钢铁材料环境腐蚀野外台站试验技术与监测评估

介绍了国内外钢铁材料环境腐蚀试验技术发展的现状,总结了新型耐蚀钢铁材料研发中所需的各类试验方法,分析了室外暴露试验、室内模拟加速试验、在线腐蚀监检测与大数据评估技术的研究重点和发展趋势。鉴于钢铁材料自然环境腐蚀试验对保障其服役过程中的安全性和可靠性至关重要,构建规范化、标准化的环境腐蚀试验技术体系是提升我国钢铁材料品质的重要工作。     

超高强钢在不同单一霉菌环境中的腐蚀行为研究

通过扫描电镜结合能谱分析,对Aermet100钢、300M钢和超高强不锈钢3种超高强钢在绳状青霉、黄曲霉和杂色曲霉3种单一菌种中的腐蚀形貌进行观察分析,结果表明：3种超高强钢试样进行84 d霉菌试验后,试样表面都发生一定的腐蚀。其中,在杂色曲霉环境中,3种超高强钢腐蚀都比较严重。采用扫描Kelvin探针测试技术,研究了3种超高强钢在杂色曲霉环境中的腐蚀行为,结果表明：杂色曲霉对Aermet100钢和300M钢的腐蚀行为有一定促进作用;而杂色曲霉形成的生物膜覆盖在超高强度不锈钢表面,抑制其腐蚀的发展。     

304不锈钢在西沙海洋大气环境中的腐蚀行为

采用扫描电镜、能谱、电化学阻抗谱和拉曼光谱等分析测试手段,研究了西沙群岛苛刻海洋大气环境下,经过不同时间暴露后304不锈钢的腐蚀行为和机理.304不锈钢在西沙大气暴露后的腐蚀类型主要是以局部腐蚀的点蚀为主,腐蚀产物主要由β-FeOOH、γ-Fe₂O₃和Fe₃O₄组成.随暴露时间的延长,不锈钢表面钝化膜的稳定性变差,点蚀数目增加、点蚀坑深度增大日.表面腐蚀产物覆盖率也逐渐增多.与其他部位相比,点蚀更容易在表面划痕处产生.提高表面加工精度,有助于提高其耐腐蚀性能.      

石 油 套 管 失 效 分 析

 通过化学成分和金相分析、宏观和微观断口形貌观察、力学性能测试及相关的理论计算对断裂的N80(1)石油套管进行失效分析,结果表明： N80(1)石油套管断裂是由于套管材质的组织韧性较差、化学成分分布不均和冲击韧性过低等因素造成的。     

SiC颗粒尺寸对镍基复合镀层耐磨性和耐蚀性的影响

在正交实验基础上,对比研究微米SiC(平均粒径1.5 μm)和纳米SiC(平均粒径20 nm)增强复合镍基镀层的摩擦磨损行为和耐腐蚀性能.通过TEM、SEM、EDX和XRD等手段研究颗粒分散状态以及复合镀层的表面和截面形貌、成分及相结构.采用球-盘滑动摩擦磨损试验机研究复合镀层的耐磨性.电化学阻抗谱测量在3.5%的NaCl水溶液中进行.结果表明:微米级颗粒增强复合镀层可以获得更高的表面硬度,两种增强复合镀层具有相似的摩擦磨损行为.电化学阻抗谱分析表明:SiC颗粒的加入可以提高镀层的耐腐蚀性,且纳米颗粒复合镀层具有更好的耐蚀性.     

金属在湿大气环境下初期腐蚀行为的元胞自动机模拟

大气腐蚀是金属在自然环境下服役中常见的一种腐蚀现象。本文采用元胞自动机方法对金属在湿大气腐蚀环境下的腐蚀行为进行了模拟。根据元胞自动机的机理和金属在湿大气环境下的初期腐蚀机理的实验研究结果,建立了元胞自动机模型的演化规则,对金属腐蚀过程中的电化学反应和扩散过程进行了模拟。通过对元胞自动机模型在不同参数下进行的模拟结果,确定了能够比较真实反应腐蚀坑形貌的模拟条件。同时统计了电解质中各元胞的浓度分布,并对比湿大气环境下金属腐蚀的机理进行了分析和讨论,模拟结果与实际结果一致。     

7A04和2A12铝合金在吐鲁番干热大气环境中的腐蚀行为

采用现场暴晒试验,研究了7A04和2A12两种铝合金在吐鲁番干热大气环境中的腐蚀行为和机理。1a暴露后的失重分析发现7A04的腐蚀速率大于2A12;采用SEM和EDS观察分析了两种合金表面的腐蚀产物,结果表明,均主要由铝的氧化物和氢氧化物组成。去除腐蚀产物后,7A04表面呈现大量密集腐蚀坑,而2A12表面腐蚀坑则较少。EIS结果表明,两种合金的腐蚀产物层电阻电容差别较大,带腐蚀产物2A12的耐蚀性优于7A04。     

碳钢在吐鲁番干热大气环境中的腐蚀行为

通过现场暴晒实验研究碳钢在吐鲁番干热大气环境中的腐蚀行为和机理。Q235和Q450钢在吐鲁番干热大气环境中经过1 a暴露后,Q235钢的腐蚀速率大于Q450钢。结合扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)等分析测试手段,研究了两种碳钢表面的腐蚀产物,两者的腐蚀产物主要为α-FeOOH,γ-FeOOH和Fe3O4。Q235钢中γ-FeOOH与α-FeOOH含量的比值较高,其腐蚀产物疏松,耐蚀性较差。而Q450钢中γ-FeOOH与α-FeOOH含量的比值较低,其腐蚀产物相对致密,耐蚀性较好。去除腐蚀产物后,通过体视学显微镜观察发现,Q235钢的表面产生大量密集腐蚀坑,且腐蚀坑深度和体积都大于Q450钢表面腐蚀坑。     

电化学抛光对选区激光熔化成形Ti6Al4V牙冠表面质量及耐蚀性能的影响

研究了电化学抛光过程中电解液比例、电压、电解时间等参数对选区激光熔化成形Ti6Al4V牙冠表面质量及耐蚀性能的影响。结果表明，选区激光熔化成形的Ti6Al4V牙冠表面粗糙度较大，有明显的熔池边界及台阶，试样表面粘结大量粉末颗粒，初始粗糙度高达30μm。在体积比1:8的高氯酸和醋酸电解液中进行电化学抛光，当电压较小（10 V）时，只能去除表面粘附的粉末颗粒，抛光效果不明显；当抛光电压较高（50 V）或高氯酸和醋酸比例较大时，表面抛光过度，导致局部凹凸不平，粗糙度明显上升。在30 V电压下抛光30 min后，表面质量较好，表面粗糙度约为1μm，达到使用要求。经抛光处理后的Ti6Al4V牙冠表面的耐蚀性能大大提升，相比于未进行表面处理的牙冠，其耐蚀性能提高近一个数量级。