X80钢在干湿交替阴极电位下的应力腐蚀行为

通过电化学和慢应变速率拉伸试验,研究了X80钢在干湿交替海洋环境中不同阴极电位下的应力腐蚀开裂(SCC)机理。结果表明:-850 mV电位降低了钢的腐蚀电流密度,电流密度随外加电位的减小而增大,由于应变的作用,阴极保护效果逐渐降低。与不加电位相比,钢在-850 mV电位下的SCC敏感性降低了14.28%,而在-1200 mV电位下的敏感性提高了71.42%,从韧性断裂转变为脆性断裂。外加电位的保护作用是通过抑制钢的阳极溶解来实现的,随着电位的降低,引发剧烈的析氢反应,导致SCC敏感性升高。

干湿交替环境下材料腐蚀行为研究进展

随着海洋资源的开发与利用,干湿交替环境下材料的腐蚀与防护越来越受到关注。在浪花飞溅区、潮差区、含有腐蚀性介质的大气环境中、使用除冰盐/融雪剂的设施和建筑、干湿交替区域的钢筋混凝土结构以及干湿交替砂土环境中,材料长期经受含水腐蚀性介质随温度和湿度变化引起的干湿交替循环作用,其腐蚀行为与干燥及全浸环境中有所不同。本文综述了干湿交替环境下国内外研究现状与进展,包括多种材料在不同干湿交替环境下的腐蚀行为、腐蚀影响因素、腐蚀试验方法等,以期为材料的研究与应用提供一定的理论经验。

干湿交替微液滴模拟加速腐蚀试验装置的建立

设计了一套模拟大气环境中微液滴形成薄液膜现象的装置,用于模拟和研究金属在大气环境中的腐蚀过程和腐蚀机理,实现了在室内模拟外界大气环境、快速评价金属材料在大气环境中的腐蚀行为和腐蚀机理的目的.

干湿交替与水饱和条件下轮南壤土中X80钢焊管的腐蚀行为

选择取自轮南油田的壤土作为腐蚀介质,在干湿交替和水饱和条件下对X80钢焊管进行室内模拟腐蚀试验,对比研究了母材和焊缝试样的腐蚀速率、腐蚀形貌和腐蚀产物。结果表明:试验钢在干湿交替条件下的腐蚀速率是水饱和条件下的2~48倍,且母材比焊缝更耐蚀;母材和焊缝试样在水饱和环境下均以轻微的全面腐蚀为主,在干湿交替条件下呈现土壤板结形貌,存在大量腐蚀坑;水饱和条件下,母材表面腐蚀产物内层薄且致密,外层分散出现龟裂,焊缝表面腐蚀产物内层已出现龟裂;干湿交替条件下,母材和焊缝表面腐蚀产物均存在裂缝。

盐水入侵与干湿交替共同作用下船闸金属结构腐蚀特征研究

河口船闸金属结构服役于盐水上溯入侵及船闸在运行过程中由于频繁灌泄水而产生的高频干湿交替腐蚀环境,船闸金属结构(闸阀门、系船设施等)在该特殊环境下的腐蚀特征尚未知。通过开展盐水高频干湿交替下钢试样腐蚀试验,分析不同氯盐浓度、干湿制度下钢试样腐蚀形貌、腐蚀速率的变化规律。在此基础上,开展聚氨酯、环氧煤沥青、氯化橡胶防腐涂料在该特殊腐蚀环境下的适应性研究。结果表明:盐水高频干湿交替作用会显著加速钢材的腐蚀速率,其加速程度随干燥时间的增大有所减小;碳钢在盐水高频干湿交替环境中的腐蚀速率为淡水环境的5.0~6.0倍,为海洋潮汐环境的1.5~2.0倍。根据各类防腐涂料在上述特殊腐蚀环境下的宏观形貌及附着力指标实测值,结合技术经济分析,建议采用氯化橡胶类涂料作为河口船闸金属结构的防腐材料。

09CuPCrNi耐候钢干湿交替加速腐蚀的锈层结构与形成机理

对09CuPCrNi耐候钢干湿交替加速腐蚀后的锈层进行观察与分析,探讨了锈层的形成机理。结果表明,09CuPCrNi钢干湿交替加速腐蚀的锈层包括紧贴基体的致密内锈层和疏松的外锈层两部分。随着腐蚀周期的增加,内锈层增厚,而且更为致密。通过对比锈层中各物相的含量分析,发现γ-Fe2O3在内锈层中的含量高于外锈层,这是内锈层比外锈层更加致密的原因。同时,内锈层中Cu、P、Cr等元素明显富集,可使其更容易形成相对稳定的γ-Fe2O3相。

桥梁用耐候试验钢在中性干湿交替环境中的腐蚀行为

在3.5%NaCl中性干湿交替环境中,对高性能桥梁用耐候试验钢和其对比材料09CuPCrNi-A钢开展腐蚀试验,探讨其在模拟海洋大气环境下的初期腐蚀动力学曲线趋势及其腐蚀规律;利用扫描电子显微镜和能谱仪分析在腐蚀试验初期的不同阶段,高性能桥梁用耐候试验钢和其对比材料试样的表面形貌及微区成分,从而探讨它们在此种环境下的腐蚀反应历程。

干湿交替对砂岩力学特性影响的试验研究

由于地下水位的升降等原因,岩体经常处于干湿交替状态,这对岩体工程的长期稳定性不利。以红砂岩为研究对象,进行了干燥-饱水干湿交替作用后的常规单轴和三轴压缩试验研究,获得了砂岩应力-应变曲线,分析了其变形破坏特征。相对于没有经过干湿交替作用的干燥试件,经过不同次数的干燥-饱水交替作用后,砂岩的弹性模量、单轴和三轴抗压强度、黏聚力、内摩擦角等都有不同程度的降低。各力学指标的总体变化趋势是在第1次饱水之后均有较大幅度的下降,此后,随着干湿交替作用次数增加其降低的幅度逐渐减小,干湿交替作用使岩石的延性增强。在围压作用下,砂岩的峰值强度均随着围压的增大而增大,干燥试件强度的围压效应要比多次干湿交替作用后的试件显著。

管线钢在干湿交替环境下的腐蚀

在模拟土壤的NS4溶液中,采用腐蚀失重、极化曲线和产物形貌观察等方法研究了X80钢在干湿交替环境下的腐蚀行为。结果表明,腐蚀速率随干/湿交替时间比降低先增加后减小,当干/湿交替时间比为9h/15 h时,腐蚀速率最高,为全浸腐蚀速率的1.8倍;在此条件下,腐蚀速率随pH值增大而降低;随着Cl^-浓度增大,腐蚀速率先降低后增加;采用灰关联度法分析影响间浸腐蚀的因素排序为干/湿交替时间>pH值>Cl^-浓度。

N80钢模拟全浸区和干湿交替试样的腐蚀行为

利用SEM和XRD对锈层的腐蚀形貌和腐蚀产物组成进行观察和分析,研究了N80裸钢和模拟全浸区腐蚀试样及模拟干湿交替腐蚀试样在两种海水介质中的极化行为。结果表明,干湿交替腐蚀阴极过程溶解氧还原的极限扩散控制特征基本消失,而受腐蚀产物还原为主的电荷传递控制。N80钢干湿交替腐蚀电流不仅包括钢自身的腐蚀电流,还包括腐蚀产物的氧化还原电流,导致了N80钢模拟干湿交替的腐蚀速率远大于全浸区腐蚀速率。

海洋干湿交替环境下电偶腐蚀及其研究方法进展

主要分析了海洋干湿交替环境下干湿比、间浸频率、盐分浓缩、腐蚀产物等因素对电偶腐蚀的影响。简单介绍了电偶腐蚀研究方法如浸泡法、电化学实验法,以及近年来电偶腐蚀研究新技术,指出电偶腐蚀研究中面临的问题并对今后电偶腐蚀研究方向进行展望。

微液滴现象与大气腐蚀Ⅲ．干湿交替下微液滴的扩展行为

采用在线显微技术考察了25℃、相对湿度50%和90%的干湿交替作用下,有无外部极化时微液滴的形成和扩展规律。结果表明,没有施加外部极化,干湿循环次数对微液滴的形成和扩展影响不大。在极化状态下,随着干湿循环的进行,微液滴覆盖区交替收缩和扩张,极化电流和极化电阻发生脉冲性变化,极大极化电流随干湿交替次数的增加而递增,极大极化电阻则随干湿交替的进行而减小。在干湿交替作用下,微液滴的扩展与腐蚀电流之间相互影响、相互促进。

低合金高强度耐候钢在干湿交替环境下模拟工业大气的腐蚀行为研究

对低合金高强度07MnVTiNb耐候钢的耐工业大气腐蚀性能进行了研究。介绍了07MnVTiNb耐候钢在干湿交替过程中的腐蚀行为。利用扫描电镜观察了试样表面的腐蚀形貌。采用电化学工作站对07MnVTiNb钢的电化学腐蚀特征进行了分析。测量了动电位极化曲线、交流阻抗。结果表明:07MnVTiNb钢在工业大气环境中的腐蚀为均匀腐蚀,腐蚀速率随时间的延长而呈减小趋势,试样的动电位极化曲线电流密度逐渐增大。α-FeOOH的生成表明腐蚀后期的锈层致密性良好。

干湿交替环境下膨胀土变形试验研究

干湿交替环境下,膨胀土具有反复湿胀干缩变形的特性,容易引起工程建筑物的变形破坏。以南宁地区的击实膨胀土为研究对象,通过室内试验揭示膨胀土在干湿交替环境中的变形规律,探讨了体积变形参数、初始切线模量与循环次数的关系,并对试样绝对残余体变率与初始切线模量的关系进行了分析。研究结果表明:试样的绝对残余体变率随干湿循环次数的增加而递增,但相对残余体变率却逐渐减小,体积变形量稳定时所需循环次数均随含水率变化幅度的增加而递减。

利用IRAS研究锌表面在湿干交替条件下的腐蚀行为

设计了一套原位红外反射吸收电池 ,可以研究Zn在干湿交替条件下的腐蚀过程和溶液在Zn表面的挥发过程 ,结果表明溶液在Zn表面的挥发主要有三个阶段 .局部Zn表面在 1%NaCl溶液中浸泡 1h后在湿度为 5 0 %的净化空气中干燥 2 3h的周期性湿干交替试验 ,腐蚀产物主要是ZnO ,腐蚀产物的量在初期随着周期 (d)的增大而线性增加 .在 2 3h的干燥过程中 ,Zn的腐蚀速率随着干燥时间的增加而降低 .

加速老化及腐蚀试验对混凝土涂层耐久性的影响研究

为模拟东海环境对混凝土涂层耐久性的影响,设计了单因素和多因素耦合等加速老化及腐蚀试验,从微观、宏观层面分析涂层的耐久性变化及劣化机理,定量评价涂层的防护效果。结果表明:涂层的劣化现象主要为失光、变色、剥落以及出现微孔和裂纹,但在不同试验中的腐蚀现象不同。环氧聚硅氧烷涂层抗光老化性及抗热振性较差,在多因素耦合和高低温交变试验中易产生微孔和裂纹,但在干湿循环试验中耐久性最好;丙烯酸聚氨酯涂层在干湿循环试验中因氨基酸基团等分子链降解较严重,在缺陷处涂层剥落,保色性最差;氟碳涂层各项性能较稳定,抗热振性最好,附着力最高。干湿循环试验70 d后,电通量为0,涂层对混凝土仍具有良好防护效果。

干湿交替环境下黄土边坡坡表变形演化规律模型试验

黄土地区一般为干旱半干旱区,在此环境下发育的黄土常具有疏松多孔、对水敏感的特性,使得黄土边坡坡表在降雨-干燥循环下很容易发生破坏。设计了可控降雨强度和干燥强度的模型箱;介绍了光纤光栅(FBG)传感器的基本原理;封装了适用于坡表变形监测的FBG传感器;按照实际工程坡高比,以模型比尺1∶100堆填了黄土边坡模型;模拟了干湿循环次数和幅度对边坡坡表变形的影响。实验结果分析表明:干湿循环过程中,在重力、渗透力等的作用下,坡面开始承受较大的拉应变,后逐渐转变为压应变。在经过几个循环后,坡面发生较大的变形,表明黄土边坡在破坏时存在一个关键节点;干湿循环次数与幅度均会对黄土边坡坡面产生比较严重的影响,随着循环次数的增加,边坡坡面向下滑动的趋势增大,多次低幅度的干湿循环会使边坡发生缓慢的变形,高幅度的干湿循环会使边坡发生比较急剧的变形;FBG能够适用于黄土边坡坡面的监测,在实际工程中的应用还需要进一步研究。

X80钢在干湿交替与水饱和哈密土壤环境下的腐蚀行为

目的揭示X80钢在干湿交替与水饱和哈密土壤环境下的腐蚀行为与规律。方法采用失重实验和电化学测试分析腐蚀速率与阴阳极电化学过程的变化规律,利用金相分析观察母材和焊缝的组织特征,通过SEM、EDS、XRD等微观分析手段观察腐蚀产物形貌、元素含量与物相组成,从而研究干湿交替与水饱和土壤环境对X80钢腐蚀行为的影响。结果X80钢在干湿交替环境下的腐蚀速率是水饱和下的2~3倍,其在干湿交替与水饱和哈密土壤环境下的腐蚀产物物相均由Fe3O4、FeOOH、FeS所构成。X80钢在干湿交替环境下,表面的腐蚀产物膜出现大量凹坑与裂隙,使O2在试样表面分布不均,形成氧浓差电池,并且该凹坑与裂隙有利于腐蚀性离子进入,加剧局部腐蚀。在同一环境下,由于焊接接头各区域组织差异引起的微电偶腐蚀,X80钢焊缝的腐蚀速率明显高于母材。结论干湿交替环境与土壤中大量存在的Cl−显著加速了X80钢母材及焊缝的局部腐蚀,且X80焊缝耐蚀性明显低于母材,其腐蚀机理均为氧浓差电池和局部腐蚀自催化效应共同作用,腐蚀形态也由以全面腐蚀为主(水饱和环境)转变为以点蚀+溃疡状腐蚀为主(干湿交替环境)。

干湿交替环境状态对碳钢海洋腐蚀行为的影响

目的研究干湿交替海水环境对碳钢腐蚀速率的影响。方法以青岛小麦岛海域海水为试验介质,使用周期间浸设备,以60 min为一个循环,在浸没/干燥时间分别为10 min/50 min、20 min/40 min、30 min/30 min三种不同干湿比的干湿交替条件下,对碳钢试片和电化学试样分别试验3、7、14、21、28 d后取出。通过失重法和电化学测试方法,研究了腐蚀速率的变化情况,使用X射线衍射仪(XRD)、能量色散谱仪(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)分别研究了腐蚀产物成分、腐蚀产物形貌和除锈后的腐蚀形貌。结果失重法和电化学方法表明,碳钢在三种干湿比条件下的腐蚀速率为全浸条件下的3~8倍,且碳钢的腐蚀速率随着干湿比的增大而增大,但是增大的幅度越来越小。随着干湿比的增大,碳钢表面生成的锈层变薄,腐蚀产物中γ-FOOH和氧的含量升高,Fe_3O_4的含量降低。结论干湿交替环境的干湿比越大,对碳钢腐蚀的加速作用越显著,且这一加速作用存在极大值。

含钇AZ91镁合金在连续浸泡与干湿交替环境中的腐蚀行为

研究添加不同含量稀土钇(Y)的AZ91镁合金在连续浸泡及干湿交替腐蚀环境中的腐蚀行为。结果表明:添加稀土Y的AZ91镁合金,腐蚀形貌转变为"丝状"腐蚀;在连续浸泡溶液环境中,腐蚀沿着同一条"丝"发展。而在干湿交替腐蚀环境中,腐蚀主要在湿环境下产生和发展,在干环境下停滞。重新置入湿环境时,旧的腐蚀"丝"不会明显发展,而会形成新的腐蚀"丝",镁合金表面"丝状"腐蚀数量随干湿交替循环腐蚀次数增加而增多。"丝状"腐蚀形貌的形成是由于稀土添加降低了Al元素在晶界上的分布,使得表面析氢腐蚀不易受到阻碍,腐蚀以"腐蚀丝"末端持续析氢向前发展。电化学阻抗测试结果表明:干湿交替腐蚀环境中的电荷转移电阻明显低于连续浸泡环境中对应的电荷转移电阻,这是因为干湿交替过程中,薄液膜的存在延长了镁合金的析氢时间,而干环境的干燥作用破坏了镁合金表面膜的完整性。