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耐候鋼的耐點蝕性行為特點有哪些
發布者:不鏽鋼管廠(www.osunblock.com.cn) 發布時間:2020/3/1 閱讀:336

  海洋大氣中存在的主要腐蝕介質是氯離子,而氯離子對耐候鋼腐蝕的作用之一是引發耐候鋼發生點蝕,從而進一步導致耐候鋼的全麵腐蝕。圖為Q235鋼和耐候鋼在3.5%NaCl溶液中測得的電位-電流曲線。當極化曲線中對應的陽極極化電流密度達到100μA/cm2時對應的電位定為點蝕電位,根據極化曲線可得出鋼的點蝕電位,如表所示。在含氯離子環境中,鋼中夾雜物是點蝕誘發的主要原因,未加稀土的1#鋼和Q235鋼中存在大量的長條狀的MnS夾雜物和鏈狀的矽鋁酸鹽夾雜,使得兩種鋼在3.5%NaCl溶液中的點蝕電位都比較低,耐點蝕能力都較差。加了稀土以後使得2#和3#鋼的點蝕電位明顯正移,說明稀土元素的加入提高了耐候鋼的耐點蝕能力,降低了稀土耐候鋼發生點蝕的敏感性。稀土耐候鋼中夾雜物主要為細小球狀稀土夾雜,與長條狀的MnS夾雜物和鏈狀的矽鋁酸鹽夾雜相比,這種夾雜物與鋼基體之間的電位差小,其點蝕誘發敏感性降低。對於4#鋼來說,加入的稀土元素不能對其中的有害夾雜物達到完全改性的作用,鋼中還存在大量長條狀MnS夾雜物和尺寸較大的矽鋁酸鹽夾雜,夾雜物誘發點蝕的能力較強,導致點蝕電位較負。因此,在海洋大氣環境下,稀土元素能改善鋼中夾雜物的性質,降低了夾雜物誘發點蝕的能力,同時鋼液的潔淨度對耐候鋼的耐點蝕性也有一定影響。

 

   通過測試試驗鋼在3.5%NaCl溶液中的阻抗譜隨浸泡時間的演變情況,研究了鋼在腐蝕介質中點蝕的發展過程。圖為1#、2#鋼在3.5%NaCl溶液中浸泡不同時間的交流阻抗圖。可知,兩種耐候鋼在腐蝕的初期階段圖譜的低頻區域均出現了實部的電感收縮現象,其原因可能是準備好的耐候鋼在大氣環境中表麵形成了少量的腐蝕產物,阻礙了溶液中的Cl-到達基體表麵,此時正處於點蝕的誘導期。隨著時間的延續,容抗弧的跨度增大,譜圖中的電感收縮現象逐漸消失,說明穩定的點蝕逐漸生成。隨著點蝕的不斷生成,蝕孔處的腐蝕產物逐漸積累。到了腐蝕後期時,蝕孔處的腐蝕產物逐漸積累,產物間產生的內應力使其形成的保護層逐漸瓦解,鏽層破裂離開電極表麵,容抗弧的跨度減小。根據阻抗譜的變化,可知整個腐蝕過程分為點蝕誘發期、點蝕發展期、腐蝕中期及腐蝕後期。


  對實驗鋼進行極化曲線的測試,當極化曲線中的陽極極化電流達到100μA/cm2或極化曲線出現拐點(對應的電位Eb100即為點蝕電位)時,停止試驗,在掃描電鏡下分析實驗鋼極化後的微觀腐蝕形貌,並對誘發點蝕的夾雜物進行成分分析。綜合Q235、1#、3#鋼極化誘發點蝕後的微觀腐蝕形貌圖,見圖,可看出,在1000倍的放大倍數下,Q235、1#、3#鋼點蝕坑的分布和大小有差異。在Eb100點蝕電位下,Q235的表麵已經發生了嚴重腐蝕,表麵出現了很多連續的腐蝕坑,腐蝕坑擴展範圍大,且坑內堆積了許多腐蝕產物。點蝕坑大小不均,形狀各異,腐蝕深度較大。在相同放大倍數下耐候實驗鋼表麵點蝕坑尺寸比Q235鋼的明顯要小。與1#普通Cu-P耐候鋼相比,3#鋼的點蝕坑分布均勻,尺寸和腐蝕深度較小。

 

  圖為1#鋼腐蝕坑形貌和成分分析,圖中淺色的條狀物為MnS夾雜物,夾雜物周圍已經形成明顯的腐蝕坑。隨腐蝕的進行,各腐蝕坑會逐漸擴展延伸,相互貫通形成大的腐蝕深溝,形成嚴重的局部腐蝕。圖為3#稀土耐候鋼的腐蝕坑微觀形貌圖和EDS成分分析。坑內未溶解的物質主要為稀土氧硫化物夾雜。在球狀夾雜物周圍形成圓形腐蝕坑。在本實驗條件下,鋼的初期腐蝕主要發生在夾雜物周圍的鋼基體位置,鋼中夾雜物與鋼基體有很大差異,夾雜物易引起周圍的鋼基體發生晶格畸變,熱穩定性差,活性增強。夾雜物與鋼基體的電極電位差使得腐蝕電池形成,局部點蝕發生。夾雜物的類型和尺寸會對點蝕產生很大的影響,夾雜物長寬比大,處於活性狀態下的鋼基體麵積較大,容易誘發點蝕,有研究表明複相夾雜物中曲率小的夾雜物優先溶解。在Q235和1#鋼中,可看到,長條MnS、鏈狀或尖角形Al2O3和矽鋁酸鹽等夾雜物,MnS、Al2O3等夾雜物的電極電位高,在金屬腐蝕過程中起到了陰極的作用,易誘發點蝕。且長條狀或鏈狀的夾雜物長寬比要比3#鋼中的球形夾雜物大很多,從而使得夾雜物周圍的鋼基體發生大麵積溶解形成腐蝕深坑。這樣就易引起鋼基體的不均勻腐蝕,腐蝕坑較深,生成的腐蝕產物間的內應力大,使得鏽層在後期生成的過程中需要通過裂紋的產生和生長來消除內應力,導致生成的鏽層中裂紋較多。加入稀土元素的3#鋼,其主要夾雜物為小球狀的稀土夾雜,雖然稀土夾雜物的電極電位也比鋼基體的高,但稀土夾雜物的導電性差,很難起到活性陰極的作用,不易成為點蝕的誘發源。而且細小球狀的夾雜物的長寬比最小,處於活性狀態下的鋼基體較少,形成尺寸小較淺的腐蝕坑。稀土耐候鋼中改性後的夾雜物不易引發點蝕,鋼基體的腐蝕趨向均勻,生成的腐蝕產物間的內應力小,產生的裂紋較少,生成的鏽層更致密。因此,稀土元素的加入使得耐候鋼中易誘發點蝕的長條MnS和大尺寸的矽鋁酸鹽夾雜變質為球狀稀土夾雜,夾雜物誘發點蝕更加困難,提高了耐候鋼的耐點蝕能力。且球狀夾雜物誘發的點蝕坑更加細小均勻,有利於腐蝕後期致密鏽層的生成,起到了提高鋼耐蝕性的作用。


  普通Cu-P耐候鋼和Q235鋼中存在的夾雜物一樣,都為長條狀MnS、尖角或鏈狀的氧化物。耐候鋼中加入適量稀土以後,夾雜物變性為細小球狀的稀土夾雜物。對於高氧硫稀土耐候鋼,稀土元素不能對鋼中的夾雜物達到完全改性作用,鋼中仍存在大量長條MnS和大尺寸的矽鋁酸鹽夾雜。普通Cu-P耐候鋼和Q235鋼都易誘發點蝕,點蝕電位較低。加入稀土元素後,點蝕電位正移,提高了稀土耐候鋼的耐點蝕能力。稀土元素的加入使得耐候鋼中易誘發點蝕的長條MnS和大尺寸的矽鋁酸鹽夾雜變質為球狀稀土夾雜,夾雜物誘發點蝕更加困難,提高了耐候鋼的耐點蝕能力。且球狀夾雜物誘發的點蝕坑更加細小均勻,有利於腐蝕後期致密鏽層的生成,起到了提高鋼耐蝕性的作用。

 
 

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