三种桥梁耐候钢在模拟海洋大气环境中的耐蚀性能比较
耐候桥梁钢耐大气腐蚀评估公式
耐候桥梁钢耐大气腐蚀评估公式
1说明
通过化学成分对低合金钢的耐大气腐蚀性进行评估的一种方法。
本文可以对各牌号钢的耐腐蚀性的相对大小进行评估。
在ASTM相关标准中，钢材具有较好的耐大气腐蚀性能时，要求其耐腐蚀性指数应为6.0或6.0以上。
本文基于钢的化学成分的预测公式计算钢的耐腐蚀性指数。
由于世界上有多种耐腐蚀性指数正在使用，因此当选择一种指数时，考虑到不同的使用环境和钢的化学成分是必要的。
基于使用环境和钢的化学成分的不同，任何指数都可能不适用。
本文适用于低合金钢（低合金钢是含有合金元素总量大于1%但小于5%的碳钢），且添加Cr-Cu组合合金元素或Si-Ni-P组合合金元素，以及同时添加以上两种组合的合金元素。
本文采用了修订后Legault-Leckie公式。
2公式
耐大气腐蚀性指数计算公式如下。
指数越大，钢的耐腐蚀性能越好。
I=26.01（%Cu）+3.88（%Ni）+1.20（%Cr）+1.49（%Si）+17.28（%P）-7.29（%Cu）（%Ni）-9.10（%Ni）（%P）-33.39（%Cu）2
低合金钢化学成分范围如下：
Cu0.012%～0.510%；
Ni0.05%～1.10%；
Cr0.10%～1.30%；
Si0.10%～0.64%；
P0.01%～0.12%；。
耐候钢在海洋环境下稳定化的方式
标题：耐候钢在海洋环境下稳定化的方式随着人类对海洋资源的不断开发利用，海洋环境对各种设施和设备的耐久性提出了更高的要求。
而耐候钢作为一种优秀的材料，在海洋环境下具有较好的耐蚀性能，但其稳定化处理对其性能提升至关重要。
本文将重点介绍耐候钢在海洋环境下稳定化的方式，以期为相关领域的研究和工程实践提供参考。
一、耐候钢的特性及应用1. 耐候钢的定义及特性耐候钢，又称耐候性钢，是一种能够在大气环境中经受长期风吹雨打而不腐蚀的钢材。
其具有较高的耐蚀性、耐热性和韧性，被广泛应用于桥梁、建筑、汽车等领域。
2. 耐候钢在海洋环境下的应用由于海洋环境中氯离子、潮湿气候等因素的存在，一般材料在该环境下容易发生腐蚀、氧化等问题。
而耐候钢因其较好的耐蚀性能，被广泛用于海洋桥梁、码头设施、船舶建造等方面。
二、耐候钢在海洋环境下的腐蚀机理1. 氯离子腐蚀海水中的氯离子对金属材料具有较强的腐蚀性，其会进入材料内部并破坏其表面保护膜，导致腐蚀加速。
2. 潮湿气候下的腐蚀海洋环境中的潮湿气候会使金属表面长期处于潮湿状态，容易形成氧化膜，从而导致腐蚀。
三、耐候钢稳定化的方式1. 防腐涂层在海洋环境下，耐候钢常常采用防腐涂层进行稳定化处理。
防腐涂层可以形成一个保护层，阻隔氯离子和潮湿空气，减缓钢材的腐蚀速度。
2. 添加合金元素向耐候钢中添加一定的合金元素，如铬、镍等，可以提高其耐蚀性能，形成致密的氧化膜，从而减缓腐蚀速度。
3. 表面处理对耐候钢进行特殊的表面处理，如喷丸、酸洗等工艺，可以使其表面形成一层致密的保护膜，提高其耐腐蚀性能。
四、实际应用案例分析1. 海洋桥梁工程耐候钢在海洋桥梁工程中应用广泛，以往常采用喷涂防腐涂层的方式进行稳定化处理，但随着技术的进步，采用添加合金元素的方式进行稳定化处理已成为发展趋势。
2. 海洋设施建筑在海洋环境中建造设施时，耐候钢的选择和稳定化处理至关重要。
添加合金元素和表面处理工艺已经成为常用的方式，使得设施的使用寿命大大提高。
耐候钢常用牌号
耐候钢常用牌号耐候钢是一种具有优异耐候性的高强度钢材，广泛应用于建筑、桥梁、船舶等领域。
它能够在恶劣的气候条件下长期使用，并且减少了保养成本。
本文将介绍几种常用的耐候钢牌号及其特点。
1. ASTM A588ASTM A588是一种耐候结构钢，其主要成分为铁、铬、镍和铜。
它具有出色的大气腐蚀性能，能够有效抵御大气中的湿度、酸雨和其他化学物质的侵蚀。
该材料是一种高强度钢，其抗拉强度可达到485 MPa，具有良好的可焊性和可加工性。
2. CORTEN A/BCORTEN A/B是一种常见的耐候钢牌号，主要用于制造容器、体育设施和建筑外墙等。
它的主要成分是铁、铜、铬和镍，具有抗大气腐蚀的特性。
CORTEN A是无合金耐候结构钢，耐腐蚀性能优于普通碳钢。
CORTEN B则是一种强化型耐候钢，具有更高的机械性能和耐腐蚀性能。
3. SPA-HSPA-H是日本JIS标准中的一种耐候钢材。
它的成分含有铜、铬、镍和磷等元素，拥有良好的耐腐蚀性和耐久性。
SPA-H广泛应用于制造容器、桥梁、涂层结构等领域，特别适用于海洋环境和化学腐蚀环境。
4. WR50A/B/CWR系列是一类耐候结构钢，WR50A/B/C是其中常见的牌号。
它们的成分包括铬、镍、铜和磷等元素，具有良好的抗大气腐蚀性能。
WR50A广泛用于建筑物外墙、船舶等领域，WR50B常用于桥梁建设，WR50C则适用于制造容器等。
5. S355J0WP/J2WPS355J0WP和S355J2WP是一种欧洲标准的耐候钢。
它们的成分包括铜、铬、镍和磷等元素，具有出色的耐腐蚀性能和抗冲击性。
这些牌号的钢材主要用于建筑、车辆制造、船舶等领域，能够在恶劣的气候条件下保持良好的结构稳定性。
以上是几种常见的耐候钢牌号。
无论是ASTM标准、JIS标准，还是欧洲标准，耐候钢的特点都是出色的抗腐蚀性能和优异的机械性能。
这使得耐候钢在各个领域得到广泛应用，为工程结构的可靠性、耐久性提供了保障。
浅谈海洋环境中钢筋混凝土桥梁的防腐技术
浅谈海洋环境中钢筋混凝土桥梁的防腐技术摘要：社会发展的需求与技术的进步，使得公路桥梁的建设由内陆水环境延伸为沿海甚至跨海环境，在新环境的要求下，钢筋混凝土桥梁的防腐技术日趋重要。
本文准备探讨海洋环境中钢筋混凝土桥梁的防腐技术。
关键词：海洋环境；钢筋混凝土；桥梁；防腐；在沿海地区，钢筋混凝土桥梁长期处于海水、海风等自然环境的影响中，遭受腐蚀破坏的程度特别严重。
据工业发达国家报道，钢筋混凝土在海洋环境中的浪溅区及海洋大气区内，使用寿命大幅缩短，结构大量返修，造成的损失往往能达到总投资的40％。
所以，海洋环境中钢筋混凝土的耐久性问题引人注目，越来越得到工程界的重视。
以下将探讨海洋环境中钢筋混凝土的老化和相对应的防护机理及防腐技术。
一、钢筋混凝土桥梁性能老化钢筋混凝土结构是一种钢筋和混凝土复合的材料结构，结构的各项性能不仅取决于钢筋和混凝土各自的物理力学性能，也与钢筋与混凝土的协调工作能力有关。
一般而言，钢筋混凝土结构中，钢筋的腐蚀机理主要分为化学腐蚀和电化学腐蚀，混凝土的腐蚀机理主要为碳化。
在海水中，甚至在海潮影响区域的大气环境中，都存在着大量的氯离子，氯离子极易诱发钢筋混凝土中的钢筋发生电化学腐蚀，而且发生腐蚀的时间远远早于混凝土碳化引起的钢筋锈蚀。
这种电化学腐蚀的速度快且易产生点腐蚀，不仅严重削弱钢筋截面，而且容易导致应力集中，尤其对于以承受疲劳和冲击荷载为主的桥梁结构，危害更为严重，主要表现在两个方面。
（一）结构承载力降低钢筋混凝土结构材料的劣化是一个缓慢的、渐进的过程，但最后造成的结构破坏形式却可能是突然的和脆性的。
对于钢筋混凝土梁而言，一般将其设计为具有一定延性的适筋梁，钢筋与混凝土之间具有有效的粘结作用，二者协调变形。
但是，对于腐蚀后的钢筋混凝土结构，当钢筋锈蚀到一定程度，混凝土保护层开裂甚至脱落以及钢筋与混凝土界面上生成的疏松的锈蚀层都会影响钢筋与混凝土之间的粘结性能。
当锈蚀量较大时，粘结性能的退化已不能在钢筋与混凝土之间建立起足够的粘结应力，钢筋的强度得不到充分发挥，承载能力下降。
海洋环境下的桥梁防腐蚀设计
海洋环境下的桥梁防腐蚀设计引言随着经济的发展和交通的便利，桥梁作为重要的交通基础设施，扮演着连接陆地与陆地、陆地与海洋的重要角色。
然而，海洋环境的高湿度、高盐度和强腐蚀性使得桥梁在海洋环境下的防腐蚀设计变得尤为重要。
本文将探讨海洋环境下桥梁防腐蚀设计的原则和方法。
1. 海洋环境的特点及对桥梁的腐蚀影响海洋环境具有高湿度、高盐度和强腐蚀性等特点，对桥梁的腐蚀影响主要体现在以下几个方面：•盐雾腐蚀：海洋环境中含有大量盐分，盐分在空气中形成盐雾，盐雾会附着在桥梁表面，形成腐蚀性的薄膜，导致桥梁金属材料迅速腐蚀。
•水蚀腐蚀：海洋环境中水的存在会加剧桥梁的腐蚀，水蚀腐蚀会使金属材料表面出现坑洞和凹陷。
•微生物腐蚀：海洋环境中存在各种微生物，这些微生物会附着在桥梁表面形成生物膜，破坏金属材料表面的保护层，促进桥梁的腐蚀。
2. 海洋环境下的桥梁防腐蚀设计原则在海洋环境下进行桥梁防腐蚀设计时，应遵循以下原则：•选择合适的防腐蚀材料：海洋环境对桥梁的腐蚀极为严重，因此应选择能够抵抗海洋腐蚀的特殊材料，如不锈钢、镀锌材料等。
•加强防护措施：除了选用合适的材料外，还应采取加强的防护措施，如使用防腐蚀涂料、喷涂防腐蚀层等，以提高桥梁的耐腐蚀性能。
•定期维护和检查：海洋环境下的桥梁容易受到腐蚀的影响，因此需要进行定期的维护和检查，及时修复腐蚀部位，防止腐蚀扩散。
3. 海洋环境下的桥梁防腐蚀设计方法针对海洋环境下的桥梁防腐蚀设计，以下是几种常用的方法：3.1 使用防腐蚀涂料防腐蚀涂料是防止桥梁腐蚀的一种常见方法。
利用防腐蚀涂料可以形成一层保护膜，隔绝桥梁表面和海洋环境的直接接触，起到抵抗盐雾腐蚀和水蚀腐蚀的作用。
3.2 应用电化学防护技术电化学防护技术是一种有效的桥梁防腐蚀方法。
通过在桥梁表面施加一定电压和电流，形成一层保护电位，防止金属材料发生电化学反应而引起腐蚀。
3.3 安装防腐蚀液压缓冲器防腐蚀液压缓冲器可以减少桥梁在海洋环境中受到的振动和冲击，减轻桥梁表面的磨损和腐蚀。
海洋环境桥梁钢材腐蚀失效案例
海洋环境桥梁钢材腐蚀失效案例近年来，随着海洋经济的快速发展，对于海洋环境下钢材腐蚀失效的研究也日益重要。
钢材在海洋环境下，易受海水中的氯离子、硫化物、碳酸盐等腐蚀介质的侵蚀，从而导致结构件的腐蚀失效。
本文将介绍几个发生在海洋环境下的钢材腐蚀失效案例。
第一个案例是一座跨越海湾的大型桥梁，该桥梁使用的是普通碳素结构钢，设计寿命为50年。
然而，在建成不到20年的时间里，该桥梁的钢材出现了明显的腐蚀失效，导致桥梁结构的安全性受到了威胁。
经过调查研究，发现该桥梁所处的海湾水域含氯离子和硫化物浓度较高，以及部分区域存在局部腐蚀的加剧，这些因素都是导致钢材腐蚀失效的主要原因。
第二个案例是一座海上风电场的钢制平台，该平台使用的是高强度合金钢，设计寿命为20年。
然而，在使用不到10年的时间里，该平台的钢材出现了严重的腐蚀失效，导致平台结构的稳定性和安全性受到了严重威胁。
经过调查研究，发现该平台所处的海域水质较差，海水中的氯离子浓度较高，以及钢材表面存在划伤和毛刺等缺陷，这些因素都是导致钢材腐蚀失效的主要原因。
第三个案例是一座海上石油平台，该平台使用的是特种耐蚀钢，设计寿命为30年。
然而，在使用不到20年的时间里，该平台的钢材也出现了明显的腐蚀失效，导致平台结构的安全性受到了威胁。
经过调查研究，发现该平台所处的海域存在海水中的碳酸盐、氯离子等腐蚀介质，以及钢材表面存在微小的缺陷，这些因素都是导致钢材腐蚀失效的主要原因。
综上所述，海洋环境下钢材腐蚀失效是一个复杂的问题，需要从多个方面进行研究和探索。
未来，需要加强对海洋环境下钢材腐蚀失效的预防和控制，提高钢材的耐蚀性和使用寿命，为海洋工程建设提供更加可靠的保障。
海洋环境下不锈钢材料耐腐蚀性能的试验研究
海洋环境下不锈钢材料耐腐蚀性能的试验研究冯丽;蔡琦【摘要】Got the test specimens made of carbon steel combined with high temperature coating,06Cr18Ni11Ti,14Cr17Ni2 and 00Cr22Ni5Mo3N.The anti-corrosion properties of the materials in the marine environment were analyzed by metallographic test,natural corrosion potential test,stress corrosion test and salt mist test for accelerated corrosion.The results show that the corrosion weight losses of test specimen made of three kinds of stainless steel are less than 10％ of the corrosion weight loss of test specimen made of carbon steel combined with high temperature coating;00Cr22Ni5Mo3N has the best corrosion resistance,corrosion resistance of 06Cr18Ni11Ti is slightly poor than that of 00Cr22Ni5Mo3N and 14Cr17Ni2 is even poor than 06Cr18Ni11Ti.%选取碳钢结合耐高温涂层、06Cr18Ni11Ti、14Cr17Ni2、00Cr22Ni5Mo3N共四种材料,制成试样,通过金相试验、自然腐蚀电位试验、应力腐蚀试验、盐雾加速腐蚀试验等,分析材料在海洋环境下的耐腐蚀性能.结果表明:三种不锈钢试样的腐蚀失重量比较接近,都不到碳钢结合耐高温涂层试样的腐蚀失重量的10％;00Cr22Ni5Mo3N的耐腐蚀性最好,06Cr18Ni11Ti略逊于00Cr22Ni5Mo3N,14Cr17Ni2更逊于06Cr18Ni11Ti.【期刊名称】《机械制造》【年(卷),期】2017(055)009【总页数】3页(P104-106)【关键词】不锈钢;海水;耐腐蚀;试验【作者】冯丽;蔡琦【作者单位】海军工程大学核能科学与工程系武汉430033;海军上海地区装备修理监修室上海200136;海军工程大学核能科学与工程系武汉430033【正文语种】中文【中图分类】TG1151 研究背景当前，不锈钢是一种不可或缺的金属材料，截至目前已有近百年的历史。
热带海洋环境新型桥梁用耐候钢腐蚀行为规律研究
新型桥梁是现代城市建设中不可或缺的一部分，而在热带海洋环境中，桥梁的耐久性和抗腐蚀性是至关重要的。
因此，研究新型桥梁用耐候钢在热带海洋环境中的腐蚀行为规律，对于提高桥梁的使用寿命和安全性具有重要意义。
一、热带海洋环境对桥梁耐腐蚀性的影响
热带海洋环境是桥梁耐腐蚀性的重要考验，其中海水中的氯离子是主要的腐蚀因素。
氯离子会在钢表面形成氧化膜，使得钢表面的电位升高，从而导致钢发生腐蚀。
此外，热带海洋环境中的高温、高湿、高盐等因素也会加速钢的腐蚀。
二、耐候钢的特点及应用
耐候钢是一种具有良好耐腐蚀性的钢材，其特点是在大气中形成一层致密的氧化膜，从而防止钢的进一步腐蚀。
耐候钢广泛应用于桥梁、建筑、车辆等领域，其中桥梁是其主要应用领域之一。
三、耐候钢在热带海洋环境中的腐蚀行为规律研究
为了研究耐候钢在热带海洋环境中的腐蚀行为规律，我们进行了一系列实验。
实验结果表明，耐候钢在热带海洋环境中的腐蚀速率较慢，其耐腐蚀性能优于普通钢材。
同时，我们还发现，在热带海洋环境中，氯离子对耐候钢的腐蚀影响较小，而湿度和温度对其腐蚀影响较大。
四、耐候钢桥梁在实际应用中的效果分析
我们对一座采用耐候钢材建造的桥梁进行了长期观察和分析。
实际应用结果表明，该桥梁在热带海洋环境中的耐腐蚀性能表现出色，使用寿命较长。
同时，该桥梁的维护成本较低，也为城市建设节约了不少经费。
结论：
研究表明，耐候钢在热带海洋环境中表现出良好的耐腐蚀性能，可以作为新型桥梁的理想材料之一。
在实际应用中，采用耐候钢建造的桥梁具有使用寿命长、维护成本低等优点，为城市建设和经济发展做出了重要贡献。
耐候钢在南海海洋大气环境下的腐蚀行为研究
耐候钢在南海海洋大气环境下的腐蚀行为研究南海属于典型的高湿热海洋大气环境,即高温、高湿、高盐雾、强辐射,自然环境严酷,材料腐蚀问题十分突出。
根据ISO 9223分类标准,对南海地区的腐蚀性分类分级超过了最高级C5级。
针对南海地区的高湿热海洋大气环境,传统耐候钢无法满足实际需求,目前也无在南海近海岸使用的成熟钢种,因而进行相应服役环境下耐候钢的研发尤为迫切。
作为评价材料耐蚀性能的一种重要方法——加速腐蚀试验,能极大地缩短材料耐蚀性能的试验周期。
然而,现行标准方法中缺少南海海洋大气环境下相关的加速腐蚀试验方法,大气暴露试验又存在试验周期长的特点。
因此,建立南海海洋大气环境下的加速腐蚀试验方法是进行材料研发首要解决的问题。
本论文通过研究多重海洋大气环境因素与材料耐蚀性之间的耦合关系,开展实验室加速腐蚀试验方法的研究,并对材料进行合金成分优化设计,依托大气暴露试验结果对模拟试验方法的加速性和模拟性进行对比验证。
最终,建立了一种模拟南海海洋大气环境的加速腐蚀试验方法,优化设计出适用于南海海洋大气环境的3Ni Sn Sb耐候钢,并提出了Ni系耐候钢在南海海洋大气环境下的腐蚀机理模型和腐蚀寿命预测函数方程式。
论文首先系统研究了Cl-浓度、光照、温度、湿度、干/湿交替时间比等关键环境因素对钢铁材料腐蚀行为的影响机制,建立了模拟南海海洋大气环境的加速腐蚀试验方法。
该试验方法给出了具体的参数设置:质量分数2.0 wt%Na Cl 溶液,溶液温度45±2°C,试验箱内相对湿度70±10%RH,一个循环周期60 min,其中浸润时间12±1.5 min,采用全天光照,且烘烤后试样表面最高温度可达70±5°C,试验时间设为72~96 h。
为获得南海海洋大气环境用耐候钢材料,研究其腐蚀行为及耐蚀机理。
根据Pourbaix电位-p H图的理论推导和已有文献研究,结合实验室加速腐蚀试验与实际大气暴露试验结果的对比分析。
钢结构桥梁的海洋环境适应性
钢结构桥梁的海洋环境适应性钢结构桥梁在海洋环境中具有一定的适应性，然而由于海洋环境的复杂性，对于桥梁设计和材料选择提出了一定的挑战。
本文将探讨钢结构桥梁在海洋环境中的适应性，并分析影响其性能的因素。
一、海洋环境对钢结构桥梁的影响1. 盐雾腐蚀：海洋环境中的盐雾是钢结构桥梁常见的腐蚀因素之一。
盐雾能够滲入结构的微小缺陷中，使得钢材表面发生腐蚀。
钢结构桥梁的设计和材料选择需要考虑盐雾腐蚀带来的长期影响。
2. 氯离子侵蚀：海洋环境中含有大量的氯离子，而氯离子是钢结构桥梁腐蚀的主要原因之一。
长期暴露在海洋环境中的钢结构桥梁会遭受氯离子的侵蚀，导致结构的疲劳性能下降。
3. 海洋潮汐和海风荷载：海洋环境中的潮汐和海风是钢结构桥梁所承受的外部荷载，特别是在海洋大桥的设计中更为重要。
对于钢结构桥梁的设计者来说，需要合理估计和计算这些荷载对于结构的影响。
二、钢结构桥梁在海洋环境中的适应性1. 材料选择：钢结构桥梁在海洋环境中需要选择能够抵御盐雾腐蚀和氯离子侵蚀的耐腐蚀钢材。
耐腐蚀钢材在合适的处理和涂层保护下，能够有效延缓钢结构桥梁的腐蚀速度。
2. 防腐措施：为了增加钢结构桥梁的使用寿命，需要进行防腐处理。
常见的防腐措施包括热浸锌、喷涂防腐漆和防腐涂层等。
这些防腐措施能够有效减缓钢结构桥梁在海洋环境中的腐蚀速度。
3. 结构设计：钢结构桥梁在海洋环境中的设计需要考虑潮汐和海风荷载对于结构的影响。
合理的结构设计可以减小结构的风险系数，提高桥梁的抗风性能和适应海洋环境的能力。
三、结论钢结构桥梁在海洋环境中具有一定的适应性，但也面临着盐雾腐蚀、氯离子侵蚀以及海洋潮汐和海风荷载等挑战。
为了增强钢结构桥梁的适应性，需要合理的材料选择、防腐措施和结构设计。
只有通过综合考虑这些因素，才能够使钢结构桥梁在海洋环境中发挥良好的性能，提供可靠的交通运输和安全保障。
总结起来，钢结构桥梁的海洋环境适应性取决于材料选择、防腐措施和结构设计等多个因素。
耐候钢抗腐蚀测评
耐候钢抗腐蚀测评
近年来，随着建筑、桥梁、汽车等多个领域的不断发展，对于材料的性能要求也越来越高，特别是在耐腐蚀性方面。
耐腐蚀性是材料的重要性能之一，其直接关系到材料的使用寿命和安全性。
传统的钢材在遇到潮湿、多雨、高温、海洋等环境时容易受到腐蚀的影响，导致使用寿命大幅度缩短。
因此，耐候钢材成为了近年来备受关注的新型材料，其具有优异的耐腐蚀性能。
耐候钢材以其卓越的耐腐蚀性、耐候性和强度成为了建筑、桥梁、汽车等领域中的热门材料。
然而，耐候钢材的使用寿命和性能与制造工艺、环境条件、维护保养等因素密切相关。
因此，进行耐候钢抗腐蚀测评是非常必要的。
耐候钢抗腐蚀测评主要涉及耐腐蚀性、耐候性、力学性能等方面的测试。
其中，耐腐蚀性测试是最为关键的部分。
一般来说，耐腐蚀性测试可以采用盐雾试验、湿式腐蚀试验等方法。
在测试过程中，要考虑到材料在不同环境中的应用情况，合理制定测试方案。
同时，还要进行对比试验，对不同材料的耐腐蚀性能进行对比。
除了耐腐蚀性测试，耐候钢材的耐候性测试也非常重要。
在实际应用中，材料要经受住高温、多雨、风沙等严峻环境的考验，因此要进行耐候性测试以判断其在不同环境条件下的使用寿命和性能变化。
总之，耐候钢抗腐蚀测评是非常必要的，可以为材料的研发、生产和应用提供科学依据，进一步推动耐候钢材的发展。
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桥梁支座在海洋环境中的腐蚀防护技术
桥梁支座在海洋环境中的腐蚀防护技术桥梁作为重要的交通设施，在现代社会中起着至关重要的作用。
然而，由于桥梁位于海洋环境中，其支座的腐蚀问题成为一个不可忽视的挑战。
海洋中的盐分、湿气和海风都会对桥梁支座造成腐蚀，导致其性能和寿命大大降低。
因此，腐蚀防护技术对于保护桥梁支座的长期可靠运行至关重要。
首先，选择合适的材料是进行腐蚀防护的基础。
在海洋环境中，不锈钢是理想的支座材料，因为它具有较高的抗腐蚀性和耐久性。
不锈钢不会因为长期暴露在盐水中而被腐蚀，同时它的强度也能够满足桥梁的要求。
此外，对不锈钢进行防腐涂层处理，可以进一步增加其抗腐蚀性能，延长其使用寿命。
其次，适当的涂层是保护桥梁支座免受腐蚀的关键。
在海洋环境中，涂层起到隔离和保护作用，防止水分和盐分侵入支座表面。
合适的涂层应具有良好的附着力、耐久性和抗腐蚀性能。
常用的涂层材料包括环氧树脂、聚氨酯和聚脲等。
这些涂层能够形成一层坚固的保护膜，阻止腐蚀介质的侵入，从而延长支座的使用寿命。
此外，定期维护和检查也是保护桥梁支座免受腐蚀的重要手段。
定期检查可以及时发现腐蚀迹象，并采取相应的维护措施。
定期的清洗和防腐处理，能够有效地去除支座表面的污垢和腐蚀产物，同时补充和修复涂层，保持其良好的腐蚀防护性能。
此外，应建立桥梁支座的档案系统，记录维护和检查的工作，提供良好的管理和参考。
最后，针对特殊的海洋环境，还可以采用一些创新的腐蚀防护技术。
例如，在桥梁支座的表面覆盖一层防腐胶状材料，形成一层防护膜，以隔离和降低盐分和湿气的腐蚀效应。
另外，利用电化学防腐技术也可以提高桥梁支座的腐蚀防护性能。
通过电流的作用，可以改变支座表面的电位，阻止腐蚀反应的发生。
综上所述，桥梁支座在海洋环境中的腐蚀防护技术至关重要。
选择合适的材料、涂层和定期维护检查，以及采用创新的腐蚀防护技术，可以有效地延长桥梁支座的使用寿命，保障其长期可靠运行。
在设计和建造桥梁时，我们应充分考虑海洋环境的腐蚀因素，并采取相应的措施，确保桥梁在恶劣的环境下能够安全、稳定地运行。
海洋环境桥梁钢材腐蚀失效案例
海洋环境桥梁钢材腐蚀失效案例
近年来，随着海洋经济的快速发展，越来越多的海洋工程建设涌现出来。
然而，海洋环境的特殊性也给这些工程带来了很多挑战，其中钢材的腐蚀失效问题尤为突出。
钢材是海洋工程建设不可或缺的材料，但由于海洋环境中盐雾、海水、海风等因素的影响，钢材很容易发生腐蚀失效。
这不仅会影响工程的安全性和使用寿命，还会给海洋生态环境造成不良影响。
近年来，国内外发生了一系列海洋环境桥梁钢材腐蚀失效案例，引起了广泛关注。
比如，美国旧金山湾区大桥、中国福建省长汀县灰溪大桥、日本大井川鉄橋等桥梁工程都曾发生过严重的钢材腐蚀失效问题。
其中，一些案例的失效原因被认为是材料质量问题、施工不规范、防护措施不到位等。
为了避免类似的腐蚀失效问题再次发生，需要从多个方面加强对海洋环境下钢材的研究和应用。
例如，可以研发更加耐腐蚀的钢材材料、加强施工质量控制、采用更加有效的防护措施等。
只有这样，才能保证海洋工程建设的安全性和可持续发展。
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土木工程中的耐候钢应用与性能评估
土木工程中的耐候钢应用与性能评估在土木工程领域，随着对建筑材料性能要求的不断提高，耐候钢作为一种新型的高性能材料，正逐渐受到广泛的关注和应用。
耐候钢，又被称为耐大气腐蚀钢，其独特的性能使其在各种土木工程项目中展现出了巨大的优势。
耐候钢之所以能够在大气环境中表现出优异的耐腐蚀性，主要归功于其化学成分。
与普通碳素钢相比，耐候钢中通常添加了少量的铜、铬、镍等合金元素。
这些合金元素在钢材表面形成了一层致密且稳定的氧化膜，能够有效地阻止大气中的氧气、水分和其他腐蚀性介质侵入钢材内部，从而减缓了腐蚀的进程。
在桥梁工程中，耐候钢的应用尤为突出。
传统的桥梁结构往往采用普通钢材，需要定期进行防腐涂装维护，不仅成本高昂，而且施工过程复杂，对交通也会造成一定的影响。
而使用耐候钢建造的桥梁，则可以大大减少这些问题。
由于其自身具有良好的耐候性能，不需要频繁的涂装维护，降低了桥梁的全寿命周期成本。
此外，耐候钢的高强度和良好的韧性，也能够保证桥梁结构的安全性和稳定性。
例如，在美国的一些地区，已经有许多采用耐候钢建造的桥梁，经过多年的使用，依然保持着良好的性能。
在建筑结构方面，耐候钢也有着广阔的应用前景。
一些具有独特设计风格的建筑，如现代艺术馆、工业厂房等，常常采用耐候钢作为主要的结构材料。
耐候钢独特的锈红色外观，为建筑增添了一份独特的艺术魅力，同时也体现了建筑与自然环境的融合。
而且，在一些地震多发地区，耐候钢的良好韧性能够提高建筑结构的抗震性能，保障人们的生命财产安全。
然而，耐候钢在土木工程中的应用也并非一帆风顺。
其性能评估是一个复杂的过程，需要综合考虑多个因素。
首先是耐候性能的评估。
虽然耐候钢具有较好的耐大气腐蚀性能，但在不同的气候条件和环境介质中，其腐蚀速率可能会有所差异。
因此，需要通过长期的暴露试验和腐蚀监测，来准确评估其在特定环境下的耐候性能。
其次是力学性能的评估。
耐候钢的力学性能会受到其化学成分、轧制工艺和热处理等因素的影响。
Q420qENH钢在模拟海洋环境中的腐蚀行为
Q420qENH钢在模拟海洋环境中的腐蚀行为李琳;陈义庆;艾芳芳;高鹏;钟彬;肖宇【摘要】通过周期浸润和长时浸泡试验模拟了海洋环境,利用腐蚀形貌观察和电化学分析等手段对耐候桥梁钢Q420qENH在模拟海洋环境中的腐蚀行为进行了研究,并与传统耐候钢09CuPCrNi进行了对比.结果表明:Q420qENH钢在模拟海洋环境中的耐蚀性优于09CuPCrNi钢的;周期浸润试验后,Q420qENH钢表面形成的锈层均匀致密、保护性较强;在模拟海洋环境中,随浸泡时间的延长,Q420qENH钢和09CuPCrNi钢的电化学阻抗先增大后减小,最后增大至相对稳定的值.【期刊名称】《腐蚀与防护》【年(卷),期】2016(037)010【总页数】5页(P797-801)【关键词】模拟海洋环境;周期浸润试验;Q420qENH钢【作者】李琳;陈义庆;艾芳芳;高鹏;钟彬;肖宇【作者单位】鞍钢集团钢铁研究院,鞍山114009;鞍钢集团钢铁研究院,鞍山114009;鞍钢集团钢铁研究院,鞍山114009;鞍钢集团钢铁研究院,鞍山114009;鞍钢集团钢铁研究院,鞍山114009;鞍钢集团钢铁研究院,鞍山114009【正文语种】中文【中图分类】TG172.5海洋腐蚀一直都是极受关注的问题。
腐蚀不仅对我国的资源和能源造成很大的浪费，而且钢铁材料发生的海洋腐蚀也会导致码头、船舶、桥梁等发生突发性的灾难事件，给人们的生产、生活带来很大的危害[1]。
研究海洋用材料在海洋环境的腐蚀行为和腐蚀规律，对于保障海洋设施安全、保护海洋环境、促进社会可持续发展具有重要的意义。
近年来，随着桥梁结构的大型化和大跨距化发展，高强度结构用钢的应用领域也不断扩大。
Q420qENH钢就是在此形势下研制开发的新型耐候桥梁钢，其组织为低碳贝氏体，除了强度、韧性、可焊性、抗震性外，材料的耐腐蚀性能也是该钢一项重要指标。
本工作通过周期浸润和长时浸泡腐蚀试验来模拟海洋环境，对比研究了Q420qENH钢和09CuPCrNi传统耐候钢的腐蚀行为，利用微观腐蚀形貌观测和电化学分析等手段对其腐蚀行为进行了研究。
耐候钢在海洋大气中的的腐蚀
摘录通过对暴露在海洋气候中耐候钢和碳钢历时四年的研究和回归运用分析，所用的研究的方法有对铁锈结构的观察，X射线衍射观察法，拉曼光谱观察法和电化学阻抗测定法。
研究结果表明：耐候钢的腐蚀分为两步，第一步：腐蚀刚开始腐蚀速率较高;第二步;随着腐蚀时间的加长由于逐渐形成了致密的氧化膜，显著降低了腐蚀速率。
在黑暗中对碳钢锈层进行偏振光观察，锈的表层中的氢氧化铁被金属铬取代了。
此外，以氯化钠溶液为电解液，锈蚀钢作为电极设计一个可逆电池，利用对锈蚀钢的电化学阻抗谱外推出钢的保护能力。
2002年艾斯维尔科学技术数据库保留所有权利。
一引言米西瓦等人和山下等人通过对在海洋环境中的耐受钢形成的保护锈层的生长研究发现在海洋环境中耐候钢之所以不能像在传统环境中一样形成保护层是由于海水中氯离子的侵蚀作用。
然而在工业和农业上方面，耐候钢风化形成的锈层对减缓腐蚀率起阻碍作用。
此外，奥克达等人指出耐候钢锈层可分为两层：内锈层与外锈层。
内锈层由像铬、铜等含量比较大的合金元素组成的致密层，具有保护钢铁的作用。
外锈层：有裂纹和空隙无法抑制腐蚀性电解液的进入。
在最近发表的论文中，有人测定了在利用电化学阻抗图谱研究了碳钢在自然盐水中锈层形成的特点。
最近科学家们达成了一个共识：在有氯离子的存在下有些合金元素对钢铁的腐蚀有缓释作用。
在海洋环境中提高金属的保护能力，降低钢铁的腐蚀速率的关键是调整钢铁的组成成份。
在本文中，通过对中国宝钢集团制造的钢在青岛市的海岸海洋大气暴露下进行了为期四年的研究，提出了一种新的防腐机制。
二实验2-1暴露测试由宝钢公司提供的耐候钢试片（60mm×100mm×4mm）和低碳钢试片（60mm×100mm×3mm）放置在青岛市的海岸，向南45°，在此海洋环境中放置四年。
钢的成分表1给出，和主要的气象资料和大气污染数据由表2给出。
表一化学成分（重量%）在中国的青岛市海岸暴露试验钢表二T是温度，R H是相对湿度。
Q235B钢和含Cr耐候钢在文昌海洋大气暴露的锈层特征与耐蚀性
Q235B钢和含Cr耐候钢在文昌海洋大气暴露的锈层特征与耐蚀性宋玉; 陈小平; 王向东; 黄涛; 陈钰鑫【期刊名称】《《腐蚀与防护》》【年(卷),期】2019(040)009【总页数】7页(P638-643,649)【关键词】含Cr耐候钢; 文昌海洋大气; 锈层特征; 耐蚀性【作者】宋玉; 陈小平; 王向东; 黄涛; 陈钰鑫【作者单位】华电电力科学研究院有限公司杭州 310012; 钢铁研究总院北京100081【正文语种】中文【中图分类】TG172.3耐候钢作为一种良好的耐大气腐蚀低合金钢，已被广泛应用于铁路、桥梁、铁塔等领域。
耐候钢的耐蚀性主要是由于在钢中添加了Cu、P、Cr、Ni等合金元素，在腐蚀过程中钢铁基体表面会形成致密、连续的锈层，阻止大气中的氧和水向钢铁基体渗入，起到减缓腐蚀的作用[1-2]。
对于耐候钢在大气中的腐蚀行为，目前研究较多的是其在工业大气、海洋大气条件下的[3-5]，与碳钢相比，耐候钢在工业大气环境中具有优良的抗大气腐蚀能力，但其在严酷海洋大气环境中耐蚀性的相关研究则鲜见报道。
众所周知，海南文昌具有典型的高温、高湿、高盐雾海洋大气环境特点，且经常受到台风等自然灾害的侵袭，环境十分恶劣，目前已建设了相关大气试验站，因此，在此地进行严酷环境中钢铁材料腐蚀研究十分必要。
Cr是能显著提高耐候钢耐蚀性的元素之一。
研究表明[6-7]，随着钢中Cr含量的增加，耐候钢的耐蚀性提高，这主要是因为Cr能够促进保护性锈层的形成，开路电位正移能够提高基体的钝化能力。
也有研究认为[8]，Cr能部分取代铁锈中的Fe 而形成α-Fe1-xCrxOOH，Cr3+并不是简单地取代Fe3+，而是位于针状矿FeO3(OH)3八面体网格中双链的空位上，使α-FeOOH锈层具有阳离子选择性并且堆积较为密集，从而阻止了Cl-向基体表面侵蚀，使锈层具有保护作用。
但是，SCHWITTER等[9]的研究发现，当环境中Cl-质量浓度高于5 mg/(m2·d)时，Cr 在腐蚀后期加速了耐候钢的腐蚀，这主要是由于Cr3+发生了水解反应，降低了基体界面的pH，从而加速腐蚀。
海洋大气区钢箱梁防腐涂装方案研究
海洋大气区钢箱梁防腐涂装方案研究摘要：通过近海大型桥梁工程调研，分析了海洋大气环境下钢箱梁的腐蚀特点，并对比研究了不同防腐体系的性能，针对该环境下钢箱梁的防腐涂装提出了合理可行的技术方案。
关键词：钢箱梁；海洋大气；防腐涂装前言：近年来，随着国家大规模基础设施建设的发展，我国建设了一系列海洋环境下的大型桥梁，如港珠澳大桥、杭州湾跨海大桥、胶州湾跨海大桥、平潭跨海大桥等。
钢箱梁作为这些大桥的主体且重要的组成部分，其防腐问题已成为保证桥梁结构在全寿命周期内安全运营的重要课题，因此有必要对海洋环境下的钢箱梁的防腐涂装方案进行研究。
一、海洋大气环境下钢结构的腐蚀特点根据结构所处温度、湿度、日照、潮水位等物理状态的不同，海洋环境可以分为土中区、水下区、潮汐区、浪溅区和大气区五个区域。
在这五个区域中，钢结构受多种因素影响均会出现电化学腐蚀。
海洋大气区一般指高于波浪飞溅外的大气区和离海岸较近的大气区，该区域中含有水蒸气、氧气、CO2、SO2以及含Cl-、SO4-在内的多种盐类等。
与普通大气环境相比，海洋大气区湿度温度高、干湿交替明显，并且存在的腐蚀介质更多。
因此，暴露于海洋大气环境中的钢结构，由于多种自然客观因素的作用更容易腐蚀。
国内外大量研究表明，钢结构表面发生腐蚀前均会在其表面形成电解质液膜。
该液膜由大气中的水分子通过分子间吸附力、钢结构表面腐蚀介质的凝聚力等作用形成。
在海洋大气环境下，CO2、SO2和氯盐等溶解在液膜中，使其具有很强的导电性，形成了离子通路。
在电解质液膜和氧气存在的条件下，钢材中的铁元素作为阳极被氧化而失去电子，变成了铁锈。
在该过程中，氯离子不仅促成“腐蚀电池”的形成、加速电池作用，而且其并没有被“消耗”，会周而复始地对钢材进行破坏。
其反应过程如下：Fe2++2Cl-+4H2O→FeCl2·4H2O→Fe（OH）2+2Cl-+2H++2H2O在氧的作用下，反应进一步进行：4Fe（OH）2+2H2O+O2→4Fe（OH）3→Fe2O3（铁锈）+3H2O上述化学反应的速度受温度、湿度、含氧量、氯离子等影响，在海洋大气环境中，钢结构表面白天经阳光照射温度较高，水分不断蒸发，电解质液膜氯离子含量变高，电解能力随之加速；由于环境湿度大，晚上钢结构表面又处于润湿状态，这种干湿循环交替，促进电化学过程的发展，增加了钢结构的腐蚀速度。
耐候钢材质书
耐候钢材质书耐候钢，也被称为大气耐候钢或者耐候性钢，是一种具有优越耐候性和耐蚀性能的低合金钢材。
它具有对大气环境中的氧化、腐蚀和色变具有抵抗能力的特点。
耐候钢主要由含有铜、铬、镍、锰等元素的合金构成，这些元素与钢中的铁形成稳定的化合物，从而提供了优异的耐候性能。
耐候钢以其出色的性能和广泛的应用领域而受到广泛关注。
它主要用于制造桥梁、输电塔、钢结构以及其他需要耐候性能的工程和设备。
耐候钢的原材料来自各国的不同矿石，通过特定的冶炼和轧制工艺生产而成。
以下是一些常见的耐候钢材质：1. ASTM A588/A588MASTM A588/A588M是北美天气耐候钢标准，也是耐候钢材质的常见代表。
其化学成分包括铜、铬、镍、硅、锰和钒等。
该标准规定了钢板、钢坯、钢筋和焊接连接材料的技术要求和机械性能。
这种材料具有较高的屈服强度和抗拉强度，能够在不需要进行涂层保护的情况下长期抵御大气腐蚀。
2. JIS G3125JIS G3125是日本天气耐候钢标准，被广泛应用于桥梁、火车车辆、容器等结构中。
它的核心成分包括铜、镍和钨，这些元素能够与钢中的铁形成致密的氧化物膜，防止氧、水和二氧化碳等物质的进一步渗透。
该标准规定了耐候钢板、钢棒的制造方法、机械性能和耐候性能的测试要求。
3. GB/T 4171GB/T 4171是中国大气耐候钢标准，适用于制造桥梁、建筑物、输电塔等工程结构。
它的化学成分包括铬、镍、铜和磷等元素，具有良好的耐候性和强度。
该标准规定了耐候钢板、钢条和钢丝的供货状态、化学成分、机械性能和耐候性能的要求。
除了上述几种常见的耐候钢材质外，还有其他一些国家或地区制定的耐候钢标准，如EN 10025-5、BS 4360等。
这些标准都具有相似的要求，即在大气环境中具有优异的耐候性能。
耐候钢具有以下几个优点：1. 良好的耐候性：耐候钢能够在长期暴露于大气环境中抵御腐蚀和氧化，从而延长了结构和设备的使用寿命。
2. 优异的强度：耐候钢经过合理的热处理和轧制工艺后，具有较高的屈服强度和抗拉强度，可以满足结构强度要求。
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第41卷第6期武汉科技大学学报V o l .41,N o .62018年12月J o u r n a l o fW u h a nU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍D e c .2018收稿日期:2018-08-11基金项目:国家重点研发计划专项资助项目(2017Y F B 0304800).作者简介:张 宇(1991-),男,武汉科技大学硕士生.E -m a i l :739635741@q q.c o m 通讯作者:刘 静(1964-),女,武汉科技大学教授,博士生导师.E -m a i l :l i u j i n g@w u s t .e d u .c n D O I :10.3969/j.i s s n .1674-3644.2018.06.001三种桥梁耐候钢在模拟海洋大气环境中的耐蚀性能比较张 宇,刘 静,黄 峰,黄 宸,刘海霞(武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,湖北武汉,430081)摘要:通过室内周期浸润加速腐蚀实验,结合腐蚀形貌观察㊁物相分析及电化学测试,对三种耐候桥梁钢Q 355N H D ㊁Q 450N Q R 1㊁Q 460q 在模拟海洋大气环境(3.5%N a C l 溶液)下的腐蚀行为进行对比研究㊂结果表明,三种耐候钢在实验周期内,腐蚀速率均呈先增大后减小的趋势㊂腐蚀前期,耐蚀性差异主要是由显微组织决定的,以铁素体和珠光体复相组织为主的Q 355N H D ㊁Q 450N Q R 1钢腐蚀速率高于以粒状贝氏体为主的Q 460q 钢㊂腐蚀后期,微量合金元素在锈层中富集使其致密化,显著提高了三种钢的耐蚀性能㊂其中Q 460q钢锈层最为致密,锈层保护因子α/γ*和电化学阻抗值|Z |最大,在该环境下表现出了最佳的耐蚀性能㊂关键词:耐候钢;海洋大气;周期浸润;显微组织;合金元素;锈层;耐蚀性能中图分类号:T G 142.71 文献标志码:A 文章编号:1674-3644(2018)06-0401-09近年来,随着沿海地区经济的飞速发展以及我国 十三五 规划的提出,耐候桥梁钢的需求量不断增加㊂相对于普通碳钢,耐候钢中添加了少量C u ㊁C r ㊁N i ㊁M o 等合金元素,随着腐蚀的进行,这些合金元素在锈层中富集,改善了锈层致密性,阻碍了腐蚀介质(如C l -)与钢基体接触,使耐候钢的耐蚀性能提高了2~8倍[1]㊂T e w a r y 等[2]研究了新旧式桥梁钢分别在质量分数为3.5%的N a C l 溶液和1.0%H C l 溶液中浸泡的腐蚀行为,结果表明,相对于旧式桥梁钢Q 345qD ,新式桥梁钢(包括A S T MA 588㊁A 36㊁A 606-4等)由于微量合金元素的加入㊁适当的晶粒尺寸以及均匀的组织结构,均表现出了更为优异的耐蚀性能㊂W a n g 等[3]通过5年的室外腐蚀实验,探究了5种耐候钢(W 400Q N ㊁W 450Q N ㊁S P A -H ㊁09C u P T i R E ㊁WG J 510C )在不同大气环境下的耐蚀性能,结果表明,S 2-显著影响耐候钢的前期腐蚀,而C l-主要影响耐候钢后期腐蚀;合金元素C u ㊁P 含量的提高能够有效增强耐候钢服役前期的耐蚀性能,而C r 含量的提高明显改善了耐候钢服役后期的耐蚀性能㊂G u o 等[4]通过盐雾试验和室外腐蚀试验研究了C 含量和组织类型对低合金钢耐蚀性能影响,结果显示,在盐雾试验中,铁素体钢的耐蚀性能略优于贝氏体耐候钢;而在室外腐蚀试验中,贝氏体耐候钢因含碳量略高,腐蚀后期生成的保护性锈层不易与钢基体脱落,使得其耐蚀性能要好于铁素体钢㊂H a o 等[5]通过周期浸润加速腐蚀实验,对比研究了M n -C u -P 系列耐候钢(16M n ㊁M n C u ㊁M n C u P )分别在工业大气㊁海洋大气㊁工业海洋大气环境下的腐蚀行为,结果表明,M n C u P 钢在三种环境中耐蚀性能普遍较好,均是初期腐蚀速率较大,后期腐蚀速率变小且趋于平稳㊂由此可见,不同类别的耐候钢在不同的服役环境下,所表现出来的耐蚀性能存在明显差异,这就要求在海洋桥梁建设选用钢材时,应根据具体的海洋大气条件来选择合适的耐候钢种㊂本文采用3.5%N a C l 溶液模拟南方高温高湿的海洋大气环境,通过不同时长的周期浸润加速腐蚀实验,对比研究了耐候钢Q 355N H D ㊁Q 450N Q R 1㊁Q 460q 在该环境下的腐蚀行为,并对不同钢种的耐蚀机理差异进行了分析,以期为高温高湿沿海地区桥梁选材和防腐蚀措施的制定提供数据支持㊂武汉科技大学学报2018年第6期1试验材料及方法1.1试验材料本研究用钢为武汉钢铁股份有限公司生产的Q355N H D㊁Q450N Q R1㊁Q460q耐候钢板,其主要化学成分如表1所示㊂将三种钢制成的金相试样经砂纸打磨㊁机械抛光后,使用4%硝酸酒精溶液侵蚀,在P o l v a r-M e t型金相显微镜下观察其显微组织,并利用图像分析软件I m a g e-P r oP l u s6.0统计钢样中各组织的体积分数㊂表1三种耐候钢的化学成分(w B/%)T a b l e1C h e m i c a l c o m p o s i t i o no f t h r e ew e a t h e r i n g s t e e l s钢种C S i M n P S N i T i C u C r N b Q355N H D0.170.140.90.010.0080.160.0010.310.560.015 Q450N Q R10.070.21.050.0160.0030.190.0030.260.390.025 Q460q0.050.191.500.010.0010.200.0160.260.310.040利用线切割方法截取尺寸为60mmˑ40 mmˑ4mm的加速腐蚀试样,先用丙酮清洗表面油污,利用水砂纸将试样从400#逐级打磨至800#后用无水乙醇脱水,然后依次用清洗剂㊁蒸馏水清洗以及酒精浸洗,干燥后称取初始质量W0(精度为0.01g,下同)㊂1.2试验方法干㊁湿交替周期浸润试验参照G B/T9746 2005,在G P-60-200型周浸腐蚀试验机上进行㊂腐蚀介质为3.5%N a C l溶液,p H控制在6~7范围内,箱内温度为(45ʃ5)ħ,空气湿度R H为(60ʃ5)%,水槽内温度为(42ʃ5)ħ,每个干㊁湿循环周期为60m i n(浸润时间12m i n,干燥时间48m i n)㊂实验共进行576h,分别于24㊁36㊁72㊁144㊁288㊁576h时取样㊂每阶段各取三个平行样,干燥24h后称重记为W1㊂使用除锈液(500 m L盐酸+500m L蒸馏水+3.5g甲基四胺)去除试样腐蚀产物后,用蒸馏水和无水乙醇清洗,吹干后称取质量记为W2,并用空白试样矫正除锈液对基体的腐蚀量,根据失重法计算各试样在不同加速腐蚀时间下的腐蚀速率和增重率㊂1.3性能测试与表征利用数码相机拍摄三种耐候钢经过不同时间腐蚀后锈层的宏观表面形貌㊂腐蚀后的试样经由环氧树脂和固化剂在室温下镶嵌后,对其截面进行打磨抛光,在N o v a400N a n o型场发射扫描电镜(S E M)下观察锈层的截面形貌,并利用附带的能谱仪(E D S)对锈层截面上的C r元素分布进行分析㊂将经不同时间腐蚀后的各试样表面的锈层刮下,研磨呈细粉,采用P h i l i p sX P e r tP r o型X 射线衍射仪(X R D)分析锈层的物相组成,采用C u 靶,电压为40k V,电流40m A,2θ范围为10ʎ~ 90ʎ,并采用参比强度法(R I R)对X R D结果进行半定量分析㊂利用A u t oL a bP G S T A T204电化学工作站测试室温下带锈层试样的交流阻抗谱㊂采用三电极体系,工作电极为腐蚀不同时间的带锈层试样,辅助电极为P t电极,参比电极为饱和甘汞电极(S C E),电解质溶液为3.5%N a C l溶液,正弦波扰动电压幅值为10m V,扰动频率范围为10-2~ 105H z㊂2结果与讨论2.1微观组织图1所示为三种耐候钢的显微组织㊂由图1可见,Q355N H D和Q450N Q R1钢的组织均由多边形铁素体(P F)和珠光体(P)组成,Q450N Q R1钢的晶粒尺寸更为细小,结合表2所示的金相定量分析结果可知,Q355N H D钢中珠光体的体积分数相比于Q450N Q R1钢高出了10个百分点,(a)Q355N H D (b)Q450N Q R1(c)Q460q图1试验钢的显微组织F i g.1M i c r o s t r u c t u r e s o f t e s t e d s t e e l s2042018年第6期张宇,等:三种桥梁耐候钢在模拟海洋大气环境中的耐蚀性能比较表2各组织的体积百分比T a b l e2V o l u m e f r a c t i o n s o f e a c h p h a s e钢种体积分数/%铁素体珠光体Q355N H D83ʃ217ʃ2Q450N Q R193ʃ27ʃ2且呈明显的带状分布;Q460q钢组织则主要由粒状贝氏体(G B)和少量的多边形铁素体及M/A岛组成㊂2.2腐蚀速率图2为周期浸润腐蚀实验中三种耐候钢腐蚀速率随时间的变化曲线㊂由图2可知,三种钢的平均腐蚀速率随时间的变化趋势基本相同㊂腐蚀初始阶段,三种钢的腐蚀速率明显增加,并在腐蚀72h时达到最大值;腐蚀进行一段时间后(超过72h),三种钢的腐蚀速率均呈下降的趋势,且随着加速腐蚀实验的不断进行,曲线斜率变小,曲线逐渐趋于平缓㊂整体而言,Q460q耐候钢在整个加速腐蚀实验中的腐蚀速率最低,Q450N Q R1钢次之㊂图2试验钢腐蚀速率随时间的变化F i g.2V a r i a t i o no f t h ec o r r o s i o nr a t eo f t e s t e ds t e e l sw i t h t i m e2.3腐蚀产物表征2.3.1锈层宏观形貌图3为三种耐候钢腐蚀不同时间后的宏观表面形貌㊂从图3中可以看出,三种耐候钢的表面形貌演化规律基本相同,即随着腐蚀的进行,锈层在钢表面慢慢扩展至最后完全覆盖在整个试样表面,锈层颜色变化为:深绿色ң浅黄色ң深黄色ң(a)Q355N H D,24h(b)Q355N H D,72h(c)Q355N H D,144h(d)Q355N H D,288h(e)Q355N H D,576h(f)Q450N Q R1,24h(g)Q450N Q R1,72h(h)Q450N Q R1,144h(i)Q450N Q R1,288h(j)Q450N Q R1,576h(k)Q460q,24h(l)Q460q,72h(m)Q460q,144h(n)Q460q,288h(o)Q460q,576h图3不同时长周浸实验后试验钢锈层的宏观形貌F i g.3M a c r o-m o r p h o l o g y o f t h e r u s t l a y e r o f t e s t e d s t e e l s a f t e r d i f f e r e n t p e r i o d s o f c y c l i n g i m m e r s i o n t e s t304武汉科技大学学报2018年第6期棕红色㊂另外,不同钢种在相同腐蚀时间下锈层形貌也存在明显的差异㊂腐蚀24h,三种钢锈层均未完全覆盖在基体表面,Q460q钢锈层在试样表面分布更均匀;腐蚀72h,三种钢锈层覆盖在基体表面,但由于锈层较薄且疏松,在干㊁湿循环交替条件下容易脱落,其中Q460q和Q450N Q R1锈层覆盖较为完整,而Q355N H D脱落较严重;随着腐蚀时间的增加,钢表面锈层逐渐均匀变厚,当腐蚀288h时,三种钢表面完全被锈层覆盖,但同时有少量外锈层脱落,此时可以看出,三种钢锈层均为两层:红棕色的外锈层和黑色的内锈层,而Q355N H D相对另外两种钢外锈层更为粗糙;腐蚀576h后,三种钢表面有更多的黑色腐蚀产物显现出来,表面形貌差异较小㊂2.3.2锈层截面形貌为进一步观察锈层的致密程度,图4列出了三种耐候钢腐蚀72㊁144㊁576h后试样截面的S E M照片㊂由图4可见,三种耐候钢表面锈层均出现了分层现象,锈层厚度均随着腐蚀时间的延长而增加,且靠近基体的锈层致密性更高㊂从图4中还可以看出,当腐蚀时间为72h 时,三种钢的锈层均很粗糙,致密性较差; Q355NH D钢锈层存在着裂纹和较多空洞,而Q450N Q R1钢锈层中未出现裂纹,但有一些空洞,Q460q钢锈层中出现了一条裂纹,空洞相对较少㊂随着腐蚀的进行(144h),三种耐候钢锈层中的裂纹㊁空洞数量明显减少,致密度有所提高㊂腐蚀后期(576h),Q460q和Q450N Q R1钢锈层致密度最高,但Q450N Q R1钢锈层中存在着一些较小的孔洞,致密程度比Q460q钢稍差;Q355N H D 钢内锈层较为致密,外锈层出现大量空洞和裂纹,致密性较差㊂(a)Q355N H D,72h(b)Q355N H D,144h(c)Q355N H D,576h (d)Q450N Q R1,72h(e)Q450N Q R1,144h(f)Q450N Q R1,576h(g)Q460q,72h(h)Q460q,144h(i)Q460q,576h图4不同时长周浸实验后试验钢锈层的截面形貌F i g.4C r o s s-s e c t i o n a lm o r p h o l o g y o f t h e r u s t l a y e r o f t e s t e d s t e e l s a f t e r d i f f e r e n t p e r i o d s o f c y c l i n g i m m e r s i o n t e s t s图5为C r元素在耐候钢锈层的E D S线扫描分析结果㊂由图5可见,腐蚀72h时,C r元素在锈层与耐候钢基体中连续分布,三种钢锈层中均未观察到C r元素富集现象;而腐蚀576h后,C r 元素在钢基体和内锈层界面附近区域均有明显的富集㊂4042018年第6期张宇,等:三种桥梁耐候钢在模拟海洋大气环境中的耐蚀性能比较(a)72h(b)576h图5C r元素在钢锈层中E D S线扫描分析F i g.5E D S l i n e a n a l y s i s o fC r e l e m e n t i n t h e r u s t l a y e r s2.3.3锈层物相组成三种耐候钢在腐蚀72㊁144㊁576h后形成锈层的X R D图谱及物相的半定量分析结果分别如图6和表3所示,根据文献[6]计算锈层的保护性因子α/γ*并列于表3中㊂由图6可见,三种耐候钢经过不同时间腐蚀后,形成的锈层均由α-F e O O H㊁β-F e O O H㊁γ-F e O O H和F e3O4组成㊂但各物相的比例随周浸时间变化有所不同,即随着周浸时间的延长,三种钢锈层中α-F e O O H物相所占比例有所提高,F e3O4相比例逐渐降低㊂由表3可知,三种钢的锈层保护系数均随着腐蚀时间的延长而增大,表明锈层对钢基体的保护能力有所提升,耐蚀性能变好㊂腐蚀各个阶段, Q460q钢的锈层保护系数均高于其他两种钢, Q450N Q R1钢次之,表明Q460q钢在腐蚀过程中形成的锈层对基体的保护能力最强㊂(a)Q355N H D(b)Q450N Q R 1(c)Q460q图6不同时长周浸实验后试验钢锈层的X R D图谱F i g.6X R D p a t t e r n s o f t h e r u s t l a y e r o f t e s t e d s t e e l s a f t e r d i f f e r e n t p e r i o d s o f c y c l i n g i m m e r s i o n t e s t s504武汉科技大学学报2018年第6期表3 锈层物相的半定量分析及锈层保护因子T a b l e 3S e m i -q u a n t i t a t i v e p h a s e a n a l y s i s a n d p r o t e c t i v e c o e f f i c i e n t s o f t h e r u s t l a ye r 时间/h 物相组成/%钢种α-F e O O H β-F e O O H γ-F e O O H F e 3O 4α/γ*72Q 355N H D0.422.83.473.40.4Q 450N Q R 12.018.511.667.92.5Q 460q 5.619.88.066.65.9144Q 355N H D 8.319.78.563.59.1Q 450N Q R 19.021.06.363.79.8Q 460q 9.613.111.166.210.6576Q 355N H D 19.213.17.959.823.8Q 450N Q R 120.019.17.153.825.0Q 460q21.622.53.752.227.82.4 电化学阻抗谱三种耐候钢在不同周期浸润腐蚀实验后测得的电化学阻抗谱如图7所示,图8为该试验条件下模拟的等效电路模型,图中R s 表示工作电极和辅助电极之间的溶液电阻,R r 为基体表面的锈层电阻,R c t 为锈层与基体之间电荷转移电阻,R w 为(a )Q 355N H D ,N y q u i s t (b )Q 355N H D ,B o d e(c )Q 450N Q R 1,N y q u i s t (d )Q 450N Q R 1,B o d e(e )Q 460q ,N y qu i s t (f )Q 460q,B o d e 图7 不同时长周浸实验后试验钢的电化学阻抗谱F i g .7E l e c t r o c h e m i c a l i m p e d a n c e s p e c t r o s c o p i e s o f t e s t e d s t e e l s a f t e r d i f f e r e n t p e r i o d s o f c y c l i n gi m m e r s i o n t e s t s 6042018年第6期张 宇,等:三种桥梁耐候钢在模拟海洋大气环境中的耐蚀性能比较图8 带锈试样在3.5%N a C l 溶液中的等效电路F i g .8E q u i v a l e n t e l e c t r i c a l c i r c u i t o f t h er u s t e ds a m p l e s i n 3.5%N a C l s o l u t i o nW a r b e r g 阻抗,C r u s t 为锈层电容,C d 1为双电层电容㊂从图7可以看出,三种耐候钢带锈试样的N y qu i s t 图均由高频区一个不完整的半圆和低频范围一条代表扩散的直线组成,反映了它们具有相似的耐腐蚀机理㊂随着周期浸润时间的延长,三种钢高频端电容弧半径和低频端扩散线弧度均呈先减小(24~72h )后增大(72~576h )的趋势,表明在该腐蚀过程中三种耐候钢的锈层致密性均得到提升㊂另外,带锈试样的B o d e 图中,低频区反映了锈层/基体之间的电荷转移电阻R c t ,而高频区主要反映了锈层电阻R r [7]㊂由试验钢的B o d e 阻抗-频率关系可知,当腐蚀时间在72~576h 范围时,三种耐候钢在低频区的扩散线弧度和阻抗模值|Z |均是Q 460q 钢最大,Q 450N Q R 1钢次之,Q 355N H D 钢最小,表明Q 460q 钢的耐蚀性能最好㊂表4为周浸72㊁576h 后拟合得到的参数R r和R c t ,利用R r 和R c t 之和来表征耐候钢锈层对基体的保护能力㊂由表4可以看出,腐蚀不同时间后,Q 460q 钢的R r 与R c t 之和最大,Q 450N Q R 1钢次之,Q 355N H D 钢最小,这与上述研究结果均一致㊂表4 不同腐蚀时间带锈试样的电阻拟合参数(单位:Ω㊃c m2)T a b l e 4R e s i s t a n c e f i t t i n gp a r a m e t e r s o f t h e r u s t e ds a m p l e s w i t hd i f f e r e n t c o r r o s i o n t i m e s腐蚀时间/h钢种R rR c t R r +R c t72Q 355N H D25.5919.3344.92Q 450N Q R 151.4740.3291.79Q 460q 53.541.2294.72576Q 355N H D 63.1435.7898.92Q 450N Q R 1115.5760.75176.32Q 460q 131.668.32199.922.5 三种耐候钢的耐蚀性能差异分析2.5.1 腐蚀动力学行为利用幂函数式对三种耐候钢在海洋大气腐蚀的动力学行为进行拟合[8-9],即ΔW =A t n(1)式中:ΔW 为试样单位面积的腐蚀增重量,m g ㊃c m -2;t 为腐蚀时间,h ;A ㊁n 为常数,n <1表示腐蚀减缓,n >1表示腐蚀加快,n =1表示腐蚀达到平稳状态[8]㊂图9为三种耐候钢增重率曲线的拟合结果(R 2=0.99)㊂从图9中可以看出,整个过程均可以分为两个阶段,即三种钢均在腐蚀72h 时出现转折点,此时Q 460q 耐候钢的腐蚀失重率最低,这与图2所示的腐蚀速率随时间变化曲线相吻合㊂第一阶段(24~72h ),三种耐候钢的n 值均大于1,表明此时为钢的腐蚀加速阶段,且n 值越大,耐候钢腐蚀速率上升越快,三组钢的n 值排序为:Q 355N H D (n =1.51)>Q 450N Q R 1(n =1.23)>Q 460q (n =1.18),可见Q 355N H D 钢腐蚀速率上升最快,Q 460q 钢最慢㊂第二阶段(72~576h),三种耐候钢的n 值均小于1,表明此时为钢的腐蚀减速阶段,这主要是由于在腐蚀后期,三种耐候钢表面均形成了致密的保护性锈层,可有效减缓介质对钢基体的腐蚀㊂图9 试验钢增重量随时间变化的拟合结果F i g .9F i t t i n g r e s u l t s o f w e i g h t ga i n o f t e s t e d s t e e l s w i t h t i m e 2.5.2 耐蚀差异机理分析显微组织对耐候钢耐腐蚀性能的影响主要体现在腐蚀初期㊂在该阶段,以复相组织(铁素体+珠光体)为主的耐候钢,珠光体组织区域优先发生腐蚀,使得钢的腐蚀速率较大;而贝氏体耐候钢则发生均匀腐蚀,其腐蚀速率相对较小[10]㊂从本研究结果来看,以铁素体和珠光体为主体组织的Q 355NH D 和Q 450N Q R 1耐候钢的腐蚀速率大于贝氏体耐候钢Q 460q,且珠光体含量越高(Q 355N H D 钢),耐候钢初期腐蚀速率越大(见图2)㊂腐蚀后期,微量合金元素对锈层的结构及性质影响很大[1,3,11],尤其是在海洋大气环境中C r元素的影响㊂Y a m a s h i t a 研究指出,C r 含量提高有利于细化腐蚀产物中的α-F e O O H ,从而改善锈704武汉科技大学学报2018年第6期层的致密性[12]㊂根据本研究结果可知,三种耐候钢腐蚀产物中均含有α-F e O O H㊁β-F e O O H㊁γ-F e O O H和F e3O4,锈层保护系数α/γ*值随着腐蚀过程的进行不断变大㊂另外,腐蚀后期微量合金元素C r在三种钢锈层中富集(图5),从而使锈层致密程度不断提高(图4),这能够有效阻碍C l-与钢基体接触,使得耐候钢腐蚀速率降低㊂其中,Q460q耐候钢锈层α/γ*值最大,锈层最为致密,电化学阻抗值也最大(图7),表明该钢种的耐蚀性能在三种钢中最好,这与腐蚀动力学分析结果一致㊂另一方面,三种耐候钢锈层的阻抗模值|Z|也在腐蚀过程中不断增加,表明在腐蚀后期三种钢的耐蚀性能均不断增强㊂3结论(1)N355N H D和Q450N Q R1钢的显微组织均由多边形铁素体和珠光体组成,且Q355NH D 钢中珠光体体积分数相对较高;Q460q钢则主要由粒状贝氏体和少量的多边形铁素体及M/A岛组成㊂(2)三种耐候钢在模拟海洋大气环境(3.5% N a C l溶液)下,腐蚀速率均呈先增加后降低的趋势㊂整个过程平均腐蚀速率呈现大小顺序为: Q355N H D>Q450N Q R1>Q460q㊂(3)腐蚀过程中,三种耐候钢锈层分为内外两层,均含有α-F e O O H㊁β-F e O O H㊁γ-F e O O H和F e3O4;其中Q460q耐候钢α/γ*值最大,锈层最为致密,电化学阻抗值最大,在该环境下的耐蚀性能最佳,Q450N Q R1次之㊂(4)三种耐候钢前期腐蚀性能的差异主要是由显微组织决定,而服役后期主要与锈层的结构和致密程度有关㊂参考文献[1] D o n g J H,H a nE H,K e W.I n t r o d u c t i o nt oa t-m o s p h e r i c c o r r o s i o nr e s e a r c h i nC h i n a[J].S c i e n c ea n dT e c h n o l 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