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。

钢筋石笼筋材在干湿循环盐环境中的腐蚀行为研究

为了探究钢筋石笼筋材在干湿循环盐环境中的抗腐蚀性能,采用干湿循环加速腐蚀试验,研究了HPB300普通钢、NH400耐候钢及NS142、NS3362种耐蚀钢在干湿循环盐雾[5%(质量分数)NaCl溶液]腐蚀环境下的失效行为。通过腐蚀失重法、XRD、SEM和电化学测试等方法研究了4种钢在干湿循环盐溶液介质中的腐蚀速率变化规律、物相、形貌结构及其电化学特性,对比分析了4种钢在模拟加速环境中的耐蚀性能及力学性能变化。结果表明:在5%NaCl溶液腐蚀介质中加速循环105周期后,HPB300钢和NH400钢的腐蚀速率显著高于NS142和NS336,且自腐蚀电位更负;经加速腐蚀试验后,HPB300钢的抗拉强度已经无法满足钢筋石笼筋材的应用要求,但NH400、NS142、NS336的抗拉强度仍满足服役条件。因此,NS142及NS3362种耐蚀钢更适合应用于盐雾腐蚀环境下钢筋石笼的筋材。

热浸镀锌和热浸镀铝锌彩钢板的Prohesion(干湿交替混合盐雾试验)试验的对比与研究

针对热浸镀锌和热浸镀铝锌彩钢板进行了Prohesion(干湿交替混合盐雾试验)试验对比与研究,介绍了名为MebonProhesion(干湿交替混合盐雾试验)的加速腐蚀的试验方法。该试验使用浓度为0.35%硫酸铵和0.05%氯化钠的混合溶液,在特定温度下喷雾、干燥并周期循环。试验结果表明,这种试验方法能比较好的反映出不同基板的彩钢板在该盐雾条件下不同的腐蚀变化。

酸性盐腐蚀球墨铸铁管连接件抗弯性能试验

为了探究酸性氯盐腐蚀条件下的法兰连接球墨铸铁管受弯性能的变化规律,采用酸性NaCl溶液对法兰连接球墨铸铁管通过干湿交替处理后进行受弯试验,对腐蚀试件的极限承载力、屈服弯矩和极限弯矩、应变等方面与标准件进行对比分析.结果表明:干湿循环腐蚀后,球墨铸铁管连接件极限弯矩与屈服弯矩的比值随着干湿循环次数的增多而变小,约在1.2~1.4之间;经100次的干湿循环腐蚀,球墨铸铁法兰管连接件的极限承载力下降了35.13%.经酸性氯盐干湿循环处理后的球墨铸铁管更容易在法兰盘与管体的连接处发生脆性破坏.

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 .

盐雾环境下基于Weibull分布的钢筋混凝土腐蚀劣化行为

针对西部地区大气环境下钢筋混凝土病害严重问题,模拟当地腐蚀环境,设计盐雾与烘干相结合的室内加速腐蚀试验,采用电化学参数和混凝土损伤度表征钢筋混凝土的腐蚀劣化规律;基于Weibull分布函数建立钢筋混凝土在盐雾环境下的劣化模型,并进行竞争失效分析.结果表明:在盐雾干湿循环作用下,钢筋混凝土保护层及内部钢筋的耐腐蚀性均呈现出先强化后劣化的变化趋势;Weibull分布函数可以有效地描述钢筋混凝土在盐雾环境下的性能劣化过程;在盐雾干湿循环前期,混凝土损伤度比腐蚀电流密度更为敏感,而在后期,腐蚀电流密度为钢筋混凝土劣化的主导因素.

Q345钢与贝氏体耐候钢盐雾腐蚀产物研究

对Q345钢和两种不同成分的低碳贝氏体耐候钢在5%的NaCl溶液中模拟海洋大气环境进行了盐雾干湿交替腐蚀试验。采用扫描电镜和X射线衍射仪对钢的腐蚀形貌、锈层截面和腐蚀产物进行了观察和分析。结果表明:主要腐蚀产物相同,均为Fe+3O(OH)、FeO(OH)及Fe3O4,但腐蚀产物的致密程度和锈层厚度明显不同,这主要是由于合金元素含量不同导致的。

SY/Q—0.75湿热盐雾试验箱性能

介绍SY/Q—0.75型湿热盐雾试验箱的结构、工作原理、按GB5170·5—85标准进行性能检测的情况及该设备在一年来使用的情况和特点.

环境试验设备参数测量──盐雾交变试验设备

分析盐雾交变试验设备的功能和实际使用情况,得出其参数测量可依据的相关标准。基于盐雾污染影响干湿球法测量湿度的事实,提示湿度测量时应注意盐雾污染。分析干湿球系数对干湿球法测量湿度的影响和通风速度对干湿球系数的影响,提示对采用自然空气对流恒温恒湿的盐雾交变试验设备的湿度测量,注意干湿球系数A值对湿度测量的影响。同时,对空气自然对流的干湿球湿度表的干湿球系数A值的标定,提出一种简易的方法。

天冬聚脲涂层体系的防腐蚀性能

制备了以天冬聚脲涂料为面漆的重防腐蚀涂层体系,开展了循环盐雾试验、氙灯老化加速试验及吸水率测试。通过形貌观察、能谱分析、电化学测试、涂层厚度及附着力测试等,研究了该涂层体系的防腐蚀性能及腐蚀老化规律。结果表明:天冬聚脲面漆配套以重防腐蚀底漆和中间漆,涂层的耐盐雾腐蚀和光老化性能优异,附着力良好,吸水率低,可有效抵御湿热盐雾大气环境影响,有效防护金属基体。

伶仃洋大桥锌-铝-稀土合金镀层钢丝腐蚀-疲劳耦合试验研究

深中通道伶仃洋大桥主缆采用∅6 mm 2060 MPa锌-10%铝-稀土合金镀层钢丝,为了解腐蚀-疲劳耦合作用对该类型钢丝疲劳寿命的影响,对其进行试验研究。在钢丝试样常规疲劳试验的基础上,结合伶仃洋大桥主缆的承载特征和海洋环境下的服役特点,对腐蚀疲劳试验的方法进行比选,最终采用了干湿交替腐蚀-疲劳循环耦合试验的新方法,研究不同应力变幅下主缆钢丝的腐蚀疲劳寿命、腐蚀状态及断口形态。结果表明:由于腐蚀和疲劳循环耦合作用,∅6 mm 2060 MPa锌-10%铝-稀土合金镀层钢丝抗疲劳性能有所降低,其疲劳应力变幅越大,疲劳循环次数降低幅度越大。当应力变幅为360 MPa时,在相当于4倍以上常规热镀锌钢丝盐雾腐蚀试验时间的腐蚀下,钢丝表面锈蚀超过30%,其应力循环次数为197万次,接近200万次。

模拟大气环境中加速镁合金电偶腐蚀的研究

研究了压铸镁合金AZ91D分别与黄铜、铝合金、316L不锈钢和A3钢组成的电偶在模拟的大气环境即盐雾和湿热的加速腐蚀试验中的电偶腐蚀行为及规律 .结果表明 :在此气相环境中 ,镁合金腐蚀倾向显著 ;多种因素可以加速镁合金的电偶腐蚀 ;盐雾实验中 ,盐的浓度、大阴极小阳极的面积比以及阴极材料相对于镁阳极的尺寸是加速镁合金电偶腐蚀的重要因素 .

晶粒尺寸对桥梁耐候钢耐大气腐蚀性能的影响

采用不同轧制及热处理工艺制备了化学成分相同而晶粒尺寸不同的3种桥梁耐候钢。采用自腐蚀电位测试、模拟干湿交替加速腐蚀试验、锈层横截面微观形貌分析和XRD锈层物相分析等手段对桥梁耐候钢的晶粒尺寸和耐大气腐蚀性能之间的关系进行了研究。结果表明,晶粒最细的试样自腐蚀电位较高,在模拟干湿交替加速腐蚀试验后试样腐蚀速率最低,锈层也更致密。不同晶粒尺寸耐候桥梁钢形成的内锈层组成是相同的,说明锈层的结构和致密程度对腐蚀过程的具有重要的影响。

氧化铁皮对低碳钢大气腐蚀行为的影响

利用于湿交替腐蚀试验模拟工业大气环境,研究了层状结构氧化铁皮对热轧低碳钢工业大气腐蚀行为的影响.采用SEM和电化学手段对比分析带氧化铁皮和不带氧化铁皮试样的腐蚀增重行为、锈层结构和电化学行为.结果表明,带氧化铁皮试样的腐蚀速度远低于无氧化铁皮覆盖的基体钢,带氧化铁皮试样的自腐蚀电位低于基体钢,单一物相层状结构的氧化铁皮具有很好的耐腐蚀性,能够有效保护基体钢板;氧化铁皮的完整性是保护带钢基体不被腐蚀的前提,如果氧化层被破坏,在破损位置处,氧化铁皮与钢基体接触发生电偶腐蚀,加速腐蚀反应的进行.

QAl10-4-4、QAl9-4和ZCuAl10Fe3铜合金在模拟海洋环境中的腐蚀行为

为了系统研究QAl10-4-4、QAl9-4、ZCuAl10Fe3三种铜合金在海洋环境中的腐蚀行为,在实验室进行了人造海水全浸试验、盐雾/干/湿交替循环试验、电偶腐蚀试验和电化学测试等一系列腐蚀模拟试验。结果表明:这三种铜合金在模拟海洋环境全浸条件下的腐蚀速率排序为QAl10-4-4<ZCuAl10Fe3<QAl9-4,在模拟海洋环境潮差条件下的腐蚀速率排序为ZCuAl10Fe3<QAl10-4-4<QAl9-4;当0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢作为阴极,三种铜合金作为阳极时,三种铜合金的腐蚀速率排序为QAl9-4>QAl10-4-4>ZCuAl10Fe3,电偶腐蚀倍率为QAl10-4-4>ZCuAl10Fe3>QAl9-4;同时,三种铜合金表面氧化膜的腐蚀阻滞作用大小排序为QAl10-4-4>QAl9-4>ZCuAl10Fe3,材料抗介质腐蚀能力的排序为QAl10-4-4>ZCuAl10Fe3>QAl9-4。

汽车轮毂有机涂层的腐蚀行为

采用体式显微镜和铜加速乙酸盐雾试验、湿热试验、耐水性试验等方法研究了汽车铝轮毂材料表面高分子粉末涂层的耐蚀性能。结果表明,轮毂样品经240h铜加速乙酸盐雾试验(CASS试验)后划痕处边沿部分漆膜翘起且有脱落;划痕边沿起泡数量增多,最大单边腐蚀宽度约1.5mm;非划痕区域泡数量增多,直径增大,最大起泡直径约2mm。铝轮毂试样和试片经过240h湿热试验和耐水性试验后,样品表面无起泡、剥落、起皱等现象,漆膜附着力为0级,硬度保持为3H。温热试验后光泽保持率为98.6%,色差为0.17;耐水性试验后光泽保持率为87.9%,色差为0.29。

晶粒尺寸对超细晶耐候钢耐大气腐蚀性能的影响

在0．01moL／L、pH为4～5的NaHSO3溶液中，采用干湿交替加速腐蚀试验模拟工业大气腐蚀过程，研究了3种化学成分相同、晶粒度不同的耐候钢的耐蚀性能，并通过不同腐蚀周期后带锈试样的电极化曲线，分析比较了3种试验耐候钢的自腐蚀电位和自腐蚀电流的变化规律。结果表明，晶粒度的影响作用主要表现在腐蚀的初期，细晶粒耐候钢腐蚀速率较快，有利于保护性的内锈层快速形成，但当晶粒细化到一定程度时，晶粒细化对腐蚀速率的影响不明显。

高强衬砌结构用钢的腐蚀行为研究

以0Cr17Ni4Cu4、40Cr、1Cr18Ni9和18Cr2Ni4钢作为衬砌结构用钢,在盐雾—干—湿交替循环腐蚀中对4种钢材进行了不同时间的腐蚀试验,对比分析了表面腐蚀形貌、腐蚀速率和腐蚀产物的物相组成。结果表明,0Cr17Ni4Cu4钢和1Cr18Ni9钢在1 000h腐蚀后试样表面局部区域可见红棕色锈蚀发生,40Cr钢表面出现了疏松的红棕色锈蚀层,18Cr2Ni4钢表面红褐色锈蚀层较为致密;18Cr2Ni4钢和40Cr钢都发生了点腐蚀和均匀腐蚀,而0Cr17Ni4Cu4钢和1Cr18Ni9钢主要以点腐蚀为主;4种衬砌结构用钢的耐腐蚀性从弱到强依次为:40Cr<18Cr2Ni4<1Cr18Ni9<0Cr17Ni4Cu4。

车用防火复合涂层老化行为及功能损伤研究

为研究军事特种车辆用膨胀型防火复合涂层在沿海环境中的老化行为和性能变化规律,采用耐循环腐蚀环境试验(盐雾、干热、湿热),考察了实验过程中涂层外观、光泽、微观形貌、化学结构、附着力和防火性能,探讨了面漆层的老化机理。结果表明:水和热是涂层聚合物链断裂的主要原因,主要表现为Si—O和Si—C键断裂;腐蚀介质可能扩散到了复合涂层内部;老化降低了涂层的附着力和防火性能,90次循环盐雾老化后,附着力和防火性能分别下降47.5%和14.28%;膨胀型防火复合涂层的老化是腐蚀介质渗透、涂层水解和热氧降解协同作用的结果;复合涂层具有良好的防火性能。

65Mn、35Cr2Ni3MoV和AF1410在模拟海洋环境中的耐蚀性

为了系统地研究65Mn、35Cr2Ni3MoV和AF1410三种金属材料在模拟海洋环境中的耐蚀性能,进行了人造海水全浸测试、盐雾/干/湿交替循环测试和电化学测试。结果显示,这三种金属在三项测试条件下的腐蚀速率排序均为65Mn>35Cr2Ni3MoV>AF1410。电化学阻抗谱(EIS)模拟分析结果表明,三种金属裸材表面氧化膜的数量排序为35Cr2Ni3MoV>65Mn>AF1410,氧化膜的致密性排序为AF1410>>35Cr2Ni3MoV>65Mn,氧化膜的平整性排序为35Cr2Ni3MoV>65Mn>AF1410。