耐候钢表面锈层稳定化处理技术研究

目的解决耐候钢裸露使用初期锈液流失导致污染环境的问题。方法制备了耐候钢表面锈层稳定化处理溶液。通过周期浸润循环腐蚀试验、锈层微观分析和电化学测试等方法,研究了在模拟工业大气环境下,表面处理溶液对耐候钢锈层结构及耐腐蚀性能的影响。结果表面处理后,耐候钢的开路电位由处理前的-0.395 V降低到-0.475 V,表面快速生成一层连续致密的氧化层。加速腐蚀16 d后,耐候钢的腐蚀速率由未处理时的0.209 mg/(cm^2·d)降低到表面处理后的0.106 mg/(cm^2·d),降低了约49%;锈层的自腐蚀电位由未处理的-0.216 V提高到处理后的-0.073 V,提高了约66%,自腐蚀电流密度由未处理时的7.41μA/cm^2降低到1.58μA/cm^2,降低了约79%。随着腐蚀时间从1 d延长至16 d,处理后的耐候钢锈层中α-FeOOH的质量分数由2.96%增加到4.46%,增加了51%,γ-FeOOH的质量分数由2.06%降低到1.65%。表面处理后的耐候钢锈层中,Cu和Cr元素在锈层与基体结合处和锈层内部发生富集。结论处理溶液降低了耐候钢表面的开路电位,可使耐候钢快速生成致密且连续的锈层,锈层中Cu、Cr元素富集促进了γ-FeOOH向α-FeOOH的转化,提高了锈层电化学保护性能,降低了后期腐蚀速率,缩短了稳定化进程。     

一种Cr系耐候钢表面锈层稳定剂的研发

以硫酸铬作为促进剂,以聚乙烯醇缩丁醛酯作为成膜剂,制备了一种耐候钢表面锈层稳定剂。通过周期浸润腐蚀试验和电化学测试,研究了该稳定剂对耐候钢表面锈层结构、成分和耐蚀性的影响。结果表明：锈层稳定剂可避免锈液流挂现象,降低耐候钢的腐蚀速率,促使Cr元素在内锈层与基体结合处发生聚集,细化锈层晶粒,增大了锈层电阻,提高了耐候钢的耐蚀性。     

暴露2年的碳钢与耐候钢表面锈层分析

测量了碳钢与耐候钢在海南地区大气中的腐蚀速率，分析了锈层的组成及合金元素的分布。结果表明，腐蚀2年的碳钢锈层是疏松多孔的块状锈层；耐候钢锈层是较致密的片状锈层，内锈层主要由α-FeOOH组成。疏松锈层含有S，致密锈层含有Cr。分析了两者在锈层中的作用。     

蠕墨铸铁中性盐雾腐蚀行为及机理研究

目的揭示蠕墨铸铁的大气腐蚀行为,阐明其腐蚀规律及腐蚀机理。方法采用室内加速中性盐雾腐蚀实验,并用失重法、SEM\EDS、XRD、电化学的方法来表征实验现象。结果蠕墨铸铁在中性盐雾环境中锈层截面具有明显的分层现象,前期腐蚀速率为0.53 mg/(cm~2·h),后期腐蚀速率在波动中总体趋于稳定,为0.36mg/(cm~2·h)。蠕墨铸铁带锈试样的自腐蚀电位(Ecorr)在-680～-600mV之间先减小后增大,极化电阻(Rp)变化趋势与自腐蚀电位(Ecorr)一致,自腐蚀电流(Icorr)大小在整个腐蚀周期内具有明显的波动。蠕墨铸铁在中性盐雾环境中的腐蚀产物为Fe(OH)_3、Fe_2O_3、FeOOH及少量Fe_3O_4和金属碳化物Fe_2C。结论蠕墨铸铁在中性盐雾环境中腐蚀84 h后发展为全面腐蚀,形貌呈沟壑状,腐蚀产物微观形貌呈团簇状和片层状。腐蚀早期,基体表面发生电化学腐蚀形成一层氧化膜,腐蚀介质沿石墨侵蚀基体从而产生内应力,导致外部锈层断裂,同时蠕虫状石墨处腐蚀产物呈疏松团簇状,二者共同构成介质传质通道,使腐蚀更容易发展。     

耐候钢锈层的稳定化处理及锈层形成

针对裸耐候钢保护性锈层生成时间较长及环境污染等问题,提出了一种含有合金元素的锈层稳定化处理剂,并采用喷淋的方式对耐候钢表面进行预处理。通过干湿交替腐蚀实验(CCT),对比了裸钢试样和预处理试样在模拟工业大气环境下的腐蚀规律。采用增重法评价了试样的耐蚀性;采用XRD分析了试样表面锈层的物相组成;采用SEM、电化学阻抗法(EIS)和吸水-脱水实验对锈层的致密性进行了表征和分析。结果表明,预处理试样的耐蚀性能优于裸钢试样;耐候钢经该处理剂处理后不改变耐候钢表面的腐蚀产物类型,但能够促进腐蚀产物中α-FeOOH相的生成;且经处理后耐候钢表面锈层的裂纹、孔洞等缺陷减少,致密性提高。     

含Cr重轨钢珠光体组织对抗大气腐蚀的影响

目的通过向重轨钢中添加Cr来改变重轨钢组织,研究其组织对抗大气腐蚀的影响。方法用中频感应炉冶炼实验用U71Mn,轧制后空冷。用SEM测量了实验钢的珠光体片层距,在(1.0±0.05)×10~(-2)mol/L的Na HSO_3溶液中,模拟了工业大气环境下实验钢的腐蚀,利用失重率、SEM、XRD和电化学方法研究了珠光体组织对抗大气腐蚀的影响。结果随着腐蚀时间的增加,试样的平均腐蚀速率呈先增大后减小最后趋于稳定的变化趋势,在120 h时腐蚀速度最快,在240 h时试样表面形成具有一定保护作用的锈层,使其腐蚀速度最慢,360 h后耐蚀性趋于平缓。重轨钢U71Mn珠光体组织的片间距分别为0.2910、0.2500、0.2238μm时,实验钢的腐蚀失重逐渐增大,且平均腐蚀失重率分别为1.572、1.387、1.190 g/(m~2·h),其锈层中α/γ*的比值依次增大,分别为0.717、0.868、0.997;极化阻抗依次增大,分别为3.715、8.604、13.739Ω·cm~2;而锈层等效电容依次减小,分别为8.434×10~(-6)、0.411×10~(-6)、0.081×10~(-6)F/cm~2。结论珠光体片间距越小,腐蚀失重率越小,锈层α/γ*的比值和极化阻抗越大,腐蚀速度越慢,锈层孔洞和厚度明显变小,缝隙越细,锈层与基体的结合能力越好,其抗大气腐蚀性能越好。     

耐候钢表面锈层稳定化研究现状

耐候钢表面形成的致密保护性锈层使其具有良好的抗大气腐蚀性能,经锈层稳定化处理后再使用是耐候钢最具有现实意义的使用方式。耐候钢表面锈层的组织结构、形成机理及过程、保护机理的研究,对于锈层稳定化处理技术和处理剂的开发具有基础性作用。首先,全面综述了近年来耐候钢表面锈层的研究进展,耐候钢经过基体铁的溶解、锈的还原、锈的再氧化等过程,形成了以Fe3O4、α-FeOOH、无定形的羟基氧化物（FeOx(OH), x=0~1）为主的连续致密内锈层,以β-FeOOH、γ-FeOOH为主的疏松多孔外锈层,内外锈层构成了耐候钢表面锈层。相较于普碳钢,耐候钢表面锈层具有连续致密、阳极钝化、离子选择性等特性,使得耐候钢具有良好的抗大气腐蚀性能。然后,归纳了目前国内外主要的锈层稳定化处理方法及其优缺点,主要有氧化物涂膜处理、氧化铁-磷酸盐系处理、喷丸+高温氧化处理等方法,但存在应用范围狭窄、有污染等问题。最后,基于合金元素在耐候钢中的作用提出了锈层稳定化处理剂组分的设计思路,并从应用范围、绿色环保、缩短稳定化周期等提出了耐候钢表面锈层稳定化处理剂研究的进一步建议。     

低合金耐候钢在含氯离子环境中的耐腐蚀性能

从钢基体和带锈层钢试样两方面研究了碳钢、Cor-Ten钢和贝氏体耐候钢在含氯离子环境中耐腐蚀性能.钢基体的极化曲线和电化学阻抗谱分析结果是贝氏体耐候钢具有最小腐蚀电流和最高极化电阻,表明细晶组织的贝氏体耐候钢基体耐蚀性能优于其它两种钢.X射线衍射分析结果是三种钢锈层的相组成是相近的,但带锈试样的电化学阻抗谱结果显示贝氏体耐候钢锈层的阻碍氯离子透过能力高于其它两种钢锈层.在整个加速腐蚀实验中贝氏体耐候钢失重始终最小,带锈层的贝氏体耐候钢的耐腐蚀性能也优于其它两种钢.     

09CuPCrNi耐候钢干湿交替加速腐蚀的锈层结构与形成机理

对09CuPCrNi耐候钢干湿交替加速腐蚀后的锈层进行观察与分析,探讨了锈层的形成机理。结果表明,09CuPCrNi钢干湿交替加速腐蚀的锈层包括紧贴基体的致密内锈层和疏松的外锈层两部分。随着腐蚀周期的增加,内锈层增厚,而且更为致密。通过对比锈层中各物相的含量分析,发现γ-Fe2O3在内锈层中的含量高于外锈层,这是内锈层比外锈层更加致密的原因。同时,内锈层中Cu、P、Cr等元素明显富集,可使其更容易形成相对稳定的γ-Fe2O3相。     

暴露1年的耐大气腐蚀用钢表面锈层分析

测量了碳钢和耐候钢在上海地区大气中的腐蚀速率,分析测定了锈层的相组成以及合金元素的分布。结果表明,腐蚀1年的碳钢表面锈层没有分层现象,且锈层中存在着较多的孔洞和裂纹;耐候钢的表面锈层已经产生了明显的分层现象,内锈层主要有a－FeOOH和r－FeOOH构成,外锈层有r－FeOOH和FeO构成。在内锈层中存在着裂纹,裂纹处产生了Cr元素的富集现象。     

耐大气腐蚀钢及其腐蚀产物的研究概况

本文介绍了耐候钢的发展,国内外使用及研究的情况,概述了合金元素对耐候钢耐蚀性能的影响及作用机理,并对腐蚀产物的组成及腐蚀产物锈层转化及演变的过程、机制进行了分析,对今后耐候钢的发展趋势提出了展望。     

核级316NG控氮奥氏体不锈钢的局部腐蚀行为

采用电化学测试法、点腐蚀试验法、盐雾腐蚀试验法和慢应变速率测试法,分别对比研究了核级316NG控氮奥氏体不锈钢和321奥氏体不锈钢的局部腐蚀行为,并利用扫描电子显微镜、光学显微镜等分别观察腐蚀后不锈钢的表面形貌。结果表明:316NG和321不锈钢晶间腐蚀再活化率分别为3.83%和4.47%,点腐蚀速率分别为10.74g/(m2·h)和45.97g/(m2·h),盐雾腐蚀速率分别为2.14×10-2 g/(m2·h)和12.32×10-2 g/(m2·h),应力腐蚀开裂敏感指数分别为0.078和0.10;316NG不锈钢中N和Mo元素提高了其耐局部腐蚀性能,因此其耐局部腐蚀性能均优于核电站结构材料321不锈钢的。     

耐候钢及其腐蚀产物的研究概况

介绍了耐候钢的发展、国内外使用及研究状况，概述了合金元素对耐候钢耐大气腐蚀性能的影响及其作用机制的研究进展，并对腐蚀产物的组成、锈层形成及其演变的电化学过程方面的研究进行了介绍，对今后耐候钢的研究与发展前景提出了展望。     

模拟工业大气条件下高锰耐候钢的腐蚀行为

应用电化学阻抗谱研究了在模拟工业大气的腐蚀溶液中Mn对耐候钢耐腐蚀性能的影响,并通过锈层电子探针面扫描验证了实验结果。电化学阻抗谱结果显示,在腐蚀初期高锰耐候钢表现出较强的点蚀反应特征,腐蚀后期则显示和比对钢相同的耐腐蚀能力。在模拟工业大气腐蚀条件下,Mn在耐候钢的内锈层中没有产生富集,Cr 和Cu在内锈层和钢基体界面中形成了富集带,这是保护性锈层生成的主要原因。     

EFFECT OF DAMNIFICATION IN RUST LAYER ON CORROSION BEHAVIORS OF LOWCARBON BAINITIC STEEL IN THE ENVIRONMENT CONTAINING Cl−

利用电化学、金相、能谱等方法, 研究了低碳贝氏体钢在表面锈层受到不同程度的损伤后, 在含Cl^-环境中的继续腐蚀行为. 实验发现, 低碳贝氏体钢和作为对比材料的低碳钢试样的表面锈层受损伤后, 在继续腐蚀过程中均能很快得到修复. 在损伤程度与继续腐蚀时间相同的条件下, 低碳贝氏体钢的锈层电阻与损伤修复率均高于低碳钢. 低碳贝氏体钢基体/锈层界面的断裂韧性高于锈层本身.在受外界作用时, 锈层不会沿基体/锈层界面彻底脱落从而在基体表面保存残留锈层. 残留锈层能明显促进新锈层在损伤部位的形成. 原有锈层与损伤部位新形成的锈层中Cu和Cr含量接近, 并与钢基体的含量相当.     

油酸酰胺作为防锈添加剂的防锈性能研究

目的以油酸酰胺作为防锈添加剂自制防锈剂,优选配方,考察防锈性能。方法以环保型缓蚀剂水溶性硅酸盐为主要原料,以酰胺型表面活性剂为添加剂制备工序间水基防锈剂,通过电化学测试、耐候试验和扫描电镜等评价其性能。结果电化学测试结果表明,涂抹自制防锈剂后,腐蚀电流密度降低到9.12×10-7A/cm2,腐蚀电位提高到-0.4206 V。结论与市售防锈剂对比,以油酸酰胺为添加剂制备的水基防锈剂可以明显提高碳钢的耐腐蚀性能。     

Ni对耐候钢在模拟海洋大气环境下耐蚀性的影响

通过周期浸润加速腐蚀实验,研究了不同Ni含量的耐候钢在模拟海洋大气环境下的腐蚀规律.采用失重法评价耐候钢的耐蚀性,并利用扫描电镜 (SEM),X射线衍射(XRD) 和电化学方法对耐候钢表面生成的锈层进行了分析.结果表明,随着Ni含量的增加实验钢的耐蚀性逐渐增加,当Ni含量超过3%(质量分数) 其耐蚀性较对比钢提高了两倍;Ni的存在能够提高实验钢的自腐蚀电位,并促进保护性腐蚀产物α-FeOOH的形成;电化学阻抗测试结果表明,实验钢中Ni含量越多,实验钢的电阻越大,锈层的保护性越好.     

耐大气腐蚀钢的研究概况

综述了国内外耐大气腐蚀钢(即耐候钢)的发展概况及 合金元素对其耐大气腐蚀性能的影响和作用机理，介绍了目前较先进的Ca-Ni、Ca-Si改性的合金化作用原理和各种耐候钢表面稳定化处理技术和解决措施；并展望了我国耐候钢的发展趋势.     

镍/铜/锌多层镀层的制备及其耐蚀性

采用电沉积法在低碳钢基体上制备了镍/铜/锌多层镀层。采用扫描电镜观察镍/铜/锌多层镀层的微观结构;通过盐水(NaCl质量分数为5%)浸泡试验对制得的镍/铜/锌多层镀层进行耐蚀性评价;利用电化学阻抗谱(EIS)技术测试镍/铜/锌多层镀层在5%NaCl(质量分数)溶液中的电化学性能。结果表明:底层镍镀层颗粒以四角锥型交错堆积,中间层铜镀层颗粒以圆胞型结构沉积,表层锌镀层的表面平整致密,无明显孔隙;镍/铜/锌多层镀层具有较好的耐蚀性,电化学阻抗达到了5 623Ω·cm2,耐盐水浸泡时间可达2 880h时,是相同厚度单一镀层耐盐水浸泡时间的5~8倍。