海洋工程用低合金钢中夹杂物诱发局部腐蚀行为的机理研究
发布时间：2021-10-08 16:28
低合金钢因其优异的力学性能以及良好的焊接性能而广泛应用于海洋工程建设。本文以不同脱氧方式（Al脱氧和Zr-Ti复合脱氧）和添加不同合金元素（铌（Nb）和稀土（RE））的低合金钢为研究对象,结合第一性原理计算和多种分析仪器,如扫描电子显微镜/X射线能谱分析（SEM/EDS）、透射电镜（TEM）、扫描振动电极技术（SVET）、共聚焦拉曼显微技术（CRM）、X射线衍射（XRD）和电化学工作站等,研究模拟海洋环境下低合金钢中夹杂物诱发局部腐蚀的行为。主要研究结果如下:低合金钢的显微组织由铁素体和珠光体组成,并且Nb微合金化可以明显细化晶粒。RE微合金化和采用Zr-Ti复合脱氧钢在模拟海洋环境中的腐蚀电流密度更小,表明添加RE元素和采用Zr-Ti复合脱氧可以提高低合金钢的耐腐蚀性。中性盐雾结果显示腐蚀产物对抑制腐蚀速率起着重要的作用,在腐蚀初期,腐蚀产物以γ-FeOOH和Fe3O4为主要成分,而腐蚀后期则以α-FeOOH为主。Nb微合金化对于夹杂物的形成无明显影响,而脱氧元素主要参与Nb微合金钢中夹杂物的形成。Al脱氧Nb微合金中主要形成多边形的硬质A...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Al-Nb钢中Al2O3夹杂物的表征
武汉科技大学硕士学位论文25图4.1Al-Nb钢中Al2O3夹杂物的表征图4.2Al-RE钢中(Al,RE)-Ox-Sy夹杂物的表征4.2原位腐蚀试验图4.3为Al-Nb钢在0.5％NaCl薄液膜中Al2O3夹杂物引发初期腐蚀的原位表征。浸泡10分钟后表面出现明显的圆形腐蚀区域，浸泡30分钟后，腐蚀影响区域急剧扩散到周围区域，并且在1小时后，更大的区域受到腐蚀的影响，显然腐蚀过程由中心引发并且向四周传播。图4.3a是浸泡1小时后腐蚀区域表面的SEM图，对腐蚀区域中心进行局部放大后（图4.3b和4.3c），可以发现未溶解的夹杂物，并在夹杂物的周边出现了微缝隙。EDS结果（图4.3d）显示夹杂物主要由Al2O3组
武汉科技大学硕士学位论文26成。Al2O3是一种不规则的绝缘体夹杂物，与钢基质相比更加稳定[50,52]。在腐蚀初期，在夹杂物和铁基体之间的边界处引起腐蚀，从而导致基体选择性溶解，产生微缝隙（图4.3c）。自催化酸化电池的形成有助于局部腐蚀的进一步扩散，在腐蚀后期，腐蚀影响区域扩展到更大的区域[41,50,51]。图4.3Al2O3夹杂物引发初期腐蚀的原位表征Al-RE钢在0.5％NaCl薄液膜溶液中的初期腐蚀的原位表征如图4.4所示。浸泡10分钟后表面出现了明显的腐蚀区域，经过了在较长时间（30分钟）的腐蚀之后，形成了类似于Al-Nb钢的圆形影响区域。但是，浸泡1h后，圆形腐蚀影响区域并未扩展到更大区域（与Al-Nb钢不同）。因此，结果表明，腐蚀由中心引发，经长时间腐蚀后，局部腐蚀受到一定程度的抑制。图4.4a和4.4b显示了Al-RE钢在0.5％NaCl溶液中腐蚀1h后的SEM图。在腐蚀区域中间发现了未完全溶解的夹杂物（图4.4b和4.4c），表明了初期腐蚀是由夹杂物引发的。在图4.4c中发现两个点蚀坑，左边夹杂物完全溶解，只留下点蚀坑，而右边夹杂物则部分溶解（图4.4d），EDS结果显示剩下的这部分夹杂物成分含有RE，Al，O元素，推测该部分主要由REAlO3组成。因此，可以推断出(RE)2O2S部分在腐蚀过程中优先溶解，腐
【参考文献】：
期刊论文
[1]腐蚀产物膜对X80钢腐蚀行为的影响[J]. 沈丽霞,杨霜,王雪里,赵春英. 电镀与精饰. 2015(07)
[2]海洋耐蚀钢的国内外进展[J]. 张国宏,成林,李钰,伊萨耶夫·欧列格,吴开明. 中国材料进展. 2014(07)
[3]我国海洋工程用钢发展现状[J]. 杨忠民. 新材料产业. 2013(11)
[4]海洋平台用钢板品种发展及研发概况[J]. 黄维,高真凤,何立波. 上海金属. 2013(04)
[5]Zr-Ti复合脱氧对低合金高强度钢CGHAZ组织和韧性的影响[J]. 魏然,吴开明,王红鸿,姚永宽,王道远,孟令东. 焊接学报. 2012(10)
[6]Corrosion Resistance of High Performance Weathering Steel for Bridge Building Applications[J]. CHEN Ai-hua1,XU Jian-qiu1,LI Ran2,LI Hua-long1(1.Institute of Research of Iron and Steel,Shasteel Group,Zhangjiagang 215625,Jiangsu,China;2.Chief Engineering Office,Shasteel Group,Zhangjiagang 215625,Jiangsu,China). Journal of Iron and Steel Research（International）. 2012(06)
[7]日本海洋平台用厚板开发现状[J]. 黄维,张志勤,高真凤,何立波. 轧钢. 2012(03)
[8]Effects of rare earth on inclusions and corrosion resistance of 10PCuRE weathering steel[J]. 岳丽杰,王龙妹,韩金生. Journal of Rare Earths. 2010(06)
[9]超级13Cr马氏体不锈钢在CO2及H2S/CO2环境中的腐蚀行为[J]. 吕祥鸿,赵国仙,张建兵,谢凯意. 北京科技大学学报. 2010(02)
[10]钢中镁铝尖晶石夹杂物研究进展[J]. 李京社,杨树峰,朱立光,陈永峰. 河南冶金. 2009(05)
本文编号：3424531
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
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【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Al-Nb钢中Al2O3夹杂物的表征
武汉科技大学硕士学位论文25图4.1Al-Nb钢中Al2O3夹杂物的表征图4.2Al-RE钢中(Al,RE)-Ox-Sy夹杂物的表征4.2原位腐蚀试验图4.3为Al-Nb钢在0.5％NaCl薄液膜中Al2O3夹杂物引发初期腐蚀的原位表征。浸泡10分钟后表面出现明显的圆形腐蚀区域，浸泡30分钟后，腐蚀影响区域急剧扩散到周围区域，并且在1小时后，更大的区域受到腐蚀的影响，显然腐蚀过程由中心引发并且向四周传播。图4.3a是浸泡1小时后腐蚀区域表面的SEM图，对腐蚀区域中心进行局部放大后（图4.3b和4.3c），可以发现未溶解的夹杂物，并在夹杂物的周边出现了微缝隙。EDS结果（图4.3d）显示夹杂物主要由Al2O3组
武汉科技大学硕士学位论文26成。Al2O3是一种不规则的绝缘体夹杂物，与钢基质相比更加稳定[50,52]。在腐蚀初期，在夹杂物和铁基体之间的边界处引起腐蚀，从而导致基体选择性溶解，产生微缝隙（图4.3c）。自催化酸化电池的形成有助于局部腐蚀的进一步扩散，在腐蚀后期，腐蚀影响区域扩展到更大的区域[41,50,51]。图4.3Al2O3夹杂物引发初期腐蚀的原位表征Al-RE钢在0.5％NaCl薄液膜溶液中的初期腐蚀的原位表征如图4.4所示。浸泡10分钟后表面出现了明显的腐蚀区域，经过了在较长时间（30分钟）的腐蚀之后，形成了类似于Al-Nb钢的圆形影响区域。但是，浸泡1h后，圆形腐蚀影响区域并未扩展到更大区域（与Al-Nb钢不同）。因此，结果表明，腐蚀由中心引发，经长时间腐蚀后，局部腐蚀受到一定程度的抑制。图4.4a和4.4b显示了Al-RE钢在0.5％NaCl溶液中腐蚀1h后的SEM图。在腐蚀区域中间发现了未完全溶解的夹杂物（图4.4b和4.4c），表明了初期腐蚀是由夹杂物引发的。在图4.4c中发现两个点蚀坑，左边夹杂物完全溶解，只留下点蚀坑，而右边夹杂物则部分溶解（图4.4d），EDS结果显示剩下的这部分夹杂物成分含有RE，Al，O元素，推测该部分主要由REAlO3组成。因此，可以推断出(RE)2O2S部分在腐蚀过程中优先溶解，腐
【参考文献】：
期刊论文
[1]腐蚀产物膜对X80钢腐蚀行为的影响[J]. 沈丽霞,杨霜,王雪里,赵春英. 电镀与精饰. 2015(07)
[2]海洋耐蚀钢的国内外进展[J]. 张国宏,成林,李钰,伊萨耶夫·欧列格,吴开明. 中国材料进展. 2014(07)
[3]我国海洋工程用钢发展现状[J]. 杨忠民. 新材料产业. 2013(11)
[4]海洋平台用钢板品种发展及研发概况[J]. 黄维,高真凤,何立波. 上海金属. 2013(04)
[5]Zr-Ti复合脱氧对低合金高强度钢CGHAZ组织和韧性的影响[J]. 魏然,吴开明,王红鸿,姚永宽,王道远,孟令东. 焊接学报. 2012(10)
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[7]日本海洋平台用厚板开发现状[J]. 黄维,张志勤,高真凤,何立波. 轧钢. 2012(03)
[8]Effects of rare earth on inclusions and corrosion resistance of 10PCuRE weathering steel[J]. 岳丽杰,王龙妹,韩金生. Journal of Rare Earths. 2010(06)
[9]超级13Cr马氏体不锈钢在CO2及H2S/CO2环境中的腐蚀行为[J]. 吕祥鸿,赵国仙,张建兵,谢凯意. 北京科技大学学报. 2010(02)
[10]钢中镁铝尖晶石夹杂物研究进展[J]. 李京社,杨树峰,朱立光,陈永峰. 河南冶金. 2009(05)
本文编号：3424531
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