参数的测定,分析了试件损伤程度随腐蚀周期的变化规律。结果表明：随着腐蚀周期增加,金属光泽逐渐变暗,焊缝连接处分布较多锈蚀物,质地较为疏松,局部区域存在剥落现象;当腐蚀100 d后,试件质量损失率为8.46%。根据激光扫描共聚焦显微镜分析结果可知,表面堆积物能够抑制腐蚀沿深度方向延伸,腐蚀过程是由针状点蚀逐渐向坑蚀过渡,焊缝区、热影响区的蚀坑平均深度分别约为311.01和333.24μm。研究结果对于海洋环境下国产高强钢耐久性评估具有重要意义。     

2024-T3铝合金在模拟海洋大气环境中的腐蚀行为

通过循环盐雾腐蚀实验,模拟2024-T3铝合金在海洋大气环境中的腐蚀过程。采用腐蚀质量损失测试、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和电化学技术分别对腐蚀117、242、362、487和598 h的2024-T3铝合金试样进行测试分析,得到腐蚀动力学、腐蚀产物和点蚀坑的形貌、腐蚀产物的成分以及表面锈层的电化学特性,研究锈层对2024-T3铝合金大气腐蚀的影响。动力学分析表明,腐蚀过程中2024-T3铝合金的表面形成了具有较好保护性的锈层;电化学测试结果表明,锈层的保护性呈现随腐蚀时间的延长先增强后减弱然后再略增强的变化过程。     

模拟酸雨大气环境镀锌钢的室内加速腐蚀行为和机理

目的 采用室内加速试验方法研究热浸镀锌钢在模拟酸雨大气环境中的腐蚀行为和机理。方法 主要采用失重法对试样的腐蚀动力学进行研究,采用EDS、XRD和XPS对试样进行腐蚀产物成分分析,通过SEM和共聚焦显微镜观测试样表面形貌,采用EIS对试样表面涂层的保护性能进行检测。结果 在模拟酸雨大气环境中,厚度损失与时间呈幂函数关系,腐蚀大致是一个减速过程但在104 d后加速,在120 d后试样表面出现红锈和密集、深而窄的点蚀坑。主要腐蚀产物有ZnO、Zn4SO4(OH)6及可溶性产物ZnSO4.xH2O和Na2ZnSO4.4H2O,并且由截面形貌可知,镀层在酸雨环境中易被破坏。结论 在模拟酸雨大气环境中,热浸镀锌本身的耐蚀性很快失效,腐蚀速度加快直至生成的腐蚀产物在缺陷处形成较为完整的产物膜,对镀层的腐蚀具有一定抑制作用。但是酸雨环境中腐蚀产物膜较薄,易被破坏,这种溶解会使镀层失去保护,进一步腐蚀。     

5083铝合金在模拟海洋浪花飞溅区的局部腐蚀行为

搭建了模拟海洋浪花飞溅腐蚀测试装置,采用电化学阻抗谱(EIS)技术和形貌分析方法研究了5083铝合金在模拟浪溅区的局部腐蚀行为,并比较了其与全浸区腐蚀行为的差异性。实验结果表明：浪溅区由于冲刷作用腐蚀类型较为复杂,呈现孔蚀、晶间腐蚀与剥落腐蚀等多种局部腐蚀形态,且表面覆盖有大量腐蚀产物,局部腐蚀深度约40～80μm。全浸区仅存在分散分布的小蚀坑,深度约5μm,且多数起源于夹杂物处。夹杂物作为阴极相,附近的铝合金基体为阳极区发生溶解。浪花飞溅区蚀坑形状与水流方向有关,蚀坑下边缘在水流剪切力与腐蚀的共同作用下发生了层状剥落,导致蚀坑深度变化较缓,呈台阶状。EIS测试结果表明,浪溅区的极化电阻值约为全浸区的20%～50%,而有效电容值约为全浸区的2倍,表明浪溅区的腐蚀速度远大于全浸区。     

304不锈钢表面锈蚀原因分析

对常见的304不锈钢在大气环境下发生大面积锈蚀的原因,从材料组织、夹杂物水平、耐晶间腐蚀性能、锈蚀点形貌、锈蚀发生位置成分、锈层组成等几个方面进行系统分析,同时采用盐雾加速腐蚀试验方法测试材料耐腐蚀性能。结果表明,表层夹杂物引起材料局部腐蚀电位降低,加之材料在局部酸洗后,酸洗液未清洗干净,导致材料发生腐蚀,腐蚀仅发生在表层30μm深度,打磨可以避免材料的进一步腐蚀。     

碳钢在SO_2大气环境中的腐蚀行为

在实验室模拟含SO_2体积分数分别为0.4×10~(-6)和1×10~(-6)的污染大气环境,研究20~#碳钢的腐蚀规律。借助金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)观察表面腐蚀形貌,X射线衍射仪(XRD)分析腐蚀产物成分。结果表明,随SO_2含量增加,碳钢腐蚀加快。在两种大气环境中碳钢腐蚀432 h,前者分为2个阶段,均符合指数增长规律;后者分为3个阶段,分别符合指数增加、线性增加和指数衰减规律。在SO_2含量少的大气环境中,锈层较薄,在SO_2含量多的大气环境中,腐蚀产物层向外生长速度相对较慢,锈层较厚。具有丝状腐蚀特征,丝状腐蚀物在晶界和表面活性点上开始生长,然后沿着晶界和铁素体向内延伸,同时在丝状物上有胞状锈的生成。S主要集中在胞状物上,SO_2含量增加,胞状锈的生长速度加快。     

Q690高强钢在模拟海洋浪溅区环境下耐蚀性能研究

为研究海洋浪溅区Q690高强钢材腐蚀行为和表面形貌分布特征，通过盐水周浸-湿热循环试验得到不同周期锈蚀试件，利用激光共聚焦显微镜(LSCM)采集表面的坐标参数，分析了微观形貌尺寸随着腐蚀周期的变化规律。结果表明：在腐蚀初始阶段，表面产生少量针状点蚀产物，金属色泽逐渐丧失，随着腐蚀损伤程度增加，材料表面点蚀形貌逐渐向坑蚀发展，处于腐蚀后期时，分布有大量层状产物，局部区域存在剥落现象。此外，根据微观扫描分析可知，表面堆积产物对基体内部具有较好保护作用，腐蚀行为沿着水平方向快速延伸，最终完全包裹试件表面，当腐蚀周期为100 d时，体积损失率和表面腐蚀高度分别为1.38%和840μm。     

输电塔杆用热浸镀锌钢在模拟酸雨大气环境中的腐蚀行为

通过循环盐雾腐蚀实验模拟镀锌钢在酸雨大气环境中的腐蚀过程。采用腐蚀质量损失测试、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和电化学技术分别对腐蚀48,84,132,180和228 h的镀锌钢试样进行测试分析,得到腐蚀动力学规律、腐蚀产物成分、锈层截面形貌以及表面锈层的电化学特性。研究了锈层对镀锌钢在酸雨条件下大气腐蚀的影响。动力学分析表明,腐蚀过程中镀锌钢的表面形成了具有较好保护性的锈层;电化学测试结果表明,锈层的保护性呈现随腐蚀时间的延长先增强后减弱的变化过程。