合金元素对高强耐候钢耐大气腐蚀行为的影响

以普通低合金高强钢Q345B为对比,对不同合金元素配比的耐候钢进行周期浸润加速腐蚀与电化学试验,研究合金元素对高强耐候钢耐大气腐蚀行为的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对其锈层形貌与结构进行表征。结果显示:在实验周期下,不含Cr的Q345B的腐蚀速率呈锯齿状分布;随着腐蚀时间的延长,1号试验钢(Cr质量分数为1.73%)的腐蚀速率先缓慢降低后趋稳定,2号试验钢(Cr质量分数为4.50%)先缓慢增加后趋稳定;腐蚀120 h后,当钢中Cr含量为0时锈层厚且呈疏松的黄褐色,随着Cr含量的增加,锈层逐渐转变为致密的黑褐色,且锈层中α/γ*(α表示α-FeOOH的质量分数;γ*表示γ-FeOOH、β-FeOOH和Fe3O4的质量分数总和)比值逐渐增大;随着腐蚀时间的延长,Cr含量高的试验钢,其阻抗值增加趋势更明显,腐蚀后期,合金元素Cr对基体的保护作用逐渐显现。     

混凝土中胺类有机物——胍对钢筋氯盐腐蚀的作用

为了考察胺类有机物在氯盐环境中的阻锈能力,采用动电位极化测量、电化学阻抗谱法(EIS)和弱极化法,结合氯离子浓度、阻锈剂浓度、溶液pH值3个影响因素,研究胺类有机物———胍在有氯盐存在的模拟混凝土孔隙液中对钢筋锈蚀行为的影响和对已锈蚀钢筋的延缓作用.试验研究表明:在模拟混凝土孔隙液的pH值为12.50,且溶液中胍的浓度与氯离子浓度相近时,胍可在钢筋表面形成保护被膜,有效地阻止和延缓了钢筋锈蚀的发生,显著降低了已锈蚀钢筋的锈蚀速率,甚至使其停止锈蚀.在相同浓度下,当模拟混凝土孔隙液的pH值从12.50降至10.50时,胍的阻锈能力下降,表明胍在氯盐环境中有较好的阻锈能力.     

恒定气候混凝土内钢筋锈蚀速率的时变特征与机理

为了深入研究混凝土中钢筋腐蚀龄期对钢筋锈蚀速率的影响，通过加速腐蚀试验研究了不变环境条件下混凝土中钢筋腐蚀电流强度的经时变化过程，并通过微观测试技术对混凝土中钢筋锈蚀层发展过程进行了机理分析，全面解释了钢筋腐蚀速率的经时变化过程规律．结果表明：钢筋表面锈蚀层（水泥浆体与铁锈物混合层）的形成与发展是钢筋锈蚀速率发生变化的主要原因；在气候环境条件恒定条件下，混凝土内钢筋的锈蚀速率的时变过程可分为锈蚀初期的下降阶段、平稳发展阶段和混凝土开裂后的上升阶段．     

阻锈剂种类对珊瑚混凝土中钢筋锈蚀的影响

为了提升珊瑚混凝土结构的耐久性能,本文采用线性极化电阻法和交流阻抗谱法,研究了阻锈剂种类及掺量对珊瑚混凝土中钢筋腐蚀性能的影响。结果表明:随着暴露时间的延长,掺加亚硝酸钙阻锈剂、氨基醇类阻锈剂和不掺加阻锈剂的CAC,其自腐蚀电位、极化电阻和电荷转移电阻均逐渐减小,腐蚀电流密度逐渐增大,说明其腐蚀的倾向逐渐增大。无论是掺入亚硝酸钙阻锈剂还是氨基醇类阻锈剂,对普通钢筋的E_(corr)、R_p和R_(ct)均有不同程度的提高,表明阻锈剂对钢筋锈蚀起到抑制作用,且阻锈效果随着阻锈剂掺量的增加而逐渐增强。此外,随着暴露时间的延长,亚硝酸钙阻锈剂的阻锈效果衰减速率高于氨基醇类阻锈剂。因此,对于海洋岛礁工程中的珊瑚混凝土结构,采用4%氨基醇类阻锈剂有利于降低锈蚀的速率,延长结构服役寿命。     

钢筋腐蚀产物实时检测的再钝化机理分析

利用拉曼光谱技术,实时检测混凝土/钢筋界面腐蚀产物的成分.通过比较人工加速碳化处理、强加阳极电流加速腐蚀和再碱化处理前后混凝土/钢筋界面腐蚀产物的变化,研究电化学再碱化技术的再钝化机理.结果表明,施加阳极电流可以加快碳化混凝土中钢筋的腐蚀速度,其腐蚀产物主要成分为绿锈;电化学再碱化处理过程中,绿锈先是被还原为Fe(OH)_2,同时生成氧化物Fe_3O_4;再碱化处理结束180 d后,Fe(OH)_2被氧化成δ-Fe OOH,Fe_3O_4转化成γ-Fe_2O_3,但一旦通入阳极电流,经过再碱化处理的混凝土内的混凝土/钢筋界面重新生成绿锈,而强加阳极电流并不能加快非碳化混凝土中钢筋的腐蚀速度.研究表明,电化学再碱化技术能够在一定程度上增加混凝土的碱性,降低钢筋的腐蚀活性,但是钢筋不会被再钝化.     

2507双相不锈钢南海大气腐蚀行为研究

采用失重法、腐蚀形貌观察和产物组成分析、电化学测试和微区电化学扫描等手段,研究了2507双相不锈钢在南海大气环境下暴露不同周期后的腐蚀行为。结果显示随着暴露时间的延长,2507双相不锈钢的年平均腐蚀速率几乎没有变化,点蚀数量和深度明显增大;击穿电位负移,钝化电流增大;Kelvin表面电位起伏越来越明显,且ΔE_(KP)逐渐增大;点蚀坑周围的Ni、Mo、Mn、Cr元素聚集,坑内Si、O元素聚集。这表明2507双相不锈钢随着暴露时间的延长腐蚀加剧,腐蚀特征以点蚀为主,点蚀坑周围由于钝化膜修复过程中Ni、Mo、Mn、Cr元素形成氧化物或氢氧化物而聚集,点蚀坑内部没有Ni、Cr的氧化物,导致钝化膜无法完整修复,使试样耐腐蚀性能下降。     

NO_3~-/NO_2~-插层MgAl-LDHs在混凝土模拟孔溶液中的阻锈性能

通过共沉淀法合成硝酸根插层镁铝层状双金属氢氧化物MgAl-NO_3LDHs(简称LDHs-NO_3),以其为主体,由离子交换制备亚硝酸根插层双金属氢氧化物MgAl-NO_2 LDHs(简称LDHs-NO_2).通过对比试验,采用等温吸附法、自腐蚀电位和电化学阻抗谱(EIS)研究所制备的LDHs-NO_3、LDHs-NO_2在混凝土模拟孔溶液中对氯离子的吸附性能及其对钢筋的阻锈作用;采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)揭示其阻锈机理.结果表明:LDHs-NO_2的最大氯离子吸附量为2.51 mmol/g,与LDHs-NO_3相差不大,展现出良好的氯离子吸附性能;LDHs-NO_2具有比LDHs-NO_3更好的阻锈效果,可以明显提高钢筋在混凝土模拟孔隙液中的临界氯离子浓度值;LDHs-NO_2良好的阻锈性能源于对氯离子的吸附和阻锈离子NO_2~-的释放,对钢筋产生双重阻锈作用,同时有效阻锈成分NO_2~-逐步释放,可以为钢筋提供长期的保护作用.     

NO3-/NO2-插层MgAl-LDHs在混凝土模拟孔溶液中的阻锈性能研究

通过共沉淀法合成硝酸根插层镁铝层状双金属氢氧化物MgAl-NO3 LDHs(简称LDHs-NO3),以其为主体,由离子交换制备亚硝酸根插层双金属氢氧化物MgAl-NO2 LDHs(简称LDHs-NO2).通过对比试验,采用等温吸附法、自腐蚀电位和电化学阻抗谱(EIS)研究所制备的LDHs-NO3、LDHs-NO2在混凝土模拟孔溶液中对氯离子的吸附性能及其对钢筋的阻锈作用;采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)揭示其阻锈机理.结果表明:LDHs-NO2的最大氯离子吸附量为2.51 mmol/g,与LDHs-NO3相差不大,展现出良好的氯离子吸附性能;LDHs-NO2具有比LDHs-NO3更好的阻锈效果,可以明显提高钢筋在混凝土模拟孔隙液中的临界氯离子浓度值;LDHs-NO2良好的阻锈性能源于对氯离子的吸附和阻锈离子NO2-的释放,对钢筋产生双重阻锈作用,同时有效阻锈成分NO2-逐步释放,可以为钢筋提供长期的保护作用.     

荷载与氯化物耦合作用下高性能混凝土中钢筋锈蚀试验

为研究高性能混凝土(HPC)在通电加速锈蚀环境下,氯离子侵蚀和荷载耦合作用对其中钢筋锈蚀影响的规律和机理,以粉煤灰单掺、粉煤灰与矿渣复掺、阻锈剂以及应力水平为变量因素,设计了12组HPC配合比并分别制作内置两根钢筋的小梁试件.采用PARSTAT 4000电化学工作站对混凝土内钢筋进行腐蚀速度测试,并通过观测腐蚀产物更直观掌握钢筋的锈蚀情况.试验结果表明,荷载明显地增加了试件中钢筋的锈蚀程度;掺入不同矿物掺和料和阻锈剂可以明显改善HPC中钢筋的锈蚀情况,降低钢筋的失重率,其保护层最大开裂宽度也得到明显控制.在试验基础上提出了具有高抗锈蚀性能的高性能混凝土配合比建议,为工程应用提供技术支持.     

Cu对耐候桥梁钢耐腐蚀性能的影响

采用干湿周浸实验模拟海洋大气环境研究含Cu耐候桥梁钢腐蚀过程中耐腐蚀性能的变化,并利用XRD,SEM等方法研究了两种不同Cu含量耐候桥梁钢的锈层变化．结果表明：Cu能够有效地降低钢的平均腐蚀深度和腐蚀速率,利于提高钢的耐蚀性能．锈层组成随腐蚀时间而变化,腐蚀初期锈层主要由Fe3O4和γ—FeOOH组成,腐蚀中期锈层开始生成Ni（0.6-1）Fe（2.4-2）O4尖晶石类复合氧化物和α-FeOOH两种晶相;腐蚀后期组成基本保持不变,主要由Ni（0.6-1）Fe（2.4-2）O4、α—FeOOH、γ—FeOOH和少量Fe3O4组成．     

不同表面状态钢筋在含氯混凝土中的耐蚀性

研究钢筋在混凝土中的耐蚀性具有工程价值.应用电化学阻抗谱(EIS)并结合半电池电位法研究了不同表面状态的钢筋在含氯混凝土中的腐蚀行为.结果表明:钢筋表面氧化皮的存在改变了钢筋在混凝土中的腐蚀行为,浸泡初期裸表面钢筋在含氯混凝土中的耐蚀性强,中后期带有氧化皮的钢筋在含氯混凝土中的耐蚀性强;不同状态的氧化皮对钢筋腐蚀行为的影响不同,带有空冷氧化皮的钢筋比带有水冷氧化皮的钢筋耐蚀性强.     

氯盐与硫酸盐复合侵蚀下钢筋混凝土锈裂行为

为评估海洋、盐湖等环境中钢筋混凝土结构耐久性,通过试验与理论相结合探究氯盐与硫酸盐复合侵蚀下钢筋混凝土锈裂特性。通电腐蚀5%(质量分数)NaCl、5%NaCl+5%Na₂SO₄溶液中钢筋混凝土试件,对比分析混凝土表观形貌、钢筋锈蚀特征。设计伴随的混凝土腐蚀试验,类比保护层腐蚀劣化,分析混凝土力学性能。结果表明：硫酸盐的存在改变胀裂前混凝土形貌,使得单一氯盐侵蚀下的“白须”消失,表面粉化并出现盐结晶,延长胀裂时间;复合侵蚀下钢筋锈蚀率低于单一氯盐侵蚀,二者均显著低于法拉第定律理论值;锈胀裂缝宽度与钢筋锈蚀率线性相关,硫酸盐的存在增大裂缝随钢筋锈蚀发展的速率;通电环境中,受腐蚀混凝土的抗压强度先升高后降低,劈裂抗拉强度不断降低。提出受腐蚀混凝土的抗拉强度演化经验公式。在经典锈胀模型的基础上考虑锈蚀产物对裂缝的填充作用,并将硫酸盐的影响考虑至混凝土抗拉强度、钢筋腐蚀电流密度中,建立复合侵蚀下钢筋混凝土胀裂时间预测模型,并验证了模型的有效性。     

带锈层NSB钢在模拟海水中的电化学腐蚀行为

采用极化曲线测试和电化学阻抗测试(EIS)方法研究带锈层NSB钢在3种温度(0,15,30℃)下、质量分数为3.5%的NaCl溶液(模拟海水)中全浸20 d后的电化学腐蚀特征,利用扫描电子显微镜观察试样腐蚀形貌,并对锈层的组成进行X射线衍射分析。结果表明:随着温度的升高,试样的腐蚀电流密度显著增加而电荷转移电阻降低;30℃全浸试样腐蚀锈层较0℃的疏松多孔,锈层对基体的保护作用减弱;全浸试样锈层由γ-FeOOH,α-FeOOH和Fe3O4三相组成,温度越高,锈层中具有良导电性的Fe3O4含量越高,导致试样耐蚀性下降。     

混凝土梁腐蚀疲劳刚度衰减规律

为研究腐蚀环境下钢筋混凝土梁的刚度衰减规律,对空气环境、淡水环境、盐水环境中的试验梁在循环荷载作用下的混凝土模量和试验梁的刚度进行了分析.根据钢筋混凝土梁在腐蚀疲劳下钢筋与混凝土的应变、残余应变、挠度等试验结果,得到了受弯构件正截面混凝土腐蚀疲劳模量降低率和构件腐蚀疲劳刚度的衰减规律.结果表明,虽然试验过程中混凝土并没有遭受明显腐蚀,但其疲劳模量却有所降低,降低的速率依试验环境的不同而不同.主要是钢筋腐蚀疲劳发展,截面协同工作的结果.试验梁的腐蚀疲劳刚度降低速率亦较快,在不同的腐蚀环境中疲劳刚度降低的速率也不同,以盐水环境中刚度衰减的最快.主要原因是构件中钢筋腐蚀疲劳裂纹的不断扩展导致构件刚度的降低.     

混凝土内钢筋锈蚀层发展的力学与腐蚀效应研究

为发现氯盐侵蚀环境下混凝土内钢筋发生锈蚀的规律,通过对钢筋与混凝土界面的细观观测,描述了锈蚀层形成与发展过程,得出钢筋锈胀力分布形态,揭示了混凝土内钢筋锈蚀速率变化的时变过程．     

904L不锈钢在5g/L H_2SO_4溶液中的腐蚀行为

为了研究904L不锈钢在5 g/L H2SO4溶液中的腐蚀行为,采用动电位极化测试、电化学阻抗测试(EIS)和X射线光电子能谱(XPS)研究其腐蚀行为,并分析其钝化膜的组成.结果表明,904L不锈钢极化后会发生自钝化,钝化区间为-0.2~0.6 V,电荷传递电阻为4 801Ω/cm2,表明904L不锈钢具有较强的耐蚀性能.X射线光电子能谱(XPS)研究表明,钝化膜主要成分为Cr2O3、Cr OOH、Cr(OH)3等化合物.因而904L不锈钢在5 g/L H2SO4溶液中可以表现出良好的耐蚀性能.     

铌对09CuPRe耐候钢腐蚀性能的影响

通过实验室周期浸润加速腐蚀试验,研究了铌对09CuPRe耐候钢在工业大气环境下腐蚀规律的影响.本试验分别采用激光共聚焦(LSCM)和扫描电镜(SEM)观察试验钢表面腐蚀形貌和试验钢锈层截面,并通过X射线衍射仪(XRD)测定腐蚀产物的物相组成.结果表明:在模拟工业大气条件下,铌元素在一定程度上提高了09CuPRe耐候钢的耐蚀性.     

钢筋腐蚀程度对电化学再碱化处理效果的影响

为了研究碳化混凝土板内钢筋腐蚀程度对电化学再碱化处理效果的影响,对一组钢筋轻度腐蚀和另一组钢筋重度腐蚀的碳化混凝土板进行外加电源式再碱化处理,并用粉样pH值测试法和多种电化学技术（自由电势,线性极化电阻技术,电化学阻抗技术）评估处理效果.跟踪混凝土酸碱度以及钢筋腐蚀程度效果1 a的结果显示：无论处理前钢筋的腐蚀程度如何,再碱化处理技术能够有效地将混凝土的pH提高到10.5,钢筋腐蚀速率降低到10 μm/a.但是,重度腐蚀钢筋在处理后的腐蚀活性降低量更为明显.     

不同pH及氯离子入侵对混凝土钢筋锈蚀速率的影响

钢筋锈蚀是造成钢筋混凝土结构损害的最主要因素之一。利用实验室模拟法研究不同pH及氯离子模拟孔隙液下的钢筋腐蚀情况,通过线性极化法在连续时间内进行检测并对检测结果进行分析。结果表明,pH及氯离子的入侵均为锈蚀的主要影响因素,氯离子的入侵不仅使腐蚀速率增大,还会加快钢筋表面钝化膜的破坏。     

3种13Cr材料在CO_2和H_2S共存时的腐蚀性能研究

CO2和H2S共存时13Cr腐蚀性能较为复杂,极易发生失效.通过高温高压釜模拟油田现场环境,采用失重法对比研究了0Cr13、1Cr13、2Cr13在CO2和H2S共存时,气-液两相中的腐蚀性能.采用SEM、EDS、XRD等方法对腐蚀后试样表面形貌及成分进行了分析.结果表明,3种材料在此环境下均发生了严重的全面腐蚀,平均腐蚀速率0Cr13〉1Cr13〉2Cr13,液相平均腐蚀速率大于气相平均腐蚀速率;3种材料均有点蚀发生,气相中点蚀较液相严重.能谱及XRD分析结果显示,材料表面腐蚀产物主要为FeS0.9,主要发生了H2S腐蚀.