本文關(guān)鍵詞：不同Ni含量的耐候鋼在模擬高濕熱海洋環(huán)境下的腐蝕行為研究

  更多相關(guān)文章： 高濕熱海洋大氣環(huán)境 耐候鋼 Ni元素 銹層 電化學(xué)

【摘要】：與鄉(xiāng)村大氣環(huán)境及工業(yè)大氣環(huán)境相比,海洋大氣環(huán)境更加復(fù)雜、惡劣、且氯離子濃度較高。南海的海洋大氣環(huán)境不但氯離子濃度較高,而且還具有高濕、高熱、強(qiáng)輻射等特點(diǎn)。因此,普通碳鋼及低合金鋼在海洋大氣環(huán)境下并沒有得到良好的使用。隨著國家對海洋工程用鋼的日益重視,對海洋大氣環(huán)境下使用的低合金結(jié)構(gòu)鋼提出了更高的耐蝕要求。通過添加Ni、Cu、Cr等合金元素能夠提高耐候鋼的耐大氣腐蝕性能,因此建立新型的耐候鋼合金體系成為研究海洋工程用鋼的方向。這對我國的海洋工程建設(shè)及國防科技事業(yè)都有著極其重要的意義。早期研究表明,在鋼中添加合金元素Ni能使其自腐蝕電位正移,穩(wěn)定性增加。Ni元素能夠在銹層中富集,細(xì)化銹層晶粒并增加其致密性。同時Ni還能促進(jìn)內(nèi)銹層中納米級、超順磁性的α-FeOOH的形成,使銹層具有保護(hù)性從而阻擋氯離子的透過。因此在鋼中添加Ni元素對改變耐候鋼的耐海洋大氣腐蝕性能具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。但由于Ni元素的價格較為昂貴,前期的研究對不同Ni含量尤其是較高Ni含量耐候鋼的耐蝕性缺乏比較和論述,因而開展Ni元素對耐候鋼在海洋大氣環(huán)境下耐蝕性影響的研究具有一定的價值。本文通過實(shí)驗室周期浸潤加速腐蝕試驗?zāi)M高濕熱海洋大氣環(huán)境,研究了Ni元素對低碳結(jié)構(gòu)鋼耐蝕性能的影響。并通過改變不同的試驗條件,探究相關(guān)環(huán)境因子對不同Ni含量耐候鋼耐蝕性能的影響。并借助掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射分析(XRD)及電化學(xué)方法探討腐蝕機(jī)理及銹層形成及失效機(jī)制。周期浸潤加速腐蝕試驗結(jié)果表明,隨著Ni含量的增加,試驗鋼的腐蝕速率呈逐漸降低趨勢。經(jīng)96h周浸實(shí)驗,含Ni超過3%的試驗鋼耐蝕性較對比鋼提高了一倍。銹層XRD及SEM分析結(jié)果表明,試驗鋼的銹層物相均由Fe3O4,γ-FeOOH和γ-FeOOH組成,Ni能夠能使耐候鋼銹層的致密性增加,隨著鋼中Ni含量的增加,銹層中穩(wěn)定性保護(hù)銹層物相γ-FeOOH的比例增加且更為細(xì)化。電化學(xué)研究發(fā)現(xiàn)隨著Ni含量的增加,試驗鋼裸鋼的自腐蝕電位升高,帶銹鋼出現(xiàn)鈍化區(qū)寬化,鈍化電流密度減小,銹層電阻增大。不同C1-濃度環(huán)境模擬試驗結(jié)果表明,隨著C1-濃度的增大,試驗鋼的腐蝕程度增大,且不利于致密銹層的形成。不同輻照量模擬試驗結(jié)果表明,輻照對耐候鋼在海洋大氣環(huán)境下耐蝕性的影響較大,在半天輻照的條件下,試驗鋼的腐蝕速率最大,且呈直線增大的趨勢；在無輻照的情況下,試驗鋼腐蝕速率都呈現(xiàn)前期急劇增大后期趨于平緩的趨勢；在全天輻照的情況下,含Ni0.19%對比鋼的腐蝕速率仍呈直線增加的趨勢,而含Ni3%試驗鋼的腐蝕速率呈現(xiàn)先急劇增大后趨于平緩的趨勢。輻照有利于穩(wěn)定物相α-FeOOH的形成。
【關(guān)鍵詞】：高濕熱海洋大氣環(huán)境 耐候鋼 Ni元素 銹層 電化學(xué)
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG142.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-34
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 碳鋼及低合金鋼的大氣腐蝕機(jī)理13-18
• 1.2.1 大氣腐蝕的概念和分類13
• 1.2.2 鋼的大氣腐蝕過程13-18
• 1.3 影響碳鋼及低合金鋼大氣腐蝕的因素18-26
• 1.3.1 氣象因素對鋼鐵耐大氣腐蝕性能的影響18-19
• 1.3.2 環(huán)境因素對鋼鐵耐大氣腐蝕性能的影響19
• 1.3.3 合金元素對鋼鐵耐大氣腐蝕性能的影響19-23
• 1.3.4 銹層對鋼鐵耐大氣腐蝕性能的影響23-26
• 1.4 耐候鋼的特點(diǎn)及發(fā)展26-32
• 1.4.1 耐候鋼的含義26
• 1.4.2 耐候鋼的發(fā)展26-31
• 1.4.3 含Ni耐候鋼的發(fā)展現(xiàn)狀31-32
• 1.5 本課題的選題意義及研究內(nèi)容32-34
• 1.5.1 選題意義32-33
• 1.5.2 研究內(nèi)容33-34
• 第二章 試驗材料與試驗方法34-42
• 2.1 試驗材料34-35
• 2.2 試驗方法35-42
• 2.2.1 力學(xué)性能測試35
• 2.2.2 金相觀察35-36
• 2.2.3 耐大氣腐蝕性能試驗36-38
• 2.2.4 腐蝕產(chǎn)物的觀察與分析38
• 2.2.5 電化學(xué)測試38-42
• 第三章 試驗鋼的組織和性能42-50
• 3.1 試驗鋼微觀組織分析42-43
• 3.2 試驗鋼中的夾雜物分析43-46
• 3.2.1 夾雜物評級43
• 3.2.2 夾雜物的形貌和成分分析43-46
• 3.3 試驗鋼的力學(xué)性能46-48
• 3.3.1 沖擊韌性結(jié)果46-47
• 3.3.2 拉伸試驗結(jié)果47-48
• 3.4 本章小結(jié)48-50
• 第四章 Ni元素對低碳結(jié)構(gòu)鋼耐高濕熱海洋大氣腐蝕性能的影響.50-80
• 4.1 周期浸泡試驗腐蝕失重分析51-53
• 4.2 銹層分析53-60
• 4.2.1 銹層宏觀形貌54-55
• 4.2.2 銹層截面形貌55-57
• 4.2.3 銹層微觀形貌57-60
• 4.3 銹層物相分析60-62
• 4.4 電化學(xué)研究62-74
• 4.4.1 試驗鋼在0.05mol/L NaCl溶液中的極化曲線62-64
• 4.4.2 試驗鋼極化后的腐蝕形貌64-65
• 4.4.3 試驗鋼在0.05mol/L NaCl溶液中腐蝕過程的EIS表征65-74
• 4.5 探究較長時間周浸試驗后含Ni耐候鋼耐蝕性的變化規(guī)律74-78
• 4.5.1 周期浸泡試驗腐蝕失重分析74
• 4.5.2 銹層分析74-78
• 4.6 本章小結(jié)78-80
• 第五章 環(huán)境因素對耐候鋼耐蝕性能的影響80-98
• 5.1 Cl~-濃度對試驗鋼腐蝕行為的影響81-86
• 5.1.1 Cl~-濃度對腐蝕速率的影響81-82
• 5.1.2 C1~-濃度對銹層的影響82-85
• 5.1.3 Cl~-濃度對銹層物相的影響85-86
• 5.2 輻照對試驗鋼腐蝕行為的影響86-95
• 5.2.1 輻照對腐蝕速率的影響87-88
• 5.2.2 輻照對銹層的影響88-93
• 5.2.3 輻照對銹層物相的影響93-95
• 5.3 本章小結(jié)95-98
• 第六章 結(jié)論與展望98-100
• 6.1 結(jié)論98-99
• 6.2 展望99-100
• 致謝100-102
• 參考文獻(xiàn)102-110
• 附錄A：攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文目錄110

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