Q235鋼和不銹鋼海水腐蝕機(jī)理研究
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《山東大學(xué)》 2010年
Q235鋼和不銹鋼海水腐蝕機(jī)理研究
蘇璐璐
【摘要】： 本文以天然海洋全浸區(qū)海水環(huán)境為基礎(chǔ),從材料性能、海洋環(huán)境兩個角度,綜合利用失重法、開路電位(OCP)、交流阻抗(EIS)、金相顯微鏡、掃描電鏡(SEM)和能譜(EDS)等檢測手段,著眼于鋼基體與腐蝕產(chǎn)物界面的角度,考慮腐蝕類型和腐蝕誘發(fā)、擴(kuò)散、以及產(chǎn)物的影響探討了兩種組織Q235鋼海水腐蝕的動力學(xué)和機(jī)理；同時結(jié)合點(diǎn)蝕電位測量、微生物培養(yǎng)等方法研究了海洋天然生物膜對Q235鋼和不銹鋼304、316L腐蝕行為的影響和控制,討論了海水全浸區(qū)鋼鐵腐蝕抑制的現(xiàn)象。 首次系統(tǒng)地將腐蝕界面與電化學(xué)測試相結(jié)合,研究了腐蝕擴(kuò)散動力學(xué)。結(jié)果表明,按影響因素不同,腐蝕分為三個階段,滲碳體與鐵素體電偶作用為腐蝕過程最重要的推動力,由于雜散分布的球狀滲碳體與鐵素體的電偶作用更大,Q235鋼正火組織抗腐蝕性能優(yōu)于退火組織。兩者第一階段的驅(qū)動力還有晶界,第三階段變成了鐵銹的電偶作用。退火組織中,腐蝕擴(kuò)散主要沿晶界進(jìn)行,尤其是小晶粒和細(xì)長晶粒,腐蝕界面小波峰之間的跨度在30-40μm,表面形成20-30μm尺寸的凹坑,腐蝕沿小晶粒晶界擴(kuò)散更快。 正火組織腐蝕除了沿晶界擴(kuò)散,還沿珠光體擴(kuò)散,界面形成長約60μm,深15-20μm的小圓弧,與珠光體團(tuán)尺寸相符,產(chǎn)生更多的局部腐蝕。珠光體腐蝕區(qū)域氧含量明顯高于其它區(qū)域,達(dá)到68%,珠光體更易被腐蝕。 通過系統(tǒng)觀察和分析兩種組織鐵銹的形成和轉(zhuǎn)化,發(fā)現(xiàn)鐵銹加速了Q235鋼腐蝕,尤其內(nèi)銹層。完整除銹后表面鐵素體增多,基體抗腐蝕性能增加。兩種組織Q235鋼銹層都是單獨(dú)形核,退火組織6個小時形成1μm不致密獨(dú)立球狀體,與滲碳體的彌散分布相符,部分球狀體10小時長大成10μm聚集體,45天后變成10μm致密的球狀體,90天內(nèi)銹層也是單獨(dú)形核,裂紋圍成40-50μm的單獨(dú)體,其上有10-20μm的形核核心,由45天銹層中大球狀體轉(zhuǎn)變形成。正火組織6小時銹層有兩種形貌：形成核心約為0.3μm,放射出約1μm的圓形和核心約0.5μm并呈扇形向外擴(kuò)展2μm的團(tuán)絮狀,這與珠光體分布有關(guān),45天出現(xiàn)均勻的內(nèi)銹層,外銹層已完全變成致密的團(tuán)絮狀。 全面地將晶界、夾雜物、晶粒形態(tài)、滲碳體電偶作用與電化學(xué)試驗(yàn)結(jié)合,發(fā)現(xiàn)初期氧氣充足時,晶界和滲碳體為主要的驅(qū)動力。Q235鋼中硅酸鹽夾雜物能引起明顯的點(diǎn)蝕,初期15-20μm尺寸的夾雜物能引起50-60μm尺寸的點(diǎn)蝕坑,明顯大于氧化鋁、鈣酸鹽夾雜物引起的5μm尺寸點(diǎn)蝕坑,復(fù)合夾雜物影響更大。小晶粒和細(xì)長晶粒先被腐蝕,1個月后,氧氣含量降低,晶界作用減弱,腐蝕的驅(qū)動力為夾雜物、滲碳體和鐵銹,尤其是夾雜物。腐蝕趨向于大晶粒內(nèi)擴(kuò)散。 生物膜含有多種細(xì)菌(SOB、SRB)。通過比對試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Q235鋼表面的天然生物膜抑制了Q235鋼的好氧腐蝕速率,促進(jìn)了厭氧腐蝕的產(chǎn)生。浸泡期間,天然海水試樣的Rp(極化電阻)1-100天維持在1000-1100Ω·cm2,100天后急劇下降到600Ω·cm2,內(nèi)銹層硫含量達(dá)到9.63%,出現(xiàn)厭氧腐蝕；而滅菌試樣的Rp基本保持在600-700Ω·cm2,滅菌環(huán)境中Q235鋼腐蝕速率明顯高于天然海水,是天然海水的1.4倍,說明生物膜是海洋全浸區(qū)鋼鐵腐蝕抑制的一個重要原因。 青島海域天然海水中,316L不銹鋼點(diǎn)蝕電位為0.551V；304不銹鋼為0.249V,兩者差0.3V。浸泡后,316L不銹鋼抗腐蝕性能增加,而304不銹鋼下降,在阻抗高頻區(qū)域,第三天,316L不銹鋼的Z值大概是304的1.62倍,35天后擴(kuò)大到4.25倍。304不銹鋼氧化鋁夾雜物誘發(fā)5μm的點(diǎn)蝕。浸泡6個月后,316L不銹鋼基體鉻、鎳、鉬／鐵比上升,而錳元素消失,這些都提高了它的抗腐蝕性能。
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【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TG172.5
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9 張建生;孫傳東;陳良益;盧笛;;光譜匹配對水下微光光電成像系統(tǒng)的影響[A];西部大開發(fā) 科教先行與可持續(xù)發(fā)展——中國科協(xié)2000年學(xué)術(shù)年會文集[C];2000年
10 白杰;;10CrNi4MoVA鋼的低周疲勞性能研究[A];疲勞與斷裂2000——第十屆全國疲勞與斷裂學(xué)術(shù)會議論文集[C];2000年
中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條
1 汪敏華;[N];解放日報;2004年
2 ;[N];新華每日電訊;2011年
3 記者 丁波 劉穎;[N];解放日報;2009年
4 記者 吳苡婷;[N];上�？萍紙�;2008年
5 本報記者 朱宇;[N];寧波日報;2009年
6 李建 陳勇 鄭凱;[N];德州日報;2010年
7 楊瑾;[N];中國海洋報;2011年
8 記者 甘豐錄;[N];中國船舶報;2009年
9 翟文;[N];中國建材報;2009年
10 費(fèi)士廷、周紅波;[N];解放軍報;2003年
中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條
1 劉濤;金屬基體超疏水表面的制備及其海洋防腐防污功能的研究[D];中國海洋大學(xué);2009年
2 韓磊;腐蝕電化學(xué)檢測中的虛擬儀器技術(shù)[D];天津大學(xué);2008年
3 雒婭楠;海洋環(huán)境中金屬材料現(xiàn)場電化學(xué)檢測及沖刷腐蝕研究[D];天津大學(xué);2007年
4 邱日;銅基體微納米金屬枝晶的制備、潤濕性及其防腐性能的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2012年
5 劉學(xué)慶;海洋環(huán)境工程鋼材腐蝕行為與預(yù)測模型的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2004年
6 劉通;陽極氧化預(yù)處理鋁基體新型涂層的制備及其海洋防腐防污功能的研究[D];中國海洋大學(xué);2011年
7 孫敏;鋼纖維增強(qiáng)混凝土的腐蝕及防護(hù)研究[D];蘇州大學(xué);2011年
中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條
1 蘇璐璐;Q235鋼和不銹鋼海水腐蝕機(jī)理研究[D];山東大學(xué);2010年
2 張新奇;管流式動海水腐蝕試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)研究[D];河南科技大學(xué);2011年
3 劉興玉;轉(zhuǎn)子式動海水腐蝕試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)研究[D];河南科技大學(xué);2011年
4 肖斐;鈦渣混凝土性能的研究[D];重慶大學(xué);2004年
5 郭小強(qiáng);基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的混凝土結(jié)構(gòu)抗海水侵蝕性的試驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2004年
6 黃麗娟;海水介質(zhì)綠色銅緩蝕劑性能與機(jī)理的研究[D];中國海洋大學(xué);2008年
7 熊奇;金屬腐蝕電化學(xué)噪聲檢測電極系統(tǒng)及其應(yīng)用[D];天津大學(xué);2008年
8 石英;電鍍Ni-P-Cr/TiO_2 ZrO_2雙納米復(fù)合鍍層的研究[D];首都師范大學(xué);2009年
9 孫兆棟;316L和410不銹鋼在海水中陰極極化行為的研究[D];中國海洋大學(xué);2009年
10 王斐斐;等離子束表面冶金涂層的耐腐蝕性研究[D];山東科技大學(xué);2008年
本文關(guān)鍵詞：Q235鋼和不銹鋼海水腐蝕機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
本文編號：235245
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