钢在富盐大气环境中的腐蚀行为及机制
文献类型：学位论文
| 作者 | 李巧霞 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-05-31 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 韩恩厚 |
| 关键词 | 碳钢耐候钢 不锈钢 大气腐蚀 干/湿交替加速腐蚀 |
| 其他题名 | Corrosion Behavior and Mechanism of Steels |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | 碳钢和耐候钢是最常见的结构材料，广泛应用于建筑、机械、交通运输等领域，这些设备主要是处在大气环境下进行服役的，空气中的悬浮粒子沉积通常会导致钢的腐蚀，严重影响了其使用寿命，其中Cl- 是影响两种钢腐蚀的主要因素之一。316L型不锈钢具有优良的抗腐蚀性，是海洋和工业大气环境中广泛应用的建筑材料，然而，在含Cl- 环境中，不锈钢会发生点蚀，严重影响了其外观和使用寿命。当同一种钢暴露在不同的环境中，由于影响因素复杂多变，常表现出不同的腐蚀行为和锈层特征。因此通过环境的气象参数和污染数据来确定其对钢的大气腐蚀性是困难的。青海盐湖位于我国的西北部，其大气中含有高含量的Cl-，随着经济建设发展和西部大开发项目的实施，盐湖大气环境对钢的腐蚀性得到了政府建设部门、工业和学术界的广泛关注。 本工作通过进行户外大气暴露实验、实验室加速实验和暴露现场盐湖水中的电化学实验，利用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FIR)、X-射线光电子谱(XPS)和电化学测试等技术手段，系统表征了碳钢、耐候钢和不锈钢在富盐环境下的腐蚀行为与锈层特征，并深入研究了腐蚀过程和机理。得到了如下主要结论： 1．在户外暴露25个月和室内加速腐蚀96小时内，耐候钢Corten A在富盐大气环境中的腐蚀失重行为与碳钢Q235相似，没有表现出其优越的抗腐蚀性。 2．碳钢和耐候钢的室内加速实验和户外暴露实验都具有较好的相关性：在富盐大气环境中，实验室加速腐蚀12小时的腐蚀量近似相当于户外暴露6个月的腐蚀量；腐蚀产物都主要由β-FeOOH、Fe8(O,OH)16Cl1.3和γ-FeOOH组成，整个锈层中都含有大量的Cl、Mg等外来元素，耐候钢锈层中的Cr、Ni、Cu和P等合金元素没有表现出明显的保护作用；室内和户外形成的锈层都抑制了阳极反应，促进了阴极反应，锈层电阻RR值都较小，说明锈层的保护能力都很弱。 3．碳钢和耐候钢的初期大气腐蚀按微电池机制进行，随着锈层逐渐增厚，电化学机制起主导作用，腐蚀产物β-FeOOH和Fe8(O,OH)16Cl1.3经过各种化学和电化学反应逐渐转化成γ-FeOOH、δ-FeOOH和Fe3O4。 4．当盐湖水被稀释1-100倍，随稀释倍数增加，碳钢和耐候钢的阳极过程由均匀腐蚀转变为点蚀，阴极极化过程由析氢反应转变为氧还原反应。反应电阻Rt值随稀释倍数增加而减小，说明溶液的侵蚀性变强。对于316L不锈钢，随着盐湖水溶液浓度减小，其阳极极化过程由均匀腐蚀转变为点蚀，与碳钢和耐候钢相似，阳极和阴极电流密度分别减小和增大。反应电阻Rt值随稀释倍数增加而增大，表明盐湖水对不锈钢的侵蚀性变弱，不同于碳钢和耐候钢。 5．加速实验结果表明垂直放置条件下，具有轧制表面的316L不锈钢样品相比于抛光表面的样品具有较好的抗腐蚀性能，因为轧制样品表面具有较厚的保护性氧化膜，其中包含Fe(III)和Cr(VI)，能够有效阻止Cl- 的侵蚀。加速实验结果同时也表明抛光表面样品在垂直放置下比水平放置下腐蚀严重，这可能是因为垂直放置的样品受溶液冲刷较小，表面残留的Cl- 浓度较高。 6．316L不锈钢的实验室加速实验与户外暴露实验具有一定的相关性：Cl- 加速了不锈钢的点蚀；随腐蚀时间增加，腐蚀失重增加，腐蚀速率减小；腐蚀产物中含有Fe(II)、Fe(III)、Cr(III)-ox、Cr(III)-hy和Cr(VI)的化合物，对不锈钢进一步的腐蚀具有一定的抑制作用；锈层抑制了阳极和阴极反应，并导致电荷转移电阻Rt值随时间增加而增大。但室内腐蚀30天远小于户外暴露6个月后的腐蚀失重，因此该加速实验不是模拟不锈钢在富盐大气环境下腐蚀的有效方法。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 140 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/17022]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李巧霞. 钢在富盐大气环境中的腐蚀行为及机制[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2008. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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