点蚀孔腐蚀钢构件力学性能劣化简化分析方法

点蚀是一种局部和剧烈的腐蚀形态,导致钢结构构件力学性能退化,突然之间发生事故,对结构整体造成安全隐患.本文针对具有点蚀孔腐蚀特征的钢构件,提出一种通过等效弹性模量定量评价其力学性能劣化程度的简化分析方法.依据周期喷雾复合试验数据,以锈蚀率和最大点蚀深度为基础,对点蚀孔深度、直径及分布情况作出适当假定;考虑涂层寿命的影响,以锈蚀率相等为原则建立人工加速腐蚀试验和海洋大气条件下Q235钢构件腐蚀情况的转换关系.建立考虑点蚀影响的有限元构件模型,通过轴向均布力作用下的构件变形确定海洋大气环境不同暴露时间下点蚀构件的等效弹性模量,提出点蚀构件力学性能劣化分析的实用计算方法.数值算例验证了上述采用等效弹性模量分析腐蚀构件受力性能方法的正确性;计算结果表明,在相同锈蚀率条件下,点蚀构件的等效弹性模量低于均匀腐蚀构件.     

不同侵蚀环境对混凝土内氯盐传输速率的影响

海洋环境导致钢筋腐蚀而使混凝土结构发生早期损坏是建筑工程中要考虑的重要问题.该研究模拟三种不同的侵蚀环境——海洋大气环境、海洋潮汐环境和海洋水下环境,采用硝酸银滴定法测定不同时期混凝土内部各个深度的氯离子含量,找出不同环境对氯离子在混凝土内部传输速率的影响原因.     

海洋大气环境下7475铝合金的疲劳寿命及断裂机理

为了研究海洋大气腐蚀条件下7475铝合金疲劳寿命及疲劳断裂机理.对不同表面处理的7475铝合金试样在海南暴晒1年,测定对比试样和经1年暴晒试样的疲劳寿命.对疲劳断口形貌进行扫描电子显微镜观察,分析了海洋大气腐蚀对7475铝合金疲劳寿命的影响程度及疲劳断裂机理.试验结果表明:7475铝合金经海南海洋大气环境暴晒1年后,其疲劳寿命下降了一个数量级,表面涂漆试样寿命高于不涂漆试样的寿命,不涂漆的7475铝合金表面出现明显的点蚀,降低疲劳寿命;7475铝合金经硼硫酸阳极化后涂漆,一定程度上可防止其在海洋大气环境中的腐蚀.     

铌对09CuPRe耐候钢腐蚀性能的影响

通过实验室周期浸润加速腐蚀试验,研究了铌对09CuPRe耐候钢在工业大气环境下腐蚀规律的影响.本试验分别采用激光共聚焦(LSCM)和扫描电镜(SEM)观察试验钢表面腐蚀形貌和试验钢锈层截面,并通过X射线衍射仪(XRD)测定腐蚀产物的物相组成.结果表明:在模拟工业大气条件下,铌元素在一定程度上提高了09CuPRe耐候钢的耐蚀性.     

冶金因素对低合金钢点蚀扩展过程的影响

通过室内间浸挂片与模拟闭塞腐蚀电池试验对4种常用N i-Cr系与Mn系低合金钢的点蚀扩展速率作了比较,研究了4种钢的腐蚀行为,从冶金因素上分析探讨了引起点蚀扩展速率差异的机理.结果表明:短期内N i-Cr系钢的点蚀扩展速率小于Mn系钢,而在模拟长期挂片的OCC试验中N i-Cr系钢的点蚀扩展速率却大于Mn系钢.初步分析认为钢中的夹杂物对钢的点蚀扩展有促进作用;Cr在点蚀扩展初期尚未完全活化对提高钢的点蚀扩展阻力有利,在中后期Cr的活化促进了点蚀的扩展.     

2507双相不锈钢南海大气腐蚀行为研究

采用失重法、腐蚀形貌观察和产物组成分析、电化学测试和微区电化学扫描等手段,研究了2507双相不锈钢在南海大气环境下暴露不同周期后的腐蚀行为。结果显示随着暴露时间的延长,2507双相不锈钢的年平均腐蚀速率几乎没有变化,点蚀数量和深度明显增大;击穿电位负移,钝化电流增大;Kelvin表面电位起伏越来越明显,且ΔE_(KP)逐渐增大;点蚀坑周围的Ni、Mo、Mn、Cr元素聚集,坑内Si、O元素聚集。这表明2507双相不锈钢随着暴露时间的延长腐蚀加剧,腐蚀特征以点蚀为主,点蚀坑周围由于钝化膜修复过程中Ni、Mo、Mn、Cr元素形成氧化物或氢氧化物而聚集,点蚀坑内部没有Ni、Cr的氧化物,导致钝化膜无法完整修复,使试样耐腐蚀性能下降。     

耐蚀合金材料点蚀及高温高压腐蚀性能研究

研究了镍基合金材料在高温高压腐蚀环境下的腐蚀性能以及在含氧化性离子溶液中的点蚀敏感性.采用了溶液浸泡法、电化学极化曲线方法进行试验,并结合扫描电镜以及能谱分析手段对两种镍基合金的腐蚀特性进行了研究.利用高温高压釜研究了在高温高压条件以及含H2S/CO2气体介质下材料的高温腐蚀性能以及试验温度的影响关系.依据相关标准在氯化铁溶液中进行了材料的点蚀敏感性研究.试验结果表明：G3合金的耐点蚀性能优于Incoloy 825,其点蚀临界温度高于50℃;两种镍基合金材料在FeCl3水溶液中的动电位极化曲线显示不同的腐蚀状态,Incoloy 825合金极化曲线中阳极曲线部分很平缓,无钝化区出现,极化度较低,G3阳极钝化区较明显,点蚀电位相对较高;高温高压腐蚀试验显示,随着温度升高,腐蚀程度加剧,腐蚀产物主要有NiS、FeS及CrO3等金属氧化物组成.     

300M钢在海洋大气下的疲劳性能研究

为了研究300M钢在海洋大气暴晒环境中的接触腐蚀和疲劳性能.文中将300M钢与TC18钛合金在海南进行1年和2年的海洋大气暴晒实验,通过对300M钢暴晒试样的表面腐蚀形貌及疲劳断口观察,分析其抗腐蚀性能.采用DFR法测定300M钢在不同状态下的疲劳寿命,分析了暴晒时间和装配方式对300M钢疲劳寿命的影响.实验结果表明:300M钢与TC18钛合金胶结装配在海洋大气暴晒后,在相同载荷下疲劳寿命由105降低到104,300M钢在海洋大气腐蚀环境下以点蚀为主,暴晒1年的300M钢在不装配和装配的状态下其平均疲劳寿命分别为51 947和45 487周次,暴晒2年的分别为29 801和17 376周次.     

3种13Cr材料在CO_2和H_2S共存时的腐蚀性能研究

CO2和H2S共存时13Cr腐蚀性能较为复杂,极易发生失效.通过高温高压釜模拟油田现场环境,采用失重法对比研究了0Cr13、1Cr13、2Cr13在CO2和H2S共存时,气-液两相中的腐蚀性能.采用SEM、EDS、XRD等方法对腐蚀后试样表面形貌及成分进行了分析.结果表明,3种材料在此环境下均发生了严重的全面腐蚀,平均腐蚀速率0Cr13〉1Cr13〉2Cr13,液相平均腐蚀速率大于气相平均腐蚀速率;3种材料均有点蚀发生,气相中点蚀较液相严重.能谱及XRD分析结果显示,材料表面腐蚀产物主要为FeS0.9,主要发生了H2S腐蚀.     

海洋大气中30CrMnSiNi2A钢接触腐蚀疲劳性能研究

为了研究海洋大气环境下30CrMnSiNiA钢的接触腐蚀性能,将磷化后喷涂漆层的30CrMnSiNi2A钢在海南和青岛进行大气暴露试验,利用疲劳寿命均值、安全寿命、概率统计t检验、表面腐蚀形貌和断口形貌观察,研究不同连接状态的30CrMnSiNiA钢的腐蚀特征和表面防护效果.研究结果表明:磷化后涂漆的30CrMnSiNiA钢暴晒于海南和青岛,腐蚀都很轻微,海南试样比青岛试样的腐蚀较严重;海洋大气腐蚀对磷化后涂漆的30CrMnSiNiA钢的疲劳寿命无影响;磷化层和漆层可有效防止30CrMnSiNiA钢的大气腐蚀和接触腐蚀.     

建筑结构用钢的大气腐蚀模型研究综述

腐蚀是钢结构面临的一大耐久性问题,而大气腐蚀是最常见、造成腐蚀损失最大的一类腐蚀.多年来,国内外学者通过在役结构的原位测试、大气暴露试验、室内加速试验、电化学测试等手段对各种钢材的大气腐蚀进程进行了大量研究,对不同环境中的钢材腐蚀机理进行了分析,并提出钢材的腐蚀模型.本文从典型腐蚀性大气环境中建筑结构用钢的腐蚀机理、钢材的腐蚀失重时变模型和钢材表面的蚀坑发展和分布规律等三方面论述了建筑结构用钢的大气腐蚀模型的研究现状和进展.     

合金元素含量对316不锈钢耐点蚀性能影响

点腐蚀是奥氏体不锈钢的常见局部腐蚀形式,会严重影响奥氏体不锈钢的性能和使用。选取4组不同化学成分的316不锈钢板试样,在10%三氯化铁溶液中进行点腐蚀试验。检测了点蚀坑的宏观形貌和腐蚀速率,通过SEM和EDS检测了腐蚀坑微观形貌以及点蚀坑邻近区域的合金元素分布,分析了主要合金元素对316不锈钢耐点蚀当量的影响规律。结果表明:Cr元素对316不锈钢在氯离子介质中的耐点蚀性能有着显著的有利影响,Mo元素含量的增加可以提高316不锈钢的耐点蚀性能,而Mn元素会降低316不锈钢在氯离子介质中的耐点蚀性能。根据试验结果,提出了考虑Mn元素不利影响的修正耐点蚀当量PRE计算公式。     

干湿交替微液滴模拟加速腐蚀试验装置的建立

设计了一套模拟大气环境中微液滴形成薄液膜现象的装置,用于模拟和研究金属在大气环境中的腐蚀过程和腐蚀机理,实现了在室内模拟外界大气环境、快速评价金属材料在大气环境中的腐蚀行为和腐蚀机理的目的.     

工业纯铝在模拟海水中的电化学腐蚀行为

为研究铝在海水中的腐蚀过程,采用电化学阻抗谱、浸泡试验、扫描电子显微镜研究工业纯铝在模拟海水中的腐蚀行为.结果表明:铝在模拟海水中发生点蚀的区域为富含Fe的晶间化合物处,点蚀半径随时间的增加而扩大.铝在模拟海水中的溶解曲线分为4个区间:活性溶解区、过渡区、过钝化区、钝化区.铝在模拟海水中,极化电位为过钝化区时,转移电阻R t随着电位的升高而变小,铝发生严重的点蚀;而极化电位为钝化区时,铝的转移电阻R t随着电位的升高基本不变,铝的溶解行为受到抑制.工业纯铝在模拟海水中发生点蚀的电位区间是-0.45～-0.65 V,钝化电位区间为-0.75～-0.85 V.     

海洋大气中氯离子在粉煤灰混凝土中的传输规律

为了实现海洋大气环境中粉煤灰混凝土耐久性使用寿命的预测,从氯离子在人工模拟海洋大气环境中粉煤灰混凝土中的传输试验出发,结合氯离子在非饱和多孔介质中的传输机理,研究海洋大气环境下混凝土内部微环境（微环境温度和相对湿度）及粉煤灰掺量对氯离子传输速率的影响程度,并与人工模拟海洋水下环境试验结果进行对比分析.研究结果表明：1) 在海洋大气环境与海洋水下环境下,氯离子在粉煤灰混凝土中的扩散模型形式上一致,粉煤灰的掺入对氯离子传输能力有一定的影响,但不会改变氯离子在混凝土中的传输机理.2) 当粉煤灰掺量一定时,微环境相对湿度越高（微环境温度一定）,海洋大气环境氯离子扩散系数越大;但微环境温度(微环境相对湿度一定)对海洋水下环境和海洋大气环境中氯离子迁移的影响程度不同.3) 粉煤灰掺量(微环境温度、相对湿度一定)对海洋水下环境和海洋大气环境氯离子扩散系数的影响规律不同.     

X70管线钢焊接接头组织及其海水腐蚀规律

对X70管线钢现场实际焊接工艺下的焊接接头,采用显微镜、电化学方法及失重法等方法和手段对母材、焊缝、热影响区进行了显微组织分析和在海水中的极化曲线、腐蚀速率的测试,研究焊接接头在模拟海水环境中的腐蚀性能.研究表明,X70管线钢焊接接头各区域组织不均匀,实验室模拟海水环境下的电化学行为、腐蚀速率存在明显差异;在海水腐蚀过程中腐蚀电位和腐蚀速率会发生变化,热影响区(HAZ)与母材及焊缝形成电偶腐蚀,接头腐蚀以点蚀为主.     

海洋环境下X52管线钢的腐蚀行为研究

海洋环境下的油气管道（X52管线钢）极易受到腐蚀的影响。采用电化学测试技术,并通过观察腐蚀形貌的方法,分析了海洋环境下溶解氧质量浓度、pH、静水压力对X52管线钢腐蚀行为的影响。结果表明,随着环境pH的升高,X52管线钢腐蚀减缓;随着溶解氧质量浓度和静水压力的升高,X52管线钢腐蚀加剧。在不同条件下,X52管线钢的腐蚀行为受阳极活化溶解控制,并且出现局部点蚀现象。     

硫酸盐还原菌对CaCO3垢层下20号钢腐蚀的影响

采用室内模拟实验的方法,研究了硫酸盐还原菌（SRB）和CaCO₃垢层共存对20号钢腐蚀行为的影响。通过腐蚀失重法研究平均腐蚀速率,通过电化学阻抗谱（EIS）和开路电位（OCP）研究注入水溶液中20号钢腐蚀电化学行为,利用扫描电镜（SEM）、EDS和Raman光谱分析20号钢表面腐蚀产物的形貌和成分,采用激光共聚焦显微镜（CLSM）分析20号钢的点蚀坑深度。结果表明,SRB与CaCO₃垢层存在协同作用,CaCO₃垢层的孔隙率和垢层下的厌氧环境为SRB的黏附和生长提供了便利的条件,接种SRB对CaCO₃垢层下20号钢的均匀腐蚀和局部腐蚀均有促进作用。     

氯盐腐蚀钢绞线的断裂效应分布模型

建立腐蚀钢绞线的断裂效应分布模型是基于概率理论计算腐蚀预应力混凝土构件剩余承载力的基础.以前期氯盐腐蚀钢绞线蚀坑尺寸测量统计试验工作为基础,采用有限元模拟和概率统计方法建立了不同平均腐蚀程度钢绞线在不同平均应力水平下的断裂效应分布模型.     

分维方法对碳钢土壤腐蚀行为的表征

碳钢土壤腐蚀规律涉及埋地管道的安全运行,受到高度重视。根据大量的碳钢土壤腐蚀数据样本,用分形理论研究平均腐蚀速度、点蚀深度、腐蚀坑深分布和坑直径分布等参数特征,比较它们的分维和无标度区。研究表明,在足够的平行试样、足够的腐蚀发展量及腐蚀发展时间下,相应腐蚀速度标准偏差分维、腐蚀坑深分布分维和腐蚀坑直径分布分维具有稳定性。分维值提供衡量腐蚀随机复杂程度的定量指标,如平行腐蚀试验和区域腐蚀试验的平均偏差分维分别等于1.34和1.4 9。并且经分维修正后的变异系数、点蚀系数成为衡量腐蚀特性的更通用参数。通过分维和它们自相似性(无标度区间)特性的研究,为揭示腐蚀机理及发展过程提供了参考。