10CrMoAl钢在含Cl~-环境中不同周期腐蚀的对比分析

为了探索在含Cl-环境中10CrMoAl钢的耐腐蚀机制,对10CrMoAl钢进行不同周期(72、168和240 h)的盐雾腐蚀试验,进而对其腐蚀结果进行对比分析,并对试样进行腐蚀速率分析、场发射扫描电子显微镜(FESEM)分析、能谱分析、X线衍射(XRD)分析及电化学阻抗谱分析。结果表明:随着腐蚀时间的延长,腐蚀速率逐渐降低。经过72、168和240 h腐蚀后,10CrMoAl钢的腐蚀速率分别为1.512、1.254和1.232 mm/a;当锈层厚度最大时,Cr和Mo在锈层内富集程度也达到最大,而且伴随着锈层的腐蚀脱落,Cr和Mo又在基体与锈层交界处逐渐富集,有效地阻碍了基体的腐蚀。此外,锈层中FeCr_2O_4的出现导致了Fe_3O_4逐渐消失和γ-Fe_2O_3相对量逐渐增加。锈层中FeCr_2O_4的出现明显改变了腐蚀产物的形成过程。     

pH值对Q235钢在模拟酸性土壤中腐蚀行为的影响

通过腐蚀失重计算、扫描电镜、X射线衍射方法、极化曲线分析等手段,研究了pH值对Q235钢在模拟酸性土壤中腐蚀行为的影响.在模拟酸性土壤环境中,Q235钢的腐蚀速率随土壤pH值升高而降低,经360 h腐蚀后,在pH值为4.0、4.5和5.1的土壤中试样的腐蚀速率分别为0.68、0.48和0.42 mm·a-1.随土壤pH值升高,Q235钢锈层更为致密,其表面蚀坑由窄深型发展变为宽浅型发展.腐蚀产物均为SiO2、α-FeOOH、γ-FeOOH、Fe2 O3及 Fe3 O4,随土壤 pH值升高,腐蚀产物中α-FeOOH/γ-FeOOH质量比升高.极化曲线分析表明,随土壤pH值升高,Q235钢腐蚀电位升高,自腐蚀电流密度降低,试样腐蚀速率减小.     

模拟海洋大气下碳钢及镀锌钢的腐蚀产物演变

对Q235、Q345及镀锌钢在中性盐雾箱中连续喷雾2、6、24、48、72、144、240、360 h,研究了在模拟海洋大气下3种材料的腐蚀产物组成和形态随时间的演变规律.通过失重法计算腐蚀速率,并用XRD和SEM对腐蚀产物进行表征.结果表明:3种钢材的腐蚀动力学曲线遵循指数函数规律;其中镀锌钢的腐蚀速率远远低于碳钢,而两种碳钢的腐蚀速率很接近;Q235和Q345钢的腐蚀产物主要有α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH和Fe_3O_4,其随着喷雾时间的延长呈现不同的变化规律;不同腐蚀产物呈现不同的形貌特征,γ-FeOOH为花片状,β-FeOOH为棉花状,报道较少的Fe_3O_4为尖晶石状;相比于两种碳钢,镀锌钢的锈层则更加密实.     

WHT1300HF高强钢在中性盐雾中的腐蚀行为

采用失重法研究WHT1300HF高强钢在中性盐雾环境下的耐蚀性,并结合XRD和SEM分析其腐蚀产物和腐蚀层形貌特征.结果表明:随着腐蚀时间的增加,腐蚀速率先增大后减小,在48h时达到了最大腐蚀速率,其中,铁素体和珠光体组织试样的腐蚀速率为4.016 5g/(m~2·h),马氏体组织试样的为3.436 9g/(m~2·h).WHT1300HF高强钢的腐蚀层形貌中出现了大量的棉球状颗粒和少量的板状颗粒以及裂纹等;腐蚀时间达到96h时,试样表面发生了严重的全面腐蚀,最终腐蚀产物主要由α-FeOOH、γ-FeOOH和Fe_3O_4组成,通过失重曲线和腐蚀速率曲线可以得出,铁素体和珠光体组织试样的失重量和腐蚀速率都比马氏体组织的略高.     

Q235碳钢在西沙大气暴晒的锈层特征

在西沙群岛高温、高湿的海洋大气环境下对Q235碳钢进行了3个月的暴晒实验,利用电子探针、激光拉曼等观察分析了暴晒后样品的锈层特征. 结果表明:Q235碳钢暴晒1个月后迅速形成较厚的锈层,锈层疏松多孔,多裂纹;当暴晒3个月时,锈层却明显减薄. Q235碳钢在西沙暴晒1个月后形成的外层腐蚀产物主要是γ-FeOOH、β-FeOOH、α-FeOOH及少量Fe3O4等,而锈层内部主要为Fe3O4、γ-Fe2O3等铁的氧化物. 暴晒3个月后,疏松锈层的内部电解液蒸发加剧,内层还原后的锈层重新被氧化,生成较多的FeOOH,同时部分γ-FeOOH转化成为α-FeOOH. Q235碳钢在西沙大气环境下的暴晒过程(也就是锈层的氧化还原反应的交替过程)中,钢基体不断地被腐蚀.     

高强耐候钢Q450NQR1腐蚀规律和机制

 通过采用周浸腐蚀试验方法研究了Q450NQR1高强耐侯钢和Q345钢在浓度为0.01mol/L的亚硫酸氢钠溶液中,经过6,24,48,72和96h周浸腐蚀试验后的耐腐蚀性能,并测试了不同周浸腐蚀时间后试样的腐蚀电位和腐蚀电流密度.研究发现,Q450NQR1钢腐蚀速率随试验时间延长而下降,其表面的锈蚀产物膜在周浸腐蚀试验48h后基本达到稳定.Q450NQR1钢在浸泡各个周期内相对Q345钢均有更好的耐腐蚀性.电化学极化实验证实Q450NQR1钢的腐蚀电流48h后趋于稳定,而Q345B 48h后腐蚀电流密度略有增大,这与周浸腐蚀试验结果是一致的.微观腐蚀形貌及EDS分析认为这是由于Q450NQR1钢中添加的Cu和Cr元素参与了腐蚀成膜,并促使腐蚀产物膜整齐致密.XRD分析结果表明,Q450NQR1钢随时间延长,腐蚀产物中的α-FeOOH含量不断增加,在48h后含量基本稳定,大量α-FeOOH促使了锈层更加致密稳定,从而提高了Q450NQR1试样的耐腐蚀能力.     

E690海洋平台用钢力学性能和海洋大气腐蚀行为

以传统的E36海洋平台钢为对比钢,研究三种E690海洋平台钢的组织和力学性能,以及模拟海洋大气环境下的腐蚀行为.通过失重法测得实验钢在不同腐蚀时间下的腐蚀速率,利用扫描电镜和X射线衍射仪观察并测定了锈层的形貌特征和相组成,采用电子背散射衍射技术对实验钢的晶界类型进行分析.结果表明:以贝氏体组织为特征的E690海洋平台钢具有优异的力学性能,-40℃的冲击值超过了200J;晶界类型主要为3°～15°的亚晶界和大于50°的大角度晶界;E690海洋平台钢周浸16 d后的锈层致密且腐蚀速率已趋于稳定,最低腐蚀速率为0.84 mm.a-1,远低于组织为铁素体+珠光体钢的1.4 mm.a-1,实验钢的锈层主要由Fe3O4、α-FeOOH、β-FeOOH及γ-FeOOH四种晶态相和非晶无定形物组成.通过分析得出,热处理工艺和组织构成对材料的初期腐蚀行为有重要影响,而化学成分和锈层自身的致密性对材料后期腐蚀行为起决定作用.     

海洋软管铠装层用钢的海水腐蚀行为

通过浸泡实验研究了铠装层用钢在模拟海水环境下的腐蚀行为.实验结果表明,实验钢的微观组织由回火马氏体组成,同时在基体中观察到含铬的析出粒子;腐蚀速率随着腐蚀时间延长逐渐降低,最终实验腐蚀速率为0.068 9 mm·a~(-1).腐蚀行为分为三个阶段:快速下降阶段、平稳过渡阶段和缓慢下降阶段,试样表面的腐蚀产物主要为α-FeOOH,γ-FeOOH,Fe_3O_4,Fe_2O_3;随着腐蚀时间的增加,腐蚀产物结构更加密实且厚度更大,铬元素倾向于在腐蚀产物中聚集.     

晶粒尺寸对Cu-P-Cr-Ni-Mo-Nb耐候钢耐蚀性能的影响

采用Gleeble-1500D热模拟试验机制备了3种不同轧制工艺下的Cu-P-Cr-Ni-Mo-Nb耐候钢试样,其晶粒尺寸分别为11.9μm,9.2μm和6.8μm。使用Fl-65干湿周期浸润腐蚀试验机对裸钢进行72 h实验室周浸加速腐蚀试验;试验钢锈层与基体结合性较好;采用腐蚀失重法计算腐蚀速率。结果表明晶粒尺寸对试验钢耐大气腐蚀性能影响不明显。     

低碳钢在湿热工业海洋大气中的腐蚀特征

以0.1 mol·L-1 NaCl+0.01 mol·L-1 NaHSO3溶液为腐蚀介质,采用干/湿周浸加速腐蚀实验、腐蚀失重、X射线衍射、扫描电镜和能谱分析等方法,研究了湿热工业海洋大气中低碳钢的腐蚀行为.结果表明:实验钢的腐蚀过程均遵循幂函数d=Atn分布规律,钢种不同,常系数A、n的值不同;腐蚀产物主要由非晶物质和少量Fe3 O4、α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH晶体组成.所得锈层可分为主体锈层和界面疏松带两部分,由内至外锈层中Fe、O含量梯度变化很小.Cl-、SO2与水分的长期协同作用会导致内锈层结构变差,而添加稳定性或耐蚀性较高的元素可以改善锈层质量,进而增强钢材的耐腐蚀性能.     

Corrosion behavior of high-strength spring steel for high-speed railway

The corrosion resistance and evolution of corrosion products in medium-carbon high-strength spring steels were investigated in a neutral salt spray (5wt% NaCl solution). A formation model of γ-FeOOH and a transformation model describing the conversion of γ-FeOOH to α-FeOOH were constructed. The results indicated that, at the initial corrosion stage, the corrosion resistance was gradually improved with the addition of Cr; however, with the addition of alloying element V, the corrosion resistance decreased. These results were attributed mainly to the initial corrosion stage being closely related to the matrix microstructure parameters such as grain-boundary character and dislocation density. After the rust layer was formed at a later corrosion stage, the corrosion resistance was reinforced with the addition of Cr and V because Cr strongly influenced the composition, structure, and morphology of the corrosion products. The results presented herein show that Cr was conducive to the transformation of γ-FeOOH into α-FeOOH. Moreover, V and Cr exhibited obvious synergy and were enriched in the inner layer of the corrosion products.     

Relationship between the specific surface area of rust and the electrochemical behavior of rusted steel in a wet-dry acid corrosion environment

The relationship between the specific surface area (SSA) of rust and the electrochemical behavior of rusted steel under wet-dry acid corrosion conditions was investigated. The results showed that the corrosion current density first increased and then decreased with increasing SSA of the rust during the corrosion process. The structure of the rust changed from single-layer to double-layer, and the γ-FeOOH content decreased in the inner layer of the rust with increasing corrosion time; by contrast, the γ-FeOOH content in the outer layer was constant. When the SSA of the rust was lower than the critical SSA corresponding to the relative humidity during the drying period, condensed water in the micropores of the rust could evaporate, which prompted the diffusion of O₂ into the rust and the following formation process of γ-FeOOH, leading to an increase of corrosion current density with increasing corrosion time. However, when the SSA of the rust reached or exceeded the critical SSA, condensate water in the micro-pores of the inner layer of the rust could not evaporate which inhibited the diffusion of O₂ and decreased the γ-FeOOH content in the inner rust, leading to a decrease of corrosion current density with increasing corrosion time.     

包埋时间对N80套管钢表面渗铝层组织和性能的影响

为提高套管钢的耐腐蚀性能,在950℃对N80套管钢分别进行了2 h、4 h及6 h的包埋渗铝工艺处理.不同包埋时间下所得渗层的物相组成、微观形貌、显微硬度和电化学性能不同.测试结果表明:渗铝时间为2 h时,所得渗铝层厚度为150μm,渗铝时间延长到4 h和6 h后,渗铝层厚度增大到300μm;渗铝时间为2 h、4 h时所得N80套管钢的渗铝层主要由FeAl金属间化合物组成,当渗铝时间为6 h时,渗铝层中开始出现了高铝Fe2Al5相;不同时间包埋渗铝处理后的N80套管钢试样表面硬度高于基体,自腐蚀电流密度显著下降.由此得出结论:高铝相铁铝化合物随包埋时间的延长开始出现;渗铝层厚度随包埋时间的延长有所增加,当包埋时间超过4 h后,包埋时间对渗铝层致密度的提高作用较厚度增加更为显著;延长包埋时间可以显著提高渗铝层的硬度,但过长的包埋时间会同时造成基体硬度严重地下降;包埋时间对腐蚀性能的影响作用不明显.     

基于半椭圆锈蚀模型的混凝土保护层锈胀开裂分析

钢筋锈蚀时锈蚀层的分布规律会因钢筋所处的位置不同具有差异性,为了分析非均匀锈蚀层分布的差异对混凝土保护层开裂的影响,基于钢筋锈蚀层半椭圆分布模型,对钢筋非均匀锈蚀情况下的混凝土保护层开裂过程进行了有限元分析,并与均匀锈蚀假定下的保护层开裂理论进行了对比.研究显示按照均匀锈蚀假定的计算结果与非均匀锈蚀假定具有较大误差,尤其是在边角区误差更为明显,考虑钢筋锈蚀的非均匀性更加符合实际.对影响保护层锈胀开裂的因素进行分析后发现,钢筋直径和保护层厚度对保护层锈胀开裂的影响较大,混凝土抗拉强度对保护层锈胀开裂的影响较小.     

海洋平台用中锰钢飞溅区海水腐蚀行为

通过干湿交替腐蚀实验研究了海洋平台用低碳中锰钢在海洋环境下飞溅区的海水腐蚀行为.通过电子显微镜研究了腐蚀产物的形貌特征,利用电子探针(EPMA)表征了锈层的截面形貌及腐蚀产物中元素的分布,采用X射线衍射仪对腐蚀产物进行了物相分析.结果表明:随着腐蚀时间的延长,腐蚀速率先是快速增加,达到峰值后下降,最后趋于稳定.腐蚀产物结构由疏松多孔状逐渐转化为致密厚实状,锈层对基体的保护能力逐渐增强.在高浓度氯离子环境下,腐蚀产物以γ-Fe OOH为主,并出现了锰的氧化物和铁锰氧化物两种物相,它们促进了腐蚀过程中的电化学反应.     

热处理对硝酸熔盐中347H不锈钢腐蚀行为的影响

利用静态熔盐浸泡实验,研究了不同晶粒度的347H不锈钢在565 ℃混合硝酸熔盐(60%NaNO₃+40%KNO₃)中长达120 h的腐蚀行为.通过增重法绘制腐蚀动力学曲线,并研究347H不锈钢的表面腐蚀产物、物相、腐蚀表面微区成分,解释347H不锈钢在硝酸熔盐中的腐蚀机理.结果表明:经过固溶处理调控晶粒度的347H不锈钢在熔盐腐蚀中腐蚀速率有所降低,腐蚀动力学曲线变为线性增长趋势.通过XRD检测得到,347H不锈钢在硝酸熔盐中的腐蚀产物主要是Fe₂O₃和少量的Fe₃O₄及NaFeO₂.Fe₃O₄,结构致密,能有效减小硝酸熔盐对钢基体的腐蚀,导致347H不锈钢在腐蚀后期质量损失有所降低.腐蚀产物形貌和横截面厚度分析结果表明,经过1 160 ℃固溶处理1 h后不锈钢晶粒度达到7级时,腐蚀层厚度达到最低为0.661 μm,此时347H不锈钢在硝酸熔盐中的耐腐蚀性达到最好.