低合金耐候鋼表面銹層在大氣腐蝕過(guò)程中的演化結(jié)題摘要

低合金耐候鋼抵抗大氣腐蝕的能力源于其表面的保護(hù)性銹層。這一保護(hù)性銹層形成于腐蝕過(guò)程中，并將在腐蝕過(guò)程中發(fā)生演化。本工作創(chuàng)新性的利用不同腐蝕溶液交替腐蝕的方法，來(lái)研究耐候鋼在周期交替環(huán)境下的腐蝕行為，研究發(fā)現(xiàn)，耐候鋼在周期交替的環(huán)境下比在單一的環(huán)境下能更快地形成致密的保護(hù)性銹層，這不但可以作為一種加速銹層致密化的方法在工程上應(yīng)用，而且從理論上解釋了耐候鋼致密銹層形成的機(jī)理。依據(jù)銹層演化的數(shù)據(jù)，估算出致密銹層形成后，腐蝕速率約為腐蝕環(huán)境最苛刻時(shí)的十分之一。通過(guò)方法創(chuàng)新，將耐候鋼與碳鋼的外銹層除去，定量地研究了內(nèi)銹層與外銹層對(duì)碳鋼與耐候鋼腐蝕行為的影響，研究發(fā)現(xiàn)，耐候鋼的外銹層對(duì)耐蝕性影響很小，并且耐候鋼對(duì)濕潤(rùn)時(shí)間不敏感。而碳鋼的外銹層可以加速腐蝕。本工作針對(duì)銹層損傷后鋼基體暴露在空氣中的現(xiàn)象，做了細(xì)致的電化學(xué)研究，結(jié)果表明裸鋼與帶銹鋼基體共存的體系的腐蝕機(jī)制，與帶銹樣品的腐蝕機(jī)制相同。銹層損傷后，新銹的生長(zhǎng)會(huì)受到兩側(cè)原有銹層的影響，產(chǎn)生的應(yīng)力以裂紋的形式釋放。最后，本工作定量的研究了耐候鋼與碳鋼豎直方向上的腐蝕程度，結(jié)果表明在鋼結(jié)構(gòu)的最下部腐蝕量最大，這為耐候鋼工程上應(yīng)用提供了理論參考。 2100433B

低合金耐候鋼抵抗大氣腐蝕的能力源于其表面的保護(hù)性銹層。這一保護(hù)性銹層形成于腐蝕過(guò)程中，并將在腐蝕過(guò)程中發(fā)生演化。本工作將對(duì)腐蝕過(guò)程中銹層的性能變化進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，同時(shí)分析對(duì)應(yīng)的銹層結(jié)構(gòu)變化，明確決定銹層保護(hù)性的主要性能指標(biāo)和結(jié)構(gòu)因素。通過(guò)方法創(chuàng)新，將以單位厚度銹層的性能、結(jié)構(gòu)取代以往的全厚度銹層數(shù)據(jù)。集中研究鋼基體顯微組織、內(nèi)外銹層的相互作用、預(yù)腐蝕、銹層損傷、熱震等以往被忽視的因素的作用，并通過(guò)銹層吸水-脫水試驗(yàn)等獨(dú)創(chuàng)方法，獲得對(duì)銹層演化更深入的了解。預(yù)期本工作完成后，將對(duì)保護(hù)性銹層在低合金鋼表面的形成與演化，低合金耐候鋼的適用范圍獲得第一手資料。對(duì)環(huán)境因素的影響、銹層損傷后的進(jìn)一步腐蝕行為、銹層成分、銹層中腐蝕產(chǎn)物的組成、腐蝕產(chǎn)物顆粒的形成與長(zhǎng)大、長(zhǎng)期腐蝕行為的預(yù)測(cè)等方面獲得有效數(shù)據(jù)，為低合金耐候鋼的合理設(shè)計(jì)、合理應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

低合金耐候鋼的耐大氣腐蝕性能源于其表面在腐蝕過(guò)程中形成的致密保護(hù)性銹層。但是在鋼結(jié)構(gòu)的服役過(guò)程中，該保護(hù)性銹層常常受到損傷。耐候鋼在銹層損傷后的繼續(xù)腐蝕行為，在很大程度上決定了耐候鋼的應(yīng)用價(jià)值。本申請(qǐng)擬模擬自然過(guò)程，通過(guò)l冷凍、熱震、擠壓等方式，在成分不同、且在不同條件下腐蝕不同時(shí)間的耐候鋼表面銹層中人為引入損傷，然后繼續(xù)進(jìn)行大氣腐蝕。通過(guò)電化學(xué)實(shí)驗(yàn)、力學(xué)實(shí)驗(yàn)和直接觀察，分析損傷處的繼續(xù)腐蝕行為，特別是損傷處新形成的腐蝕產(chǎn)物的成分、相組成、比表面積、缺陷形態(tài)、PH值變化、腐蝕前沿推進(jìn)速率以及局部腐蝕在鋼基體顯微組織中的發(fā)生發(fā)展規(guī)律。通過(guò)所獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定影響銹層損傷處局部腐蝕行為的主導(dǎo)因素，為設(shè)計(jì)具備銹層損傷自修復(fù)性能的耐候鋼提供支持。在銹層中制造損傷的最大難度在于損傷程度控制。本申請(qǐng)?zhí)岢龅睦鋬觥嵴?、擠壓等損傷制造方式，不僅模擬了實(shí)際服役過(guò)程，還能夠定量控制損傷程度。

在耐候鋼使用過(guò)程中，最初階段和普通鋼一樣，有腐蝕發(fā)生，但后來(lái)腐蝕速度逐漸變慢，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，腐蝕就幾乎不再進(jìn)行，從而達(dá)到保護(hù)基體的目的，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)作銹層的穩(wěn)定化，處于這種狀態(tài)的銹層叫做穩(wěn)定化銹層。

從腐蝕產(chǎn)物對(duì)腐蝕過(guò)程的影響看，鋼的大氣腐蝕是在水膜存在下，空氣中的氧通過(guò)銹層進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程。銹層是由疏松的外銹層及致密的內(nèi)銹層所組成，鋼中合金元素主要是通過(guò)內(nèi)銹層的影響而起作用。

銹層損傷 2100433B