耐候钢表面稳定化处理技术

概述了国内外耐候钢的发展概况及耐腐蚀机理,耐候钢的使用方法及存在的问题,介绍了国内外有关耐候钢表面锈层稳定化处理方法及锈层结构的形成机理。     

耐候钢锈层稳定化处理大气曝晒(喷淋)试验

以WSD-N耐候钢和Q345钢为基板,采用大气曝晒(喷淋)的方法,对研制的锈层稳定化表面处理剂进行了性能试验。结果表明,在喷淋1%氯化钠溶液的大气曝晒试验中,耐候钢不能形成稳定化的保护锈层,对严酷的海洋环境有较好的模拟性,可用来进行锈层稳定化处理的研究;经锈层稳定化处理剂处理的耐候钢,腐蚀率仅为耐候钢的47%,且有更好的耐局部腐蚀性能。经锈层稳定化处理剂处理的Q345钢,腐蚀率是Q345钢的82%,说明锈层稳定化剂对Q345钢有一定的保护作用,但不能在Q345钢上形成稳定化的保护锈层。     

耐候钢及其表面处理技术的开发

在分析了铜、磷、铬、镍等元素对耐候钢耐蚀性的影响、耐候钢新的发展趋势以及使用中存在的问题等的基础上,介绍了耐候钢表面处理技术的开发.使用前对其实施有效的表面稳定化处理,借助改性涂层对早期耐候钢新鲜表面的保护以及使涂层中的改性组分与耐候钢表面发生作用而尽早形成保护性锈层,从而抵御海洋气候及工业性大气对耐候钢基体的侵蚀.     

JT245经济型耐候钢锈层的电化学研究

从电化学的角度出发,采用自然腐蚀电位测定、线性极化、阳极极化、交流阻抗等试验方法对经济型耐大气腐蚀钢JT245的锈层和裸钢的耐大气腐蚀性能进行了实验研究,并与Q235B及Corten A钢进行了对比.试验表明：JT245钢在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.从热力学上看,JT245钢的自然腐蚀电位正移;从动力学上看,锈层表面趋于钝化,阳极电流降低两个数量级以上.     

10PCuRE耐候钢耐蚀锈层的电化学特征

利用干湿周浸实验室加速腐蚀方法获得了不同稀土含量10PCuRE耐候钢和碳钢的腐蚀率,采用测定带锈试样阳极极化曲线、弱极化区线性极化曲线和交流阻抗谱的方法评价了耐候钢和碳钢生成锈层的性能,从电化学角度解释了钢样耐蚀能力的差别,并且得出稀土在一定的含量范围内可以减小腐蚀驱动力,促进锈层稳定致密化的结论。     

BNQ系列冷轧耐候钢的耐蚀性能

通过大气腐蚀试验、室内加速腐蚀试验、电化学测试和锈层分析，研究了ＢＮＱ系列冷轧耐候钢的耐腐蚀性能。结果表明不仅有低的腐蚀率而且有好的耐锈稳定性和适应性。并详细讨论了该钢种具有高耐候性的原因。     

耐大气腐蚀钢及表面稳定化处理的研究综述

综述了国内外耐大气腐蚀钢（即耐候钢）的发展概况及耐腐蚀机理,耐候钢的使用方法及存在的问题,较全面地介绍了国内外有关耐候钢表面锈层稳定化处理方法及锈层结构的形成机理。     

耐候钢表面保护性锈层的力学性能

通过连续加载超显微硬度压痕试验测试了耐候钢表面保护性锈层的承载能力.试验结果表明,延长挂片时间,可使耐候钢表面致密锈层开裂的临界压载增大,断裂韧性改善,锈层的承载能力提高,抵抗裂纹扩展的能力增强.     

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。     

电化学方法测量钢铁锈层防腐性能

用电化学的方法,测得12MnCuCr耐大气腐蚀低合金钢在0.1mol/LNa2SO4溶液中的阳极极化曲线,经1.5～2a大气暴露以后,试样处于钝化状态,锈层具有良好的防蚀性和稳定性。说明耐候钢表面锈层,具有良好的耐大气腐蚀性能,电化学方法定性研究锈层的防腐性能切实可行。     

Cu-P-RE耐候钢的耐蚀性能

通过干湿周浸加速腐蚀实验研究了不同稀土含量的耐候钢和对比普碳钢的腐蚀行为及其耐蚀性能.采用失重法测得了各试样的腐蚀率;结果发现,稀土耐候钢的腐蚀率远远低于普碳钢的,不同稀土含量的耐候钢的耐腐蚀性不尽相同.采用电化学交流阻抗技术对带锈钢样的表面锈层结构及电化学反应过程进行了研究,提出在本实验条件下钢电化学腐蚀的等效电路模型,计算出锈层电阻、极化阻抗等表征锈层性能的电化学元件参数值.稀土耐候钢锈层中存在半无限扩散和有限厚度扩散两种过程,有限厚度扩散极化阻抗反映了耐候钢内锈层的保护性能.     

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。     

高氮耐候钢锈层的电化学与物相表征

为了考察氮元素对耐候钢耐腐蚀性能的影响,研究制备了氮质量分数分别为0.0358%和0.0026%的高氮耐候钢和低氮耐候钢。应用电化学阻抗谱和X射线衍射(XRD)分析、电子探针(EPMA)面扫描技术研究了两种实验钢在模拟工业大气溶液中腐蚀电化学过程和锈层结构的异同。电化学阻抗谱显示,高氮耐候钢在高频段(点蚀诱发期)比传统耐候钢有着更加优良的耐点蚀能力,低频段(扩散型阻抗生成期)则显示腐蚀产物层具有更高的阻抗,抵御腐蚀介质侵蚀的能力较强。X射线衍射和电子探针分析结果表明耐候钢高氮含量促进了稳定结构锈层生成,锈层中非晶态α-(Fe_1-xCr_x)OOH的分布更广泛、连续,提升了耐候钢抵御Cl^-侵入的能力。高氮钢腐蚀坑具有大宽深比的特征,内锈层较薄,证明其具有良好的抑制点蚀能力。     

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.     

钙处理对耐候钢低温韧性和耐腐蚀性能的影响

对于高品质耐候桥梁钢,不仅需要优良的低温冲击性能,而且对其耐腐蚀性能也提出了更高要求。研究了钙处理工艺对耐候桥梁钢低温冲击性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明,与传统的钙处理工艺相比,采用改进后钙处理工艺提高了钢水中钙的收得率,使钙处理过程更充分,得到了低温冲击性能更好的试验钢板,与原钙处理工艺相比,试验钢的冲击功在－20 ℃时提高了5.3%、－40 ℃时提高了7.5%。同时,与普通Q420qE钢对比,钙处理工艺Ⅱ将相对腐蚀率从43.50%提高到32.40%,加速腐蚀试样锈层纹理清晰,致密性相对较高,XRD分析显示,锈层中α-FeOOH结晶相质量分数达到91.8%,耐腐蚀性能良好。     

含钼耐候钢的腐蚀性能

通过显微组织观察、周浸加速腐蚀实验、锈层微观分析、锈层交流阻抗特征分析等方法,研究了合金元素钼含量对耐候钢腐蚀性能的影响.合金元素钼可以促进钢中贝氏体组织的形成,促使锈层更加致密,对钢基体具有更好的保护性,有利于提高钢的耐腐蚀性能.随着钢中钼含量的增加,实验钢锈层的腐蚀电位正移,自腐蚀电流密度减小,锈层的阳极溶解反应受到明显阻碍,锈层具有更好的保护性.     

海洋工程用钢的大气腐蚀与耐候钢的发展

综述了海洋工程用钢的大气腐蚀行为与耐候钢发展方面的研究,特别是近十余年来国内外的相关成果。首先介绍了钢大气腐蚀的电化学模型,并从耐候钢特殊的锈层结构与合金元素作用两方面论述了耐候钢的锈层保护机制;然后分析了环境因素,包括相对湿度与污染物、光照、锈层损伤等,对耐候钢大气腐蚀行为的影响;最后总结了耐候钢的发展历程以及晶粒尺寸与显微组织等非合金因素在耐候钢发展中的作用,可为新型耐候钢的设计与应用提供指导。     

低合金耐候钢在含氯离子环境中的腐蚀行为

利用干湿周浸加速腐蚀实验对比研究了低合金钢A588和SPA-H在含氯离子环境下腐蚀行为,并利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射和电子探针等方法分析了Ni、Mn对于低合金钢腐蚀行为的影响.结果表明:实验钢锈层中的物质主要由α-FeOOH、γ-FeOOH和Fe₃O₄组成,但其含量存在差异;Ni元素在内锈层含量高于外锈层,Mn元素在锈层的孔洞处富集;内锈层的致密程度高于外锈层;提高合金元素Mn和Ni的含量,可以提高内锈层的致密性,从而提高低合金钢的耐蚀性能.