碳钢在红沿河海洋工业大气环境中的初期腐蚀行为

发布时间：2021-08-21 20:51

　　利用腐蚀失重、SEM、XRD、红外光谱、电化学方法对碳钢在红沿河海洋工业大气环境中的初期腐蚀行为进行研究。结果表明,碳钢在该环境中的初期腐蚀动力学符合线性规律,腐蚀速率呈现波动变化。腐蚀产物的成分在早期阶段主要为γ-FeOOH和α-FeOOH,随后出现了一定含量的Fe₃O₄,γ-FeOOH的含量随着时间呈现减小趋势,而α-FeOOH的变化相反。碳钢腐蚀10 d后的表面主要为点蚀和不规则局部腐蚀形貌,点蚀区的形貌因具体微环境的差异而不同。腐蚀60 d后的材料表面基本覆盖了腐蚀产物,但是锈层厚度不均匀,而且表面有很多巢结构,这种结构不仅容易聚集污染物而且有利于传质过程的进行,减弱了锈层的保护作用。结合电化学测试结果,进一步讨论了腐蚀产物层的保护作用。 

【文章来源】：金属学报. 2020,56(10)北大核心EISCICSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

碳钢腐蚀10 d后的表面微观形貌及EDS分析

碳钢在海洋工业大气环境中曝晒不同时间后的截面形貌如图7所示。可以观察到，早期阶段由于腐蚀发生的随机性，锈层是非连续的，腐蚀产物较厚的位置对应着早期发生的局部腐蚀区域，腐蚀产物较薄的位置对应着后续新发生的腐蚀区域(图7a～c)。碳钢在腐蚀60 d后基本没有暴露的基体，但是此时锈层的均匀性较差(图7d)。腐蚀120 d时的锈层的均匀性有所改善，因为先腐蚀区随着产物的堆积，氧的扩散变得越来越困难，而后腐蚀区的物质传输的阻碍较小，反应较快，逐渐减小了各部分间的厚度差异(图7e)。锈层厚度虽然在不断地增大，但是其中出现了明显的裂纹。靠近材料基体会有一定厚度的结合比较紧密的锈层，裂纹往往出现在该类锈层和远离基体的锈层之间，这些位置处也是基体材料表面起伏的地方。这说明先后发生腐蚀的区域的锈层在相互结合时存在较大困难，无法组成连续性较好的统一锈层。这也是碳钢在该环境中的初期阶段中腐蚀较快的一个原因。图7 碳钢腐蚀不同时间后的截面形貌

图6 碳钢腐蚀60 d后的表面微观形貌及EDS分析本课题组[22]进行的碳钢在室内模拟海洋工业大气环境中的初期腐蚀研究中发现，该阶段内锈层的保护性弱，没有在锈层上观察到明显的巢结构。碳钢在自然环境中经历的干湿交替的时间周期长，各阶段中的反应可以充分进行，因此产物的形貌结构类别很清晰。锈层表面存在很多有利于反应物质传输的巢结构，裂纹多存在于锈层厚度方向的中间部位。碳钢在室内模拟环境中的干湿交替过程受实验设计或实验条件所限而时间有限，腐蚀反应进行不充分，锈层表面形貌单一，锈层与基体之间有较多裂纹。这2种情况可能使碳钢在室内模拟环境中呈现与在自然环境中相似的腐蚀特性现象，即该模拟环境被认为能够有效地对材料在实际环境中的腐蚀行为进行评价，但是其中的原因有较大差别。因此，结果现象的一致性还不能充分说明方法的有效性，真实环境的对照实验仍然很有开展的必要。

【参考文献】：
期刊论文
[1]Q235和Q450钢在吐鲁番干热大气环境中长周期暴晒时的腐蚀行为研究[J]. 王力,郭春云,肖葵,吐尔逊·斯拉依丁,董超芳,李晓刚.  中国腐蚀与防护学报. 2018(05)
[2]Q235和Q345钢在红沿河大气环境中的腐蚀行为[J]. 曹公望,刘雨薇,张丹丹,王振尧,曹岩,霍阳.  腐蚀与防护. 2018(01)
[3]碳钢在模拟海洋工业大气环境中初期腐蚀行为研究[J]. 郭明晓,潘晨,王振尧,韩薇.  金属学报. 2018(01)
[4]在含硫污染的海洋大气环境中核电用钢的腐蚀行为[J]. 王振尧,于全成,汪川,于国才,韩薇,魏伟,谢陈平.  科学通报. 2012(31)
[5]钢大气腐蚀锈层的红外、拉曼光谱研究[J]. 杨晓梅.  光谱学与光谱分析. 2006(12)
[6]碳钢、低合金钢16年大气暴露腐蚀研究[J]. 梁彩凤,侯文泰.  中国腐蚀与防护学报. 2005(01)
[7]NaCl和SO2在A3钢初期大气腐蚀中的协同效应[J]. 屈庆,严川伟,张蕾,万晔,曹楚南.  金属学报. 2002(10)



本文编号：3356318