铜钢及含稀土铜钢耐大气腐蚀性能研究——十五年大气曝露试验总结

选择铜钢及含稀土、钛,锰、铜的低合金钢计十九种,在我国不同环境的十个试验站进行长达十五年的曝露试验,积累了一批可靠的数据。对这些数据进行分析,寻得了钢材在大气中的腐蚀规律;肯定了铜、稀土、钛、锰等合金元素对提高铜的耐大气腐蚀性能的有利作用,其中以铜最为显著。采用矿相显微镜、X衍射、扫描电镜、电子探针微区分析、化学分析以及电化学测试等手段对锈层的保护性能进行了探讨。     

经济型耐腐蚀钢中氧作用的研究

为了冶炼不同氧含量的碳素船体钢,通过机械性能试验和周浸试验研究了钢中氧含量对钢材腐蚀性能和机械性能的影响。结果表明,在连铸生产许可的氧范围内,随着钢水脱氧程度的减弱,钢中氧质量分数增加,钢材的平均腐蚀率略有下降,而耐点蚀性能有较明显增强,变化曲线的高氧端比低氧端平均点蚀深度下降约22.7%。弱脱氧钢的机械性能符合规范要求,可达到D级钢水平。分析认为,氧提高钢材耐蚀性的原因主要是固溶氧可提高铁的热力学稳定性,提高了蚀孔内铁的腐蚀电位,降低了蚀坑扩展速度。氧作为耐蚀元素应用可以显著降低耐蚀钢的成本,提高经济性。      

Cr对流动NaCl溶液中普碳钢锈层特征的影响

对碳钢和耐蚀管用含Cr低合金钢进行流动加速腐蚀实验,研究了实验钢在流动腐蚀性条件下的锈层结构以及Cr元素对锈层的影响机理.利用极化曲线、SEM、TEM及XPS等分析手段研究了Cr元素对实验钢耐流动加速腐蚀性的影响,以及含Cr钢内锈层的腐蚀形貌,深入分析了Cr在内锈层中的分布及存在状态.结果表明,含Cr钢内锈层致密均匀,Cr元素在内锈层中富集并以Fe2CrO4的形式存在.Fe2CrO4细小的颗粒尺寸是形成致密内锈层的原因,致密的内锈层对基体具有很好的保护作用.     

9%～11%Cr锅炉用耐热钢在蒸汽中的氧化行为

电站锅炉用钢长期处于高温高压的工作环境下,材料在超临界水中的抗蒸汽腐蚀性能是衡量其服役性能的一个重要指标。以Cr的质量分数为11%的钢为研究对象,在蒸汽氧化试验平台上完成了对试验钢的蒸汽腐蚀试验,通过数值模拟获得了氧化动力学曲线。结果表明,试验钢的氧化增重符合抛物线规律。通过SEM、XRD等方法分析了氧化层的形貌、化学成分,结果表明,氧化层为双层结构。对比分析了Cr的质量分数为9%和11%的钢后发现,增加Cr含量明显提高了抗蒸汽氧化性能。     

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.     

钇对X100管线钢抗腐蚀性能的影响

采用晶相显微镜、扫描电镜(SEM)和电化学技术等方法研究了钇(Y)对X100管线钢在3.5%Na Cl(质量分数)溶液中抗腐蚀性能的影响。结果表明,钢中加入适量的Y可以提高管线钢的抗腐蚀性,但Y含量过高对管线钢抗腐蚀性产生危害作用。分析其原因是:钢中加入适量的Y不仅可以细化晶粒,还可以变质钢中的有害夹杂,有利于钢基表面形成均匀致密的内锈层,阻碍腐蚀介质进入到钢基,从而提高了钢的抗腐蚀性能。当Y含量过高时,钢中夹杂物呈群聚态存在,从而使钢基抗腐蚀性能下降。     

稀土对低碳钢耐工业大气腐蚀性的影响

研究了在江津地区暴晒2年低碳钢和稀土钢的大气腐蚀行为。结果表明:稀土可以有效提高低碳钢耐工业大气腐蚀性,试验钢的腐蚀数据符合动力学模型D=Atn。采用扫描电镜、极化曲线、XRD及Fourier变换红外光谱等手段对腐蚀产物进行研究。发现稀土能促进稳定的保护性腐蚀产物α-FeOOH生成,降低锈层中具有反应活性的Fe3O4含量;并可以增加锈层致密性。从锈层反应的角度阐述了稀土提高低碳钢耐蚀性的机理。     

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.      

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。     

流动3.5%NaCl溶液中Cr对低合金钢锈层还原行为的影响

利用电化学极化曲线、EPMA、XRD以及XPS等方法,研究了3.5%(质量分数)NaCl流动溶液中碳钢及含Cr钢锈层的还原行为。试验结果表明,含Cr钢的腐蚀失重小于碳钢。随着腐蚀的进行,试验钢锈层中Fe~(3+)参与了阴极还原反应。Cr元素以Cr~(3+)的形式富集于试验钢内锈层中,提高了腐蚀过程中试验钢的自腐蚀电位,抑制了锈层中Fe~(3+)的还原,使内锈层中Fe_3O_4含量降低,降低了由于锈层还原造成的基体腐蚀。并且,锈层还原作用受到抑制降低了锈层的导电性,使锈层还原O_2的能力降低,进一步降低了基体的腐蚀。所以,在流动3.5%NaCl溶液中,Cr元素主要通过抑制电化学阴极反应改善试验钢的耐蚀性。     

Corrosion Behavior of High Nitrogen Nickel-Free Fe-16Cr-Mn-Mo-N Stainless Steels

The purpose of the current study is to develop austenitic nickel-free stainless steels with lower chromium content and higher manganese and nitrogen contents. In order to prevent nickel-induced skin allergy, cobalt, manganese, and nitrogen were used to substitute nickel in the designed steel. Our results demonstrated that manganese content greater than 14 wt pct results in a structure that is in full austenite phase. The manganese content appears to increase the solubility of nitrogen; however, a lower corrosion potential was found in steel with high manganese content. Molybdenum appears to be able to increase the pitting potential. The effects of Cr, Mn, Mo, and N on corrosion behavior of Fe-16Cr-2Co-Mn-Mo-N high nitrogen stainless steels were evaluated with potentiodynamic tests and XPS surface analysis. The results reveal that anodic current and pits formation of the Fe-16Cr-2Co-Mn-Mo-N high nitrogen stainless steels were smaller than those of lower manganese and nitrogen content stainless steel.     

Effect of Black Plate on Corrosion Resistance of T5 Tinplate

The effect of black plate on corrosion resistance of T5 tinplate was studied by glow discharge spectrograph, X-ray diffractometer （XRD）, stress tester, roughness tester and metallographic microscope. The result shows that black plate influences corrosion resistance of T5 tinplate intensely. It also indicates that the increase of content of manganese, phosphorus, silicon and aluminum in black plate would reduce the corrosion resistance of T5 tinplate and the increase of degree of crystal orientation on （200） crystal face, ｜X-Y｜ value （internal stress difference within two orientation）, roughness and exposure degree of iron grain after the same acid wash of black plate would enhance the corrosion resistance of T5 tinplate and the grain number of black plate has small effect on corrosion resistance of T5 tinplate.     

PH13-8Mo不锈钢在半乡村大气环境中长周期腐蚀行为

在北京半乡村大气环境中对未经预钝化及硝酸预钝化后的PH13-8Mo不锈钢进行5 a的长周期暴晒试验,通过表面形貌观察、质量损失分析、表面钝化膜及腐蚀产物膜层分析、力学性能检测及断口分析等方法,研究了硝酸预钝化处理对PH13-8Mo长周期腐蚀行为的影响规律及机理。结果表明,经5 a大气暴晒试验,硝酸预钝化处理减轻了PH13-8Mo不锈钢的点蚀、降低其均匀腐蚀速率,通过降低PH13-8Mo不锈钢钝化膜中的氢氧化物含量、提高Cr/Fe原子比并提高大气暴晒后表面的Kelvin电位,延迟了Cl?对钝化膜的破坏及点蚀的形核,进而提高了表面膜层对基体的保护作用。硝酸预钝化处理能减少在半乡村大气环境中PH13-8Mo不锈钢力学性能的下降,但对试样的断裂方式几乎没有产生影响,二者均为韧性断裂,断口均呈现典型的“杯锥状”。      

Development of Modified 304 Stainless Steel Resistant to Stress Corrosion Cracking in Chloride Environment

Ｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｓａｒｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌｌｙｕｓｅｄｉｎｎｅｕｔｒａｌｍｅｄｉａｌｗｈｉｃｈｄｏｎ’ｔｉｎｉｔｉａｔｅｓｔｒｅｓｓｃｏｒｒｏｓｉｏｎｃｒａｃｋｉｎｇ(ＳＣＣ)ａｓｌｏｎｇａｓｔｈｅｓｔｅｅｌｓａｒｅｐｒｏｔｅｃｔｅｄｆｒｏｍｌｏｃａｌ ｉｚｅｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎ[1] .Ｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌ 30 4ｓｔｅｅｌｃａｎａｖｏｉｄｐｉｔｔｉｎｇｂｕｔｃｒｅｖｉｃｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎ .Ｉｆｃｒｅｖｉｃｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｉｓａｖｏｉｄｅｄｂｙａｄｄｉｔｉｏｎａｌａｌｌｏｙｉｎｇｔｏ…     

冷轧双相钢表面氧化色形成机理与控制措施

冷轧双相钢氧化色与钢种内部Mn元素的选择性氧化现象相伴而生,氧化色严重的带钢表现出不同的电化学特性,耐蚀性较差。Mn元素的选择性氧化与闪冷段冷却风机位置氧含量密切相关,带钢出水淬槽后水的轻微残留更容易加速腐蚀反应从而加重氧化色。通过炉区退火模拟实验,验证氧含量对带钢表面状态的影响。氧含量较高时,可在带钢表面发现明显的氧化物颗粒。采用高H2冷却模式可以提高混合气体换热系数,减小冷却风机与带钢距离可明显降低冷却风机功率,减轻Mn元素在带钢表面的氧化富集,配合优化淬水槽挤干效果,可良好解决带钢表面氧化色问题。     

锰元素对铜镍合金电化学性能的影响

基于对不同Mn含量的铜镍合金进行3.5 %NaCl(指质量分数,下同)溶液腐蚀实验,测试腐蚀不同时间后的开路电位、电化学阻抗谱和极化曲线。通过分析阻抗谱和极化曲线的变化,建立等效电路模型,利用ZsimpWin软件拟合得出各等效元件的数值,研究Mn元素对铜镍合金电化学性能的影响。结果表明在浸泡初期,Mn含量低(0.53 %)的铜镍合金样品开路电位更正;而在浸泡时间超过7 d后,Mn含量高(1.19 %)的样品开路电位更正。锰含量低的铜镍合金样品生成的腐蚀产物膜较锰含量高的样品更具有保护性,合金中含有低锰含量有助于提高合金的耐蚀性能,降低合金的腐蚀速率.      

稀土对碳锰钢耐蚀性能的影响

在碳锰钢中添加单一稀土元素镧和铈,通过测试其腐蚀速度和点蚀特征参数值,考察了材料耐蚀性能的变化。结果表明,稀土对碳锰钢耐蚀性能的提高有作用,添加稀土所引起的组织变化是导致耐蚀性变化的主要原因。     

多相流动状态下Cl~-对X70钢CO_2腐蚀的影响

用自制实验装置模拟起伏管路段塞流动条件下X70钢CO2腐蚀环境,通过电子显微镜、腐蚀挂片以及电化学在线监测等,对挂片表面形貌、腐蚀速率以及挂片在线腐蚀情况进行分析,采用实验与数值仿真研究了多相流动状态下Cl-对X70钢CO2腐蚀速率的影响,结果表明:在较低的Cl-浓度下,Cl-浓度对碳钢均匀腐蚀速率的影响存在一个临界浓度,超过临界浓度,碳钢均匀腐蚀速率大幅升高,继续增加Cl-浓度,对均匀腐蚀速率影响不大;在较高的Cl-浓度下,Cl-浓度对碳钢点蚀的影响也存在一个临界值,低于临界值,碳钢点蚀处在点蚀孔形成与钝化的动态平衡过程,高于临界值,这种平衡被打破。     

Study of Rust Effect on the Corrosion Behavior of Reinforcement Steel Using Impedance Spectroscopy

Most studies on corrosion of steel reinforcement in concrete are conducted on steel samples with polished surface (free of all oxides) in order to reproduce the same experimental conditions. However, before embedding in concrete, the steel bars are often covered with natural oxides (rust), which are formed during exposure to the atmosphere. The presence of this rust may affect the electrochemical behavior of steel rebar in concrete. In order to understand the effect of rust on the corrosion behavior of reinforcement steel, potentiodynamic and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) tests were carried out in a simulated concrete pore solution using steel samples with two different surface conditions: polished and rusted samples. The obtained results have shown that the presence of rust on the steel bar has a negative effect on its corrosion behavior, with or without the presence of chlorides. This detrimental effect can be explained by the fact that the rust provokes a decrease of the electrolyte resistance at the metal-concrete interface and reduces the repassivating ability. In addition, the rust layer acts as a barrier against the hydroxyl ion diffusion, which prevents the realkalinization phenomenon.     

Investigation on Atmospheric Corrosiveness in Hainan Province

ＨａｉｎａｎｐｒｏｖｉｎｃｅｉｎｔｙｐｉｃａｌｏｃｅａｎａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｉｓｓｉｔｕａｔｅｄｉｎｔｈｅｓｏｕｔｈｏｆＣｈｉｎａ .Ｉｔｓａｖｅｒａｇｅａｎｎｕａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓａｂｏｕｔ 2 5℃ ,ａｎｄａｎｎｕａｌｍｅａｎｒｅｌａ ｔｉｖｅｈｕｍｉｄｉｔｙｉｓｍｏｒｅｔｈａｎ 85 %[1] .Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓｉｓｓｅｒｉｏｕｓｉｎｔｈｉｓａｒｅａ .Ｉｔｗａｓｒｅｐｏｒｔｅｄａｂｒｏａｄｔｈａｔｔｈｅｓｕｒｖｅｙｓｏｆａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｃｏｒ ｒ…