發(fā)布時(shí)間：2021-01-13 06:52

　　隨著我國(guó)大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁的推廣,橋梁耐候鋼因其優(yōu)良的耐大氣腐蝕性能在橋梁建設(shè)領(lǐng)域呈現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。橋梁結(jié)構(gòu)件中焊接、鉚接等連接方式的大量使用,使得橋梁耐候鋼縫隙腐蝕的發(fā)生非常廣泛,成為橋梁構(gòu)件的薄弱部位,由于縫隙位置的隱蔽性進(jìn)一步增加了鋼橋的安全隱患。目前針對(duì)耐候鋼在不同腐蝕性大氣環(huán)境中的縫隙腐蝕機(jī)理還缺乏足夠的認(rèn)識(shí),尤其干濕交替環(huán)境下縫隙腐蝕研究鮮有報(bào)道。干濕交替加速腐蝕方法是對(duì)下雨和光照的真實(shí)大氣腐蝕環(huán)境的模擬,因此研究含縫隙試樣的縫隙內(nèi)、外和無(wú)縫隙試樣的不同腐蝕行為,以及在干濕交替環(huán)境下縫隙腐蝕機(jī)理,對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)件的腐蝕與防護(hù)有著非常重要的意義。本文采用干濕交替循環(huán)腐蝕方法,分別模擬除冰鹽、NaHSO₃及除冰鹽+NaHSO₃交替作用等三種西北地區(qū)典型的腐蝕環(huán)境,通過(guò)掃描電鏡（SEM）和激光掃描共聚焦顯微鏡（LSCM）觀察腐蝕形貌,并結(jié)合使用XRD和電化學(xué)工作站對(duì)銹層組成和電化學(xué)特性進(jìn)行表征,得到以下結(jié)論:1.在除冰鹽環(huán)境中,無(wú)縫隙試樣在整個(gè)腐蝕周期中的腐蝕失重始終大于含縫隙試樣的總腐蝕失重;無(wú)縫隙試樣的銹層疏松多孔,腐蝕產(chǎn)物主要為α-... 

【文章來(lái)源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：60 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

大氣腐蝕速率與金屬表面水膜厚度的關(guān)系

腛2濃差[46,47]，M+濃差[48]，Cl-濃差[49]及PH的差異[50]等。但是目前還沒有相對(duì)統(tǒng)一的機(jī)理來(lái)解釋縫隙內(nèi)外的“差異”。1967年，M．G．Fontana[51]等人提出了縫隙閉塞區(qū)自催化加速理論，該理論認(rèn)為縫隙腐蝕主要包括兩個(gè)階段(如圖(1.2))。第一階段，縫隙內(nèi)、外均勻地發(fā)生金屬的溶解和氧氣的還原反應(yīng)，隨著腐蝕產(chǎn)物的生成，導(dǎo)致縫內(nèi)處于貧氧狀態(tài)，從而形成閉塞區(qū)。隨后進(jìn)入第二階段，閉塞區(qū)內(nèi)金屬離子大量積累而無(wú)法向外擴(kuò)散，由于電泳作用，吸引大量Cl-向內(nèi)遷移，造成金屬離子的水解并導(dǎo)致局部酸化，促進(jìn)縫隙閉塞區(qū)自催化。圖1.2縫隙腐蝕自催化閉塞電池理論示意圖2．IR降理論早在1972年，Pickering等[52-54]提出的IR降理論認(rèn)為閉塞區(qū)內(nèi)電位降是加速金屬溶解的主要因素，這與成分變化理論有所不同。圖1.3為縫隙腐蝕發(fā)生的IR降機(jī)理示意圖，縫內(nèi)的電流流向縫外是從極窄的縫隙中通過(guò)的，縫隙中的溶液具有較大的電阻，引起較大IR降，迫使縫內(nèi)金屬的電位從鈍化區(qū)進(jìn)入活性溶解區(qū)，從而引發(fā)縫內(nèi)腐蝕。圖中I為縫隙內(nèi)金屬溶解電流的累計(jì)值，R為電解質(zhì)通道的

工程碩士學(xué)位論文7電阻，△Φ*為縫口處和極化曲線上鈍化活化轉(zhuǎn)化區(qū)之間的電位差，IR>△Φ*擴(kuò)為縫隙腐蝕開始和穩(wěn)定化的條件。在縫隙腐蝕的誘導(dǎo)期IR<△Φ[55]，而縫隙腐蝕進(jìn)入發(fā)展期時(shí)，酸化[56]，縫口尺寸的變化[57,58]，溫度變化[59,60]等都可以使得IR>△Φ。IR降理論可作為解釋縫隙腐蝕發(fā)生發(fā)展的統(tǒng)一機(jī)理。此后，研究者們[61]也展開了大量研究。圖1.3縫隙腐蝕IR降理論示意圖1.3.3縫隙腐蝕的影響因素縫隙腐蝕發(fā)生的與很多因素有關(guān)，可能是內(nèi)部因素，如縫隙的形狀和尺寸，也可能是外部因素，如溫度，腐蝕介質(zhì)等。1．幾何形狀的影響縫隙的幾何形態(tài)、寬窄和深淺及縫隙內(nèi)外面積比等，對(duì)縫內(nèi)外物質(zhì)的交換、電位的高低變化和宏觀腐蝕電池有效性都有至關(guān)重要的作用�？p內(nèi)外金屬在腐蝕介質(zhì)中構(gòu)成腐蝕電流，縫內(nèi)金屬為陽(yáng)極，縫外金屬為陰極。在縫隙外金屬表面上發(fā)生的“大陰極”還原反應(yīng)對(duì)縫隙微區(qū)的“小陽(yáng)極”溶解反應(yīng)有很大促進(jìn)作用。2．環(huán)境因素的影響環(huán)境因素對(duì)縫隙腐蝕的影響包括溶解O2量、電解質(zhì)濃度、溫度、PH和Cl-濃度等。溶液中溶氧量增加，加速了縫外陰極反應(yīng)，縫內(nèi)腐蝕速率隨之增大。溶液呈酸性時(shí)，陰極發(fā)生的是析氫反應(yīng)，此時(shí)對(duì)氧的影響很校溶液溫度對(duì)縫隙腐蝕的影響較為復(fù)雜，縫隙腐蝕在高溫下發(fā)生造成的危險(xiǎn)性較大；縫隙腐蝕溫度到達(dá)臨界值(CCT)后更易于發(fā)生縫隙腐蝕。流速的影響可分為兩種情況，其一是當(dāng)流速加大時(shí)，縫隙外溶液中的氧含量隨之升高，則縫隙腐蝕速度加快；其二是當(dāng)流速大到足以沖刷掉沉積物時(shí)，則降低了縫隙腐蝕敏感系數(shù)。降低PH值，只要縫隙外部金屬仍處于鈍化狀態(tài)，則縫隙腐蝕量增加。有的研究表明，SO42-和NO3-等陰離子可緩解縫隙腐蝕發(fā)生的程度，但具體影響要受到離子含量和其氯離子含量的比率控制。3．合金


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