Q345CNHY3耐海水腐蚀钢耐蚀性能研究

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耐海水腐蚀钢的腐蚀性能评价与机理研究

第22卷第3期 • 1〇• 2016 年 6 月宽厚板WIDE AND HEAVY PLATEVol. 22,No. 3June 2016耐海水腐蚀钢的腐蚀性能评价与机理研究邬早勤1尹绍江2王云阁2(1唐山中厚板有限公司;2河钢集团唐山钢铁公司技术中心）摘要通过适量添加Cu、Ni、&、M〇、S n等元素，某钢厂成功开发耐海水腐蚀钢NHYNE36。

周期浸润腐蚀试验和盐雾腐蚀试验表明:耐海水腐蚀钢NHYNE36的腐蚀性能接近或优于船级社的相应要求。

光学显微镜和扫描电镜分析表明:耐海水腐蚀钢表面内镑层中发现的&元素可形成致密氧化膜，有利于钢板耐蚀性的提高;基体组织为单相多边形铁素体精细组织或含有极少量珠光体，可有效降低钢中原电池的数量，从而提高基体的抗电化学腐蚀能力。

关键词耐海水腐蚀钢盐雾腐蚀试验周期浸润腐蚀试验显微组织Corrosion Resistance Evaluation and Mechanism Studyof Seawater Corrosion Resistant SteelWu Zaoqin1 ,Yin Shaojiang2 and Wang Yunge2(1Tangshan Medium and Heavy Steel Plate Co. ,Ltd.；2 Technology Center of HBIS Tangshan Iron and Steel Co. ,L td.)Abstract The seawater corrosion resistant steel NHYNE36 has been developed by adding Cu, Ni, Cr, Mo, Sn elements. Corrosion resistance of the steel was investigated by alternate immersion test and salt spray test. The results showed that the corrosion resistance of seawater corrosion resistant steel NHYNE36 was better than that of the corrosion resistance required by relevant classification societies. The analysis of optical microscope and scanning electron microscope showed that Cr element observed in the internal rust layer on the surface of the steel can form dense oxidizing film favorable for the steel plate corrosion resistance, the matrix structure comprised of single phase polygonal ferrite fine constituent or little pearlite, which effectively reduced the quantity of galvanic cells, thus improving the electrochemical corrosion resistance of the matrix.Keywords Seawater corrosion resistant steel,Salt spray test,Alternate immersion test,Microstructure〇前言为了适应海洋环境中钢铁材料耐蚀性能的需要，许多国家已经开发出耐海水腐蚀钢种，其中有美国研制的MARINER钢，属于Ni - Cu - P 系[1-3]，&1&0.50%，见为0.40%~0.65%,?为0• 08%~ 0• 15% ;法国Pompey公司研制的APS钢，属于Cr- A1系[4]，C r含量4%和A1含量 3=0. 6% ;日本研制的Mariloy钢，属于0-(]11- Mo系[4。

温度和搅拌速度对Q345和Q235钢在模拟海水中的腐蚀影响毕业论文

毕业论文温度和搅拌速度对Q345和Q235钢在模拟海水中的腐蚀影响摘要由于淡水资源的缺乏，大力开发和利用海水势在必行。

但由于海水含盐量高，腐蚀、结垢离子的质量分数高，微生物、大生物种类多，具有腐蚀性的离子浓度远高于一般淡水，因此，金属在海水中的使用存在严重的腐蚀问题，故研究金属在海水中腐蚀原因及影响因素，做好有针对性的防腐蚀工作尤为重要。

本研究主要进行浸泡实验，实验将Q235和Q345试样置于不同温度和搅拌速度的模拟海水中，连续进行七天。

所用到的模拟海水是3.5%NaCl溶液。

浸泡试验结果表明：在模拟海水中随着温度的升高，两组试样的年腐蚀速率增加。

在模拟海水中随着搅拌速度的升高，两组试样的年腐蚀速率也增加。

相同温度和搅拌速度的模拟海水中，虽然Q235试样的年腐蚀速率基本上都大于Q345试样的年腐蚀速率，但因Q235试样表面发生了全面腐蚀，Q345试样的表面发生了点蚀，所以在相同条件下的模拟海水中Q345的危害性较大。

本论文研究得到结论：温度和搅拌速度均能加快Q235和Q345试样在模拟海水中的腐蚀速率。

关键词：海水腐蚀；浸泡试验；温度；搅拌速度AbstractDue to the lack of fresh water resource, develop and utilize seawater be imperative. But because of the highsalt content,corrosion,fouling ion mass fraction, microbiological, biological species, corrosive ion concentration is far higher than that of water, therefore, metals in seawater using existence serious corrosion problem, so the study of metals in seawater corrosion reasons and influencing factors, do a good job targeted anti corrosion is very important.This study mainly for soaking experiment, experiment Q235 and Q345 samples at different temperature and stirring speed in simulated sea water, for seven consecutive days. The use of simulated seawater is 3.5% NaCl solution.The test results show that: soaking in simulated sea water with temperature rising, two groups of samples and the annual corrosion rate increase. In simulated sea water with stirring speed increases, two groups of samples and the annual corrosion rate also increased. The same temperature and stirring speed in simulated seawater samples of Q235, although the annual corrosion rate basically is larger than Q345sample annual corrosion rate, but because the Q235surface of the specimen has a comprehensive corrosion, Q345specimen surface pitting happened, so under the same conditions of simulated sea water, Q345greater harmfulness.This paper get the conclusion: temperature and stirring speed can accelerate Q235and Q345samples in simulated sea water corrosion rate.Key Words :Seawater corrosion;Immersion testing;Temperature;Mixing speed目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)1 文献综述 (3)1.1 材质简介 (3)1.1.1 Q235材质简介 (3)1.1.2 Q345材质简介 (4)1.2 海水环境与性质 (6)1.2.1 我国典型海域主要环境因素 (6)1.2.2 海水性质 (11)1.3 海水腐蚀的实验研究与数据处理 (15)1.3.1 海水腐蚀试验方法 (15)1.3.2 海水腐蚀的数据处理与分析 (16)1.4 常用典型钢材的海水腐蚀研究 (17)1.4.1 碳钢和低合金钢的海水腐蚀研究 (17)1.4.2 不锈钢的海水腐蚀研究 (22)1.4.3 铜合金的海水腐蚀研究 (26)2 研究方法 (27)2.1 实验仪器与试剂 (27)2.2 浸泡腐蚀实验 (27)2.2.1 试样制备 (27)2.2.2 配制模拟海水溶液 (27)2.2.3 实验步骤 (28)3 实验结果与分析 (1)3.1 Q235的腐蚀研究 (1)3.1.1 Q235试样腐蚀前后形貌观察 (1)3.1.2 Q235试样腐蚀后微观形貌及能谱分析 (2)3.1.3 Q235试样实验数据 (3)3.1.4 温度和转速对Q235试样腐蚀速率的影响 (4)3.2 Q345的腐蚀研究 (7)3.2.1 Q345试样腐蚀前后形貌观察 (7)3.2.2 Q345腐蚀微观形貌及能谱分析 (9)3.2.3 Q345试样实验数据 (10)3.2.4 温度和转速对Q345试样腐蚀速率的影响 (11)3.3 Q235和Q345腐蚀的对比分析 (13)3.3.1 温度 (13)3.3.2 转速 (14)结论 (15)致谢 (16)参考文献 (17)引言海水是一种复杂的多组分水溶液，海水中各种元素都以一定的物理化学形态存在。

耐海水腐蚀低合金钢牌号

耐海水腐蚀低合金钢牌号【原创实用版】目录1.耐海水腐蚀低合金钢的简介2.耐海水腐蚀低合金钢的牌号分类3.耐海水腐蚀低合金钢的主要性能4.耐海水腐蚀低合金钢的应用领域5.我国耐海水腐蚀低合金钢的研究与发展正文一、耐海水腐蚀低合金钢的简介耐海水腐蚀低合金钢，顾名思义，是一种具有良好耐海水腐蚀性能的低合金钢材。

在海洋工程、船舶制造等涉海领域中，由于海水中含有大量的氯离子和腐蚀性物质，对金属材料的腐蚀性极强，因此耐海水腐蚀低合金钢应运而生，以满足这些领域对材料耐腐蚀性的高要求。

二、耐海水腐蚀低合金钢的牌号分类根据我国相关标准，耐海水腐蚀低合金钢的牌号主要分为以下几个系列：1.Q235NH 耐海水腐蚀钢2.Q345NH 耐海水腐蚀钢3.Q390NH 耐海水腐蚀钢4.Q420NH 耐海水腐蚀钢5.Q460NH 耐海水腐蚀钢其中，数字表示最低屈服强度，NH 表示耐海水腐蚀。

三、耐海水腐蚀低合金钢的主要性能耐海水腐蚀低合金钢的主要性能包括力学性能、耐腐蚀性能、焊接性能等。

1.力学性能：耐海水腐蚀低合金钢具有良好的力学性能，可以满足海洋工程等领域对材料强度和韧性的要求。

2.耐腐蚀性能：耐海水腐蚀低合金钢在海水中具有优异的耐腐蚀性能，其耐腐蚀性能主要来源于合金元素（如铜、镍、钼等）对钢铁基体的保护作用。

3.焊接性能：耐海水腐蚀低合金钢具有良好的焊接性能，可以采用各种焊接方法进行焊接。

四、耐海水腐蚀低合金钢的应用领域耐海水腐蚀低合金钢广泛应用于海洋工程、船舶制造、海洋石油平台、海水淡化等领域。

五、我国耐海水腐蚀低合金钢的研究与发展我国在耐海水腐蚀低合金钢的研究与发展方面取得了显著成果。

风电塔筒材料Q345D合金钢在模拟海洋大气环境下的腐蚀规律研究

m Vol.54 N o.3 Mar. 2021fAUUe^ial^风电塔筒材料Q345D合金钢在模拟海洋大气环境下的腐蚀规律研究徐敬明a，胡杰珍8，邓培昌“，吴敬权1，王贵a(广东海洋大学a•机械与动力工程学院，b_化学与环境学院，广东湛江524000)[摘要]为准确了解塔筒材料在酸性大气环境下的腐蚀规律并为海上风电塔筒结构防腐优化提供理论依据，利用干湿酸性盐雾试验模拟沿海大气环境，对Q345D合金钢腐蚀24,48,72,96,168,240,360,480 h，研究塔筒材料 Q345D钢在该环境下的腐蚀规律。

利用X射线衍射仪分析（XRD)、扫描电铣观察（SEM)、通过测定腐蚀失重率、电化学测试等方法对不同腐蚀时间后的Q345D试样进行分析。

结果表明：Q345D的腐蚀动力学曲线遵循幂函数规律，随着腐蚀时间的增加，Q345D钢的腐蚀速率呈增长性变化趋势，腐蚀前168 h内，腐蚀速率较快，168~240 h 时，腐蚀速率减缓，腐蚀320 h后，速率又开始缓慢增加；Q345D在沿海大气环境下的腐蚀产物主要有p-FeOOH、Fe203、7-Fe00H、Fe304、a-Fe00H组成，腐蚀过程中少量a-FeOOH形成减缓了基体的腐蚀速率：带锈Q345D钢自腐蚀电位随腐蚀时间的延长呈现逐渐增加趋势，腐蚀前168 h内，自腐蚀电流密度逐渐增加，腐蚀速率增加，168~240 h内，自腐蚀电流密度减小，锈层保护性逐漸变好，此阶段内腐蚀速率降低，240~480 h内，自腐蚀电流密度增加，腐蚀速率加快。

[关键词]盐雾试验；海洋大气；Q345D;腐蚀速率；腐蚀产物[中图分类号]TG174.3+1 [文献标识码]A[文章编号]l〇m-1560(2021)03-0064-06Study on Corrosion Laws of Wind Power Tower Tube Material Q345D Alloy SteelUnder Simulated Oceanic Atmospheric EnvironmentX U Jing-ming*, H U Jie-zhen*, D E N G Pei-changb, W U Jing-quan', W A N G Gui*(a. School of Mechanical and Power Engineering;b. School of Chemistry and Environment, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524000, China)Abstract： In order to accurately understand the corrosion laws of tower tube materials in acidic atmosphere environment, and provide a theoretical basis for the anticorrosion optimization of offshore wind turbine tower tube structure, the dry and wet acid s a l t spray test was used t o simulate the coastal atmospheric environment to corrode Q345D alloy steel for 24 , 48 , 72 , 96, 168,240 , 360 , 480 h to study the corrosion laws of the tower tube material Q345D steel in this environment. The sample Q345D after each corrosion period was analyzed by X-ray diffractometer analysis (X R D) , scanning electron microscope (S E M)observation,corrosion weight loss rate, electrochemical measurement and other methods. Results showed that the corrosion kinetics curve of Q345D followed the law of power function. With the increase of corrosion time, the corrosion rate of Q345D steel presented a trend of increasing change. The corrosion rate was fast within 168 h, and then slowed down from 168 h to 240 h, and slowly increased again after 320 h. Under the environment of coastal atmosphere, the corrosion products of Q345D mainly included P-F e O O H,Fe203,7-F e O O H,Fe304 and a-FeOOH. During the corrosion process, the formation of a small amount of a-F e O O H slowed down the corrosion rate of the substrate. The self corrosion potential of rusty Q345D steel showed a trend of gradual increase with the extension of corrosion time. Within 168 h, the self corrosion current density was increased and the corrosion rate was increased； from 168 h to 240 h the self corrosion current density was decreased, the rust layer protection became better gradually, and the corrosion rate was reduced in this stage； and from 240 h to 480 h the corrosion current density was increased and the corrosion rate was accelerated again.K e y words：s a l t spray test； oceanic atmosphere； Q345D； corrosion rate； corrosion products[收稿日期]2020-09- 16[基金项目]广东省海洋装备及制造工程技术研究中心建设（A16287)资助[通信作者]王贵（1963-),博士，教授，主要研究方向为海洋装备及材料腐蚀与防护技术，电话：138****0363,E-mail: 138****************第54卷•第3期.2021年3月m〇前言近年来，Q345D需求量逐年增大。

Q235和Q345钢在模拟海水中的腐蚀行为

ａｎｄＱ３４５ｓｔｅｅｌｈａｓｌｉｔｔｌｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｓｔａｔｉｃｓｅａｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｒｅａｃｈｉｎｇａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ０．２８ｍｍ／ａａｔ４０。Ｃ．ＴｈｅｓｔｉｒｒｉｎｇｒａｔｅｈａｓａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆＱ２３５ａｎｄＱ３４５ｓｔｅｅｌ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙｍｅａｎｓｏｆＳＥＭａｎｄＥＤＳ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅｏｆＱ２３５
第３３卷第１期
２０１３年３月
辽
宁
石
油
化工大源自学学报
Ｖｏ１．３３ＮＯ．１
Ｍａｒ．２０】３
Ｊ（）ＵＲＮＡＩＯＦＩＩＡ（）ＮＩＮＧ－ＳＨＩＨＵＡＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
文章编号：１６７２６９５２（２０１３）０１－０００５ — ０４

耐蚀合金钢在海洋环境中的耐蚀性能研究

耐蚀合金钢在海洋环境中的耐蚀性能研究主要内容：一、介绍海洋环境对金属材料的腐蚀作用二、耐蚀合金钢的特性及其在海洋环境中的应用三、耐蚀性能评价方法四、耐蚀合金钢在海洋环境中的耐蚀性能研究进展五、研究结果及对现有问题的讨论六、提高耐蚀合金钢耐蚀性能的方法探讨七、结论一、介绍海洋环境对金属材料的腐蚀作用海洋环境中，金属材料长期受到海水中的激进化学环境和海洋生物的腐蚀作用。

海水中的氯离子、氧、二氧化碳、硫化物等物质会导致金属材料的腐蚀速率加快。

此外，生物污垢和微生物的附着也会促使金属材料的腐蚀，对海洋结构和设备的安全性和可靠性造成潜在威胁。

二、耐蚀合金钢的特性及其在海洋环境中的应用耐蚀合金钢是一种特殊的钢材，其特点是具有很高的抗蚀性能，同时具备了普通钢的强度和可焊接性。

这种特性使得耐蚀合金钢在海洋环境中得到广泛应用，如海上石油钻井平台、海洋工程结构、海上船舶等。

耐蚀合金钢的应用可以有效减缓金属材料在海洋环境下的腐蚀速度，延长使用寿命。

三、耐蚀性能评价方法在研究耐蚀合金钢在海洋环境中的耐蚀性能时，需要采用科学的方法进行评价。

常见的评价方法包括失重法、电化学方法、表面分析方法等。

失重法通过计算金属材料的质量变化来评估其腐蚀程度。

电化学方法可以通过测量电流及其他电化学参数来研究材料的耐蚀性能。

表面分析方法常用的有扫描电子显微镜、能谱分析仪等，可以观察材料的表面腐蚀情况。

四、耐蚀合金钢在海洋环境中的耐蚀性能研究进展针对耐蚀合金钢在海洋环境中的耐蚀性能研究，近年来有许多重要的进展。

一方面，研究者通过改变合金的化学成分和微观结构，提高了耐蚀合金钢的耐蚀性能。

另一方面，一些新型涂层和涂覆技术的引入，进一步增强了耐蚀合金钢的耐蚀性能。

此外，研究者还通过实验研究和数值模拟等方法，深入了解了海洋环境中耐蚀合金钢的腐蚀行为，并提供了重要的理论基础。

五、研究结果及对现有问题的讨论从目前的研究结果来看，耐蚀合金钢在海洋环境中的耐蚀性能得到了显著提高。

新型耐海水腐蚀不锈钢的研究

￣６０．０４Ｐ０Ｃ
，
，
Ｃ１５
００４Ｓ２ ∞ 一，
。
试验钢选择铬含量为１～２。８２２）钼。钼是提高不锈钢耐孑蚀和缝隙腐蚀最Ｌ
有效的合金元素，铬的作用大３倍多。因此试验比
ＺＨ０ＵＢｏ
（ｉｈｕｎＶｏａｉａｌＩｔｔｅｏｉｎｃｎｄＴｅｃＹｎｃａｃｔｏｎｎｓｉｕｔｆＳｃｅｅａｈｎｏｏｇｙ，ｎｈｕａ７５０５，Ｃｈｉａ）ｌＹｉｃｎ１０ｎＡｂｓｒｃ：ｎｔｏｄｕｅｉｈｓｒｎｇｔｔｉｌｓｔｅｅｓｓａｎｏｓａｔｒｃｒｉｎ，ｂｅｎｓｏａｅｕｌｓｌｃｉｎｏｔｔａｔＩｒｃｄａｈｇｔｅｈｓａｎｅｓｓｅｌｒｉｔｔｔｅｗａｅｏｒｏｓｏｙｍａｆｃｒｆｅｅｔｏｆｉｓｃｍｉａｏｍｐｉｉｓａｅｔｎｇ，Ｔｈｅｉｐｃｉａａｒｅｕｔｔｈｅｔｓａｐｌｓｆｒｔａｒａｍｅ，ｐｉｔｎｏｒｏｈｅｃｌｃｏｓｔｏｎｎｄｍｌｉｎｓｅｔｏｎｗｓｃｒｉｄｏｏｔｅｔｓｍｅｏｈｅｈｅｔｔｅｔｎｔｔｉｇｃｒ — ｓｏｎ，ｍｅｈａｃｌｐｏｒｙ，ｍｅａ１ｉｃｎｉａｒｐｅｔｔｌａｏｇｒｐｈｉｔｕｔｅ，ｔｎｏｍｐｅｗｉｈｔ６Ｌ，ｎｄｔｄｎａｇｓ，ｔｈａａｔｒｓｉｓｃｓｒｃｕｒｈｅｃａｒｔｈｅ３１ａｈｅａｖａｔｅｈｅｃｒｃｅｉｔｃ

海水中钢的腐蚀产物及影响

海水中钢的腐蚀产物及影响海水中钢的腐蚀产物及影响1. 引言海洋中的水含有丰富的盐分和各种化学物质，这使得海水对金属材料具有极强的腐蚀性。

钢作为常用的结构材料之一，在海水环境中会遭受到严重的腐蚀。

本文将探讨海水中钢的腐蚀产物及其对结构材料的影响。

2. 海水中的腐蚀过程海水中的腐蚀主要是电化学腐蚀过程，可以通过氧化还原反应来描述。

当钢与海水接触时，形成了一个复杂的电化学系统，其中包括阳极、阴极和电解质。

钢表面的阳极氧化反应产生了一系列腐蚀产物。

3. 钢的腐蚀产物海水中钢的腐蚀产物主要包括：(1) 氧化铁(Fe2O3): 这是钢腐蚀后的主要产物，形成了钢表面的锈层。

锈层不仅会导致钢材的进一步腐蚀，还会降低钢材的力学性能和耐久性。

(2) 氢氧化铁 (Fe(OH)3): 这是一种沉淀物，常见于腐蚀严重的环境。

它会增加钢的质量，影响钢结构的稳定性。

(3) 氯化物: 海水中含有大量的氯离子，当钢腐蚀时，氯离子会与铁离子结合形成氯化铁。

氯化物的存在加速了钢的腐蚀速度。

4. 钢的腐蚀对材料的影响(1) 强度衰减: 钢在海水中长期暴露会导致腐蚀产物的积累，这会降低钢的强度和刚度。

一旦钢的强度衰减到一定程度，会威胁到结构的安全性。

(2) 耐久性降低: 海水中钢的腐蚀会缩短材料的使用寿命，尤其是在海洋工程和船舶领域。

腐蚀会导致钢材的疲劳和断裂，进而影响结构的正常运行。

(3) 维护和修复成本增加: 海水中钢的腐蚀需要耗费大量经济资源和时间用于维护和修复。

在设计和建造海洋工程等相关结构时，需要考虑腐蚀的影响并采取相应的防护措施。

5. 针对海水腐蚀的防护措施为了减少海洋环境对钢材的腐蚀，可以采取以下防护措施：(1) 使用耐腐蚀的钢材: 铬、镍等金属元素的添加可以提高钢材的耐蚀性。

不锈钢和镀锌钢等材料适用于海洋环境。

(2) 进行防腐涂层: 涂覆一层防腐漆或防腐涂料能够有效隔离海水与钢结构的接触，减少腐蚀的发生。

(3) 电化学保护: 通过施加电流或使用阴极保护系统，可以减缓腐蚀反应的进行，延长钢结构的使用寿命。

耐海水腐蚀高强度金属材料的研究与应用

耐海水腐蚀高强度金属材料的研究与应用第一章介绍随着近年来海洋油气资源的日益紧缺，海洋开发技术得到了迅猛的发展。

然而，海水中高盐度和高含氧量的环境，给海洋设施和装备的耐腐蚀性能提出了很高的要求。

其中，海洋平台、海底管道、深海顶管和船舶等特殊用途资产则需要具有高强度和高耐腐蚀性能材料来保障其工作安全。

针对海水腐蚀环境对高强度金属材料的要求，一系列研究与应用工作已经开展。

本文旨在对这些工作和应用进行介绍和总结。

第二章材料研究2.1 金属锆金属锆是一种晶体结构紧密、化学稳定性极高的金属元素，有良好的抗海水腐蚀性能。

因此，金属锆已被广泛应用于制造海水淡化设备、海水中子束谱分析器、海水电泳设备、海水腐蚀防护材料等领域。

2.2 超级不锈钢超级不锈钢属于高强度耐腐蚀钢材，可用于制造海洋深水钻探平台、海底油气管道、深海顶管、氯碱工业设备等。

其主要成分有锆、钛、钒、铜、镍、硫和硬质合金等。

其优点是具有高强度、高耐蚀、抗疲劳、抗热、抗硬化和耐磨损等性能。

2.3 镍基合金镍基合金是一种优良的高温高耐蚀合金材料，主要应用于海上油气勘探开发、氯化氢和氢氟酸腐蚀介质和飞机发动机等领域。

镍基合金的特点是能在高温、强腐蚀和高应力的环境中保持较好的稳定性和加工性能。

第三章材料应用3.1 海上油气勘探开发海上油气勘探开发是高强度金属材料应用的主要领域之一，也是最具挑战性的领域。

典型应用包括海底钻井平台、海底管道、口径较大的掩埋系统和斜置钻机等。

这些应用存在的主要问题是耐腐蚀性和持久性。

为了保证钻井平台的持续运行，需要选择耐腐蚀性好的超级不锈钢金属材料。

3.2 海洋深水保护策略为了保护深海井口、海底管道和其他数据线路等设施，需要采用一系列策略来防止海水腐蚀。

这些策略包括选择耐蚀合金材料、使用涂层保护地下管道和其他设施、定期检查和维护设施和管道。

3.3 深海超高压输气管道随着海底油气开发的不断深入，越来越多的海洋平台和油气井被建设在水深逾2000米的深海区域。

一种新型耐海水腐蚀不锈钢的研究

一
种新型耐海水腐蚀不锈钢的研究
ＲｅｅｒｈｏｗｅｗａｅｓｓａｔＳａｎｅｓｔｅｓａｃｎＮｅＳａｔｒＲｅｉｔｎｔｉｌｓｅｌＳ
寇生中周波魏代钢张亚男（州理工大学有色金属新材料国家重点实验室，兰兰州市７０５３００）
ｒａｉｉｇｓｌｓｌｔｎｓｒｎｈｎｎａｉｇａｒｄｕｔｉｒｎｉｎｏｐｈｓｎ￣ｐａｅ，ｅｅｌｎｏｉｏｕｉｔｅｇｔｅｉｇ，ｇｅｎｃｒｉｏｔｗｉｎｔｓｔｆａａｅａｄｚｄｏｅｈａｉｏｈｓｉ．．
ｈｌｉｇｆｈａ２ ℃ ｂｆｒｉｃｏｉｇｏｄｎ４ｔ０ｏｒ５ｅｏｅａｏｌ．ｒｎ
Ｋｅｗｏｄｓａｎｅｓｓｅｌｃｅｉａｏｐｓｔｎｈａｒａｍｅｔｓａｔｒｃｒｏｉｎｅｉｔｎｅｙｒｓ：ｔｉｌｓｔｅ，ｈｍｃｌｃｍｏｉｏ，ｅｔｔｔｎ，ｅｗａｅｏｒｓｏｒｓｓａｃｉｅ
鉴于陆地资源的日益枯竭，海洋将成为矿产、能
源和食物资源的主要供应基地，因此海洋开发被列为２世纪研究开发的重点领域之一。１金属材料因海水中ｃ圾多种海生物腐蚀，ｌ给海洋工程带来巨大经济损失『１而耐海水腐蚀金属材料，别是高强度耐ｌ。＿２特海水腐蚀不锈钢的开发和应用研究则是海洋开发的技术和物质基础。现需研制一种耐海水点蚀性能比３６１Ｌ好，机械加工性能良好的不锈钢。针对这一且目的我们进行了新钢种的研制。本文主要研究不锈钢３６１Ｌ和自制的不锈钢在６ｅｌ溶液中的腐蚀％ＦＣ，行为及其它各种性能测试。

Q345E钢在模拟海水溶液中的腐蚀行为

Q345E钢在模拟海水溶液中的腐蚀行为王婷;宋义全;王鸿;张翰威【摘要】采用失重法及电化学方法研究了Q345E钢在模拟海水溶液(3.5％ NaCl)中的腐蚀行为.结果表明:Q345E钢自腐蚀电位前期急剧下降,实验后期逐渐趋于稳定;腐蚀初期腐蚀介质充足且发生吸氧腐蚀使Q345E钢的腐蚀速率较大,随着浸泡腐蚀时间的延长及腐蚀产物的附着,腐蚀速率逐渐减小,在腐蚀后期因附着产物脱落而增大.【期刊名称】《内蒙古科技大学学报》【年(卷),期】2013(032)004【总页数】5页(P339-343)【关键词】Q345E钢;海水腐蚀;腐蚀速率【作者】王婷;宋义全;王鸿;张翰威【作者单位】内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010【正文语种】中文【中图分类】TG172.5海洋面积约占地球总面积的70%.而海水因其含盐浓度高，成为一种腐蚀性较强的天然腐蚀剂［1］.在海洋资源开发和利用过程中，钢材扮演着不可或缺的角色，如潮流发电、海水发电、海水温差发电设备及海滨大型跨海桥梁，与海洋开发相关的海底容器，用于资源开发的各种大型海洋构件以及造船用钢等领域中均离不开钢［2］.腐蚀会损耗大量金属还会浪费大量的能源［3］，所以随着国民经济的发展，关于钢的耐海水腐蚀性能的研究日益增多［4］.目前，在海洋钢结构中，广泛使用的主要是高强度低合金结构用钢，因此，研究低合金结构钢在海洋环境下的腐蚀行为具有重大意义.本文以低碳高强度结构用钢Q345E为研究对象，通过模拟海水浸泡实验，对不同浸泡时间下钢的腐蚀情况进行比较，研究了Q345E钢的海水腐蚀规律.1 试验方法1.1 试验材料选择包钢生产的Q345E，试验材料Q345E的成分见表1.表1 实验中的Q345E的材料成分(质量分数，%)Table 1 Chemical composition of Q345E steel?实验钢经过钼丝切割加工成20 mm×20 mm×5 mm的失重试样和10 mm×10 mm×1 mm的电化学试样.失重试样表面用120～800#的砂纸逐级打磨，并用无水乙醇清洗，吹风机冷风吹干，放入干燥箱以备使用.电化学试样表面先用120～400#砂纸逐级打磨，再用导线焊接，焊接后用乙二胺与环氧树脂按6∶100比例配比密封，使密封后工作面积为1 cm2，将密封后的试样再经600～1 000#砂纸逐级轻轻水磨，并用无水乙醇清洗，吹干、编号后放入干燥箱以备使用.1.2 实验方法实验所采用的腐蚀介质为3.5%(质量分数)NaCl的水溶液，配置的溶剂为去离子水.溶液成分见表2.表2 模拟海洋溶液的化学成分(质量分数，%)Table 2 Physical and chemical properties of the solution?将磨制好的试样，悬挂在试样架的结点处，并要保证试样的取向一致，尽量使截面朝向采光面.试样相互之间不能接触，悬挂的高度要保持一致，保证试样浸入相同深度.因所采用的模拟海水溶液在浸泡腐蚀过程中会有离子的消耗，且为更好的模拟海水的流动更新性，因此浸泡试样所采用的腐蚀介质每两天更换一次 . 取样的周期为:3，7，15，30，45 d.用除锈液［5］除去失重试样上的锈层，表面应无可见铁锈、杂质，残留物痕迹仅显示点状或条纹状的轻微色斑，用去离子水冲洗干净后，快速烘干，在精度为10－4g的天平上称重并记录数据，根据失重法计算腐蚀速率式中，v为腐蚀速度，g/m2h;m0为试样腐蚀前的质量，g;m1为试样清除腐蚀产物后的质量，g;s为试样表面积，m2;t为腐蚀时间，h，计算出试样的腐蚀速率.采用Solartron公司生产的SI1280B型电化学工作站进行交流阻抗谱和极化曲线的测量.采用标准三电极体系，参比电极选用232型饱和甘汞电极，辅助电极选用表面积为20 mm×20 mm的铂片，工作电极为电化学试样的工作表面，以鲁金毛细管用以补偿电压降.对电化学试样在敞口容器内腐蚀0，3，7，15，30，45 d 后进行监测 . 交流阻抗测量参数为外加电压幅值5 mV;电位扫描频率范围1×10－2～2×104Hz;动态极化曲线测量参数为电位扫描速度为0.3 mV/s，扫描的电压范围－0.25～0.5 V.2 实验结果2.1 自腐蚀电位实验钢在模拟海水溶液中自腐蚀电位随时间变化的分布，如图1所示.在实验前期，自腐蚀电位急剧下降;而实验后期自腐蚀电位则逐渐趋于稳定.实验前期腐蚀溶液中所含有的大量还原性阴离子Cl－破坏了在钢表面覆盖的钝化膜，使其发生溶解，因此自腐蚀电位急剧下降;且实验前期溶液中的溶解氧含量也很多，容易促进铁的溶解，即促进阳极活化过程，因此实验钢在初期主要以吸氧腐蚀为主［5］，发生的氧化还原反应如下:这样造成了试样表面性质迅速变化，从而导致表面出现不均匀全面腐蚀.随着腐蚀的进行，自腐蚀电位下降趋势减缓，这是由于溶液中的溶解氧减少，减缓了阳极的氧扩散电流，导致腐蚀电流同比减小;同时，在腐蚀过程中会不断有腐蚀产物生成，而Cl－的存在破坏了腐蚀产物膜层，两者相互作用使腐蚀电位不断变化并最终达稳定电位［6］;此外，腐蚀进行中模拟溶液的pH值略微增大，在一定程度上阻碍了吸氧腐蚀，而前期大量腐蚀产物在试样表面的堆积也阻碍了腐蚀的进一步进行，减缓了腐蚀.图1 Q345E钢Ecorr随时间的变化曲线Fig.1 Ecorr-t curve of Q345E2.2 腐蚀速率图2为实验钢在模拟溶液中浸泡的腐蚀速率图.从图2中可以看出，腐蚀初期腐蚀速率较大，在7 d时腐蚀速率达到最大值.这是因为在实验的初期，试样表面的初始钝化膜发生了溶解，且在Cl－和溶解氧充足的情况下，试样表面迅速发生腐蚀出现腐蚀点，生成腐蚀产物，腐蚀速率迅速变大.随着浸泡时间的延长，腐蚀速率开始减小.这是因为随着腐蚀时间的推移，在钢表面的阳极区聚集了很多的铁离子，同时，溶液中的阴离子的也向阳极移动，形成了铁盐，产生大量的腐蚀产物聚集在阳极的表面.产生的腐蚀产物越来越多，使得电子的转移越来越困难，进而阻碍了腐蚀反应的继续进行，从而减缓了腐蚀速率的增加.当实验进行到45 d时，腐蚀速率较15 d和30 d有所增大，这是由于附着在试样表面一定量的腐蚀产物发生了脱落，试样基体失去了锈层的保护作用，腐蚀又进一步进行，使腐蚀速率增大.图2 Q345E钢腐蚀速率随时间的变化Fig.2 Change with the time of corrosion rate about Q345E2.3 交流阻抗谱图3为实验钢在模拟溶液中浸泡所得的不同周期下的交流阻抗谱，数据采集和变换采用ZPlot2软件，并用ZView2型软件解析电化学参数.从图3发现:在不同周期测得的交流阻抗谱，都是以一个容抗弧的形式出现，反映出腐蚀反应基本以活化控制为主.随着腐蚀时间的延长，容抗弧半径逐渐增大，说明腐蚀反应的阻力增大，腐蚀速率减小.在45 d时容抗弧比30 d时的容抗弧半径小，这是因为腐蚀不间断的进行，腐蚀产物也越来越多，最终使得表层腐蚀产物由于过多而脱落，在脱落的同时也携带了一部分内层腐蚀产物一起脱落，这样减弱了腐蚀产物对试样的保护能力，从而导致腐蚀速率的加快.图3 Q345E钢在不同时间下的阻抗谱Fig.3 Nyquist and bode diagrams ofQ345E at different time根据曹楚南［9，10］的理论，对 Q345E 钢在该腐蚀环境的腐蚀原理，并结合Bode图，采用图4的等效电路模型对数据进行数值拟合.其中，Rs表示溶液电阻，CPE为常相位角元件，表示工作电极表面腐蚀产物的非理想电容，Rp表示为极化电阻.图4 钢在模拟溶液中的等效电路图Fig.4 Equivalent circuit diagram of the steel in simulated solution依据等效电路对测得的交流阻抗曲线进行数据拟合，通过拟合得到极化电阻(Rp)值的大小，如表3所示.根据Rp值的大小来判断试样在该时刻的耐腐蚀性的强弱，Rp值越大，说明钢的极化阻力就越大［7］，钢腐蚀程度越浅.综合比较极化电阻Rp值可知:第30 d时钢的Rp值最大，其次是第15 d和第45 d，在第3 d时钢的Rp值最小.由此可知:Q345E钢在30 d时的腐蚀倾向小，耐蚀性最好，在第3d时腐蚀倾向大，耐蚀性最差.表3 Q345E钢各个周期交流阻抗拟合数据RP Table 3 AC impedance data fitting of Q345E at different time?2.4 极化曲线分析图5是实验钢在模拟海水溶液中浸泡不同周期下测得的极化曲线.从图5可以看出:随着浸泡时间的增加，腐蚀电位逐渐负移，腐蚀逐渐加剧.在3 d时腐蚀电位最大，45 d时腐蚀电位最小.图5 Q345E钢不同时间下的极化曲线Fig.5 Polarization curves of Q345E at different time由电化学分析软件，根据电极极化在弱极化区的腐蚀规律拟合出各周期下试样的自腐蚀电位和电流密度结果如表4所示:在腐蚀的不同周期下，自腐蚀电位发生负移，说明了钢的腐蚀在不断加剧［8］;在整个实验中电流密度有较大不同:在第7 d其值最大，腐蚀速率最快，这是因为试样表面初始氧化膜完全溶解，使钢基体失去了保护，且初期实验溶液中的腐蚀介质含量充足，能够使失去保护的钢基体迅速发生腐蚀;随着时间的延长电流密度呈现出减小的趋势，因为随着腐蚀的进行生成的锈层会包覆在试样表面，减缓了腐蚀反应的进行;在45 d时自腐蚀电流密度突增，这是因为表层腐蚀产物由于过多开始脱落，减弱了其对试样的保护能力，使腐蚀速率加快.由图5可知，极化曲线中出现了钝化区.这是因为在对具有钝性倾向的金属进行阳极极化时，如果电流达到足够的数值，在金属表面上就能够生成一层具有很高耐蚀性能的钝化膜而使电流减少，使金属表面呈钝态，钝态金属表面溶解量很小从而防止了金属的腐蚀.表4 Q345E钢各个周期极化曲线拟合数据Table 4 Polarization curves ofQ345E at different time?2.5 宏观腐蚀形貌实验钢在不同取样周期下的宏观腐蚀形貌如图6所示.试样浸泡的第一天起，试样表面就开始有腐蚀产物聚集，产生的腐蚀产物的量比较少，腐蚀产物呈赤红色，随试样在模拟溶液中的继续腐蚀，腐蚀产物的形态和颜色也在不断地发生变化，产生的腐蚀产物的量也不断增加.由图6看出:Q345E钢在取样周期为3，7，15，30和45 d的宏观腐蚀形貌.3 d 时，在试样周边生成的腐蚀产物较多，在试样中间生成的腐蚀产物较少，不够致密，在腐蚀产物之间有基体露出，腐蚀产物以红棕色为主;腐蚀到7 d时，试样腐蚀情况明显比3 d时的严重，表面腐蚀产物连成一片，比较致密的覆盖了整个基体，腐蚀产物呈黄色絮状，这是由腐蚀产物聚集而成的，比较疏松，对基体没有保护作用;到15 d时，试样的周边腐蚀最为严重，生成的腐蚀产物分为两层，表层为黄色，内层为黑色.内层的黑色腐蚀产物有较好的致密性，对基体有一定的保护能力;30 d 时，试样表面的外层疏松的锈层开始脱落，在基体上留下内层黑色的腐蚀产物，更为致密，更有效的保护了基体;45 d时，试验前期腐蚀产物继续脱落，腐蚀又进一步进行，在试样表面又出现一层红棕色的锈层.图6 Q345E钢在各个周期时的腐蚀形貌Fig.6 Corrosion morphology of Q345E at different time(a)3 d;(b)7 d;(c)15 d;(d)30 d;(e)45 d3 结论(1)试验钢在模拟海水溶液中的浸泡腐蚀实验表明，腐蚀速率在腐蚀介质充足时较大，随着反应离子移动的受阻及腐蚀产物在基体表面的附着，腐蚀速率逐渐降低，腐蚀后期由于腐蚀产物的脱落，腐蚀速率又有所增加;(2)电化学测试中的交流阻抗谱表明，在不同时间交流阻抗谱都呈现出了单一容抗弧的腐蚀特征，腐蚀反应基本以活化控制为主;随腐蚀时间的增加，活化反应控制的容抗弧半径逐渐增大，腐蚀反应中的极化电阻增加，说明腐蚀速率随时间逐渐降低;极化曲线表明，在腐蚀初期实验钢的腐蚀电流密度较大，而后随着时间的延长腐蚀电流密度逐渐减小，在腐蚀后期腐蚀电流密度又增加.参考文献:［1］刘秀晨，安成强.金属腐蚀学［M］.北京:国防工业出版社，2002.［2］黄锦花，李自刚，钱余海.低合金耐海水腐蚀钢在模拟腐蚀环境下的耐蚀性能研究［J］.上海金属，2006(04):6-8.［3］张思勋，崔文芳，董杰等.一种耐海水腐蚀型超低碳贝氏体钢的研究［J］.东北大学学报(自然科学版)，2011，(02):250-253.［4］汪兵，刘清友，刘小明，等.稀土Ce、La对碳素钢耐海洋性大气腐蚀影响的电化学研究［J］.材料保护，2009，1(42):56-59.［5］谷美邦.海洋环境下低合金钢腐蚀行为研究［J］.材料开发与应用，2012，(01):40-42.［6］邵长静.Q345钢与贝氏体耐候钢盐雾腐蚀产物研究［J］.电大理工，2011，(2):4-5.［7］ M C Li，Z Han，H C Lin.A New probe for the investigation of soil corrosivity［J］.Corrosion，2001，57(10):914-916.［8］ J J Perdomo，M E Chabica，I Song.Chemical and electrochemical conditions on steel under disbonded coatings:the effect of previously corroded surfaces and wet and dry cycles［J］.Corrosion Science，2001，43(3):515-532.［9］曹楚南，张鉴清著.电化学阻抗谱导论［M］.北京:科学出版社，2002. ［10］曹楚南.腐蚀电化学［M］.北京:化学工业出版社，1994.。

低合金耐海水腐蚀钢在模拟腐蚀环境下的耐蚀性能研究

ＣｏＲＲｏＳｏＮＩＲＥＳＳＡＮＴＱ３５ＮＩＴ４Ｃ．ＨＹ３ＳＥＬＩＴＥＮ
ＡＲＴⅡⅡＣＩＡＬＩＵＬＡＴＥＤＳＭＥＮⅥ ＲｏＮ Ⅱ ＮＴＳ
ＨａｇＪｈａＬＺｇｎＱａｕａｕｎｉｕｉｉｇｎａｉＹｈｉｎ
果表明：在各种模拟环境条件下与碳钢相比Ｑ４ＣＮＹ３５．Ｈ３钢都具有较好的耐蚀性能。
【关键词】耐海水腐蚀钢合金元素加速腐蚀实验耐蚀性能
ＡＣＣＥＬＥＲＡＴＥＤＣｏＲＲｏＳｏＮＩＢＥＨＡ Ⅵ ｏＲｏＦＥＡＷＡＴＥＲＳ
ＣｒｏｉｎＴｅｔＣｒｏｉｎＲｅｉｔｎｅｏｒｓｏｓ，ｏｒｓｏｓｓａｃ
１前言
普通钢具有较优秀的耐蚀性。日本从经济性、焊接性及耐蚀性等方面对耐海水腐蚀钢的性能进行了研究，如为了抑制生产
在海洋资源的开发和利用过程中，钢材扮演着不可或缺的角色，如潮流发电、海水发电、海水温差发电设备及海滨大型跨海桥梁，与海洋开发相关的海底容器，用于资源开发的各种大型海洋构件以及造船用钢等领域中均离不开钢。耐海水腐蚀钢是为应用于上述环境条件而开发的一类低合金钢。国外对耐海洋环境腐蚀用钢的研究始于２０世纪３代，其中以美国和日本等国家为代表。０年
黄锦花’ 李自刚钱余海
（海宝山钢铁股份有限公司１上．宝钢分公司制造管理部．２．技术中心．比样，采用模拟海水全浸和间浸、盐雾、湿热等加速腐蚀实验

Q345_钢在不同pH_值人工海水中的电偶腐蚀行为研究

装备环境工程第20卷第6期·56·EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING2023年6月船舶及海洋工程装备Q345钢在不同pH值人工海水中的电偶腐蚀行为研究胡杰珍a，刘文娟a，邓培昌b，黄欢a，林国栋a（广东海洋大学 a.机械工程学院 b.化学与环境学院，广东湛江 524088）摘要：目的研究不同pH值的人工海水环境中电偶腐蚀对金属的影响。

方法利用自行设计的可拆卸电极，采用浸泡法和电化学方法，结合宏观和微观腐蚀形貌，对Q345钢在不同pH人工海水中的电偶腐蚀行为进行分析。

结果在浸泡初期，不同pH值海水环境中电连接电极间的电位差相差较小，不易发生电偶腐蚀；浸泡至14 d，电极间的电位差相差较大，这表明不同电连接电极之间发生明显的电偶腐蚀。

与自腐蚀相比，pH为7.50和8.40的电偶腐蚀的腐蚀电位较大，腐蚀电流密度较小，腐蚀产物膜电阻R p较大，说明在pH 值为7.50和8.40时，电连接电极间的腐蚀以自腐蚀为主。

在pH值为7.80和8.70时，电连接电极间发生明显的电偶腐蚀。

自腐蚀电极表面的腐蚀产物较少，锈层结构疏松。

电偶腐蚀中，在pH为7.50和8.40的电极表面的腐蚀产物较少，锈层结构致密；pH为7.80和8.70的电极表面的腐蚀产物较多，锈层结构比较疏松。

结论通过研究2种腐蚀行为的差异，分析pH值的不同对电偶腐蚀的影响，为海洋环境金属材料的腐蚀防护提供数据支持。

关键词：Q345钢；pH值；海水；自腐蚀；电偶腐蚀；腐蚀防护中图分类号：TG172 文献标识码：A 文章编号：1672-9242(2023)06-0056-08DOI：10.7643/ issn.1672-9242.2023.06.008Galvanic Corrosion Behavior of Q345 Steel in Artificial Seawaterwith Different pH ValuesHU Jie-zhen a, LIU Wen-juan a, DENG Pei-chang b, HUANG Huan a, LIN Guo-dong a(a. School of Mechanical Engineering, b. School of Chemistry and Environment, Guangdong OceanUniversity, Guangdong Zhanjiang 524088, China)ABSTRACT: The work aims to study the effect of galvanic corrosion on metals in artificial seawater environment with differ-ent pH values. Combined with macroscopic and microscopic corrosion morphology observation, the self-designed detachable收稿日期：2022–10–04；修订日期：2022–11–18Received：2022-10-04；Revised：2022-11-18基金项目：国家自然科学青年基金（51801033）；广东省自然科学基金（2021A1515012129）Fund：The National Natural Science Youth Fund (51801033); Guangdong Natural Science Foundation Project (2021A1515012129)作者简介：胡杰珍（1978—），女，博士，副教授，主要研究方向为海洋工程及装备的腐蚀与防护。

钢在海水中不同腐蚀带点蚀行为的研究

钢在海水中不同腐蚀带点蚀行为的研究张恒;李文朝;孙斌【摘要】分析探讨了碳钢、低合金钢在全浸区、潮差区和飞溅区的点蚀行为及规律。

结果表明，点蚀速度在腐蚀初期发展较快，以后趋于稳定。

低合金钢在不同海水腐蚀区带的耐点蚀性并不总优于碳钢，钢在不同的腐蚀区带表现出不同的点蚀行为及规律。

造成这种特征的原因是环境因素和合金元素共同作用的结果。

%The pitting behavior and regulation of steels to different corrosion zonesin seawater were discussed. The results showed that the rate of pitting developed quickly at the corrosion early days, then inclined to stabilization. The pitting resistance of low-alloy steels was not more than that of carbon steels in different corrosion zones. Steels presented different pitting behavior and regulation in different corrosion zones, which was the reason of the environment factors and alloy elements.【期刊名称】《全面腐蚀控制》【年(卷),期】2012(000)008【总页数】5页(P34-38)【关键词】碳钢;低合金钢;点蚀;合金元素【作者】张恒;李文朝;孙斌【作者单位】92601部队，广东湛江 524009;92601部队，广东湛江524009;92601部队，广东湛江 524009【正文语种】中文【中图分类】TG172.50 前言碳钢、低合金钢价格低廉、强度高、易于加工制造，是海洋环境中应用最广泛的金属材料，常用于制造船舶、码头、管线等。

海水腐蚀条件下304不锈钢疲劳性能试验研究

Ｌａｎｚｈｏｕ７３００５０，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＥｌｅｅｔｒｏｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００５０，Ｃｈｉｎａ）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｓｍｏｏｔｈａｎｄｎｏｔｃｈｆａｔｉｇｕｅｓｐｅｃｉｍｅｎｗｈｉｃｈｍａｄｅｏｆ３０４ｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｕｎｄｅｒｕｎｉａｘｉａｌｔｅｎｓｉｏｎａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｌｏａｄｓｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｎｏｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄｓｅａｗａｔｅｒｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｅａｗａｔｅｒｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｎｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆ３０４ｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅ１．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｓｔｒｅｓｓａｍｐｌｉｔｕｄｅａｎｄｎｏｔｃｈｄｅｐｔｈｏｎｆａｔｉｇｕｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗｅｒｅｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｅａｗａｔｅｒｃｏｒｒｏｓｉｏｎｈａｄｌｉｔｔｌｅｉｍｐａｃｔｏｎｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｓｍｏｏｔｈｓｐｅｃｉｍｅｎｓ，ｗｈｉｌｅｉｔｈａｄａｇｒｅａｔｅｒｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｎｏｔｃｈｓｐｅｃｉｍｅｎｓ；ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｓｔｒｅｓｓａｍｐｌｉｔｕｄｅａｎｄｎｏｔｃｈｄｅｐｔｈ，ｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｔＯｓｅａｗａｔｅｒｃｏｒｒｏｓｉｏｎｗｏｕｌｄｉｎｃｒｅａｓｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙ．ＫＥＹＷ０ＲＤＳ：ｆａｔｉｇｕｅｔｅｓｔ；ｓｅａｗａｔｅｒｃｏｒｒｏｓｉｏｎ；３０４ｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌ

模拟工业海洋大气环境下Q345qDNH钢锈蚀行为研究

钢结构(中英文),38(10),16-24(2023)DOI :10.13206/j.gjgS 23051701ISSN 2096-6865CN 10-1609/TF模拟工业海洋大气环境下Q345qDNH 钢锈蚀行为研究李怀峰1㊀贾㊀鑫2㊀王宏博1㊀葛汉彬3㊀张建东2,4(1.山东省交通规划设计院集团有限公司,济南㊀250031;2.南京工业大学,南京㊀211816;3.名城大学,日本名古屋㊀468-8502;4.长大桥梁安全长寿与健康运维全国重点实验室,南京㊀210017)摘㊀要:以实际工程中的典型桥梁耐候钢为对象,通过周期浸润加速腐蚀试验,并使用宏观形貌观察㊁扫描电子显微镜(SEM )㊁X 射线衍射分析(XRD )等方法,研究耐候钢锈层表面形貌㊁锈层物相组成㊁腐蚀失重及动力学曲线和电化学性质等的变化规律,探究了Q345qDNH 典型耐候钢在模拟工业海洋大气环境NaHSO 3和不同NaCl 浓度下的腐蚀行为㊂结果表明,在不同NaCl 浓度的腐蚀环境下,耐候钢表面腐蚀产物均由α-FeOOH ㊁γ-FeOOH ㊁β-FeOOH ㊁Fe 2O 3㊁Fe 3O 4构成,且腐蚀环境中NaCl 浓度的大小与耐候钢的腐蚀失重速率呈正相关;当NaCl 浓度为0.1%时,耐候钢的腐蚀失重速率随腐蚀时间的延长迅速降至低位后趋于平稳,在腐蚀1440h 后锈层表面均匀致密,平均腐蚀失重速率约为0.76g /(cm 2㊃h );当腐蚀环境中NaCl 离子浓度为3.5%时,耐候钢的腐蚀失重速率处于高位且随腐蚀时间的延长先增高后降低,在腐蚀1440h 后锈层表面裂纹孔洞较多,平均腐蚀失重速率约为0.89g /(cm 2㊃h )㊂由此,NaCl 浓度越低,耐候钢的自腐蚀电位越正,自腐蚀电流密度越小,腐蚀失重速率越慢㊂耐候钢在0.1%NaCl 浓度的环境中腐蚀1440h 后其自腐蚀电流密度为105.65μA /mm 2,锈层中α-FeOOH 与(β-FeOOH +γ-FeOOH )含量的比值接近2,远大于3.5%NaCl 浓度时的该比值(0.104),此时锈层状态趋于稳定,并对耐候钢基体具有较好保护作用㊂关键词:桥梁耐候钢;工业海洋大气环境;氯离子浓度;腐蚀行为第一作者:李怀峰,男,1971年出生,研究员㊂通信作者:张建东,zhangjd@㊂收稿日期:2023-05-171㊀概㊀述氯盐(Cl -)和二氧化硫(SO 2)为常见腐蚀介质,且两者常共存㊂由于我国工业化发展进程的加快,许多沿海城市尤其是山东地区空气中飞来盐分和SO 2浓度均相对较高,形成典型的由Cl -和SO 2两种腐蚀因子协同作用的工业海洋大气污染环境㊂耐候钢的工业大气腐蚀以电化学腐蚀为主,SO 2对钢结构腐蚀有很大的影响[1],会导致金属表面电解液薄膜pH 值降低,加速腐蚀产物的自催化[2-3]㊂而海洋大气腐蚀的独特之处是锈层中β-FeOOH 明显偏高,一般认为Cl -促成了它的形成[4],且Cl -会使锈层中的点蚀现象大量增加[5-6]㊂Cl -和SO 2是工业海洋大气环境中导致严重腐蚀问题的主要介质,大气腐蚀环境中两者浓度占比的差异对桥梁钢材表面生成锈层的结构和锈层稳定性具有显著影响㊂目前耐候钢桥在我国尚未广泛应用,近年来诸多学者采用多种研究手段对耐候钢在不同大气腐蚀环境下其锈层的形成及发展进行了分析㊂有试验表明,SO 2和Cl-对腐蚀挂片的腐蚀效果大于单一介质[7]㊂陈文娟等[8]从模拟工业海洋大气环境中SO 2与Cl -含量关系来分析其对腐蚀的影响,结果表明腐蚀溶液的酸碱度对钢的大气腐蚀不起主要作用,氯离子浓度㊁湿度和温度依然为主导因素㊂梁彩凤等[9]在我国7个暴露试验点进行了大气暴露腐蚀试验,着重考察SO 2和Cl -混合环境下钢材的腐蚀机理,并得出SO 2对钢材腐蚀行为的影响主要集中在腐蚀早期,对腐蚀后期的影响则较小的结论㊂然而目前关于工业海洋大气环境中腐蚀因子浓度对耐候钢腐蚀影响规律的研究尚不成熟㊂本研究采用周期浸润加速腐蚀试验,研究模拟工业海洋大气环境下不同Cl -浓度对Q345qDNH 耐候钢腐蚀行为的影响规律,以期为桥模拟工业海洋大气环境下Q345qDNH 钢锈蚀行为研究梁耐候钢的合理选用提供技术支撑㊂2㊀试验材料及方法2.1㊀试验材料试验钢材采用耐候钢Q345qDNH,其化学成分及质量百分比分别为C:0.06%,Si:0.26%,Mn:1.32%,Nb:0.018%,V:0.003%,Ti:0.015%,Cu:0.33%,Cr:0.51%,Ni:0.35%,Mo:0.101%,其耐候指数为6.65㊂试件尺寸分别为40mm ˑ60mm ˑ3m 和10mm ˑ20mm ˑ2mm,其中,大试件作为加速腐蚀试验挂片,小试件经加速腐蚀后进行电化学试验㊂共分为5组,每组设置3个平行样,在适当位置进行打孔处理后,用100㊁200㊁400㊁600㊁800㊁1000目砂纸将试件逐级打磨至光亮均匀后进行超声处理,并用酒精和去离子水清洗并干燥处理㊂2.2㊀试验方法周期浸润加速腐蚀试验的工业海洋大气的成分设定参考TB 2375 1993‘铁路用耐候钢周期浸润腐蚀试验方法“和T /CISA 192 2021‘耐候钢锈层稳定性检测方法“,如表1所示,共3组试件,腐蚀液均为NaHSO 3与NaCl 的混合溶液,其中NaCl 浓度范围为3.5%~0.1%,每五天补充一次腐蚀溶液以保证试验过程中腐蚀溶液完全浸润试件㊂浸润干燥区温度设为(25ʃ2)ħ,相对湿度为70%,循环周期为(24ʃ0.5)h,每天集中浸润时间为5h,其余时间为干燥时间,试验腐蚀周期为120,360,720,1080,1440h,试验过程按照标准GB /T 19746 2018‘金属和合金的腐蚀盐溶液周浸试验“进行㊂图1㊀周期浸润加速腐蚀实验机Fig.1㊀Periodic immersion accelerated corrosion tester表1㊀加速腐蚀试验的腐蚀介质成分Table 1㊀Composition of corrosion medium foraccelerated corrosion test编号NaHSO 3/(mol ㊃L-1)NaCl /%10.013.520.010.530.010.1㊀㊀1)表面形貌观察:取回试样后,使用数码相机对试样表面锈层宏观形貌进行拍照后,对试件进行冷镶和喷金处理,使用phenom pro 扫描电子显微镜(SEM )对试验锈层的微观形貌进行观察,加速电压为20kV ㊂2)锈层物相分析(XRD ):将试件锈层刮下研磨成粉末,使用SmartLab 3KW 型号的X 射线衍射仪测定锈层中的相组成,工作条件为电压40kV ㊁电流35mA ㊁扫描速度为10ʎ/min ,步长0.02ʎ/步,扫描范围10ʎ~90ʎ㊂3)失重分析:首先使用电子天平对试件称重,并使用游标卡尺记录试件的长㊁宽㊁高㊂腐蚀试验结束后对试件进行机械除锈和酸洗(500mL ㊁38%HCl +3.5g 六次甲基四胺+500mL 水)除锈,超声清洗后用酒精冲洗并干燥处理保存24h 后称重㊂通过试验前后重量变化和试件外表面积求得失重量㊂4)电化学分析:采用CH Instruments 660E 电化学工作站,使用标准三电极装置,用砂纸将带锈试件背面打磨,用铜导线连接并使用硅胶将试件密封,只留出正面1cm ˑ1cm 的带锈面作为工作电极,Pt 为辅助电极,饱和甘汞电极(SCE )为参比电极,Tafel 极化测试扫描范围为-1.0~0.5V ,扫描速度1mV /s ,电化学分析所用电解质溶液与加速腐蚀试验中介质保持一致㊂3㊀试验结果与分析3.1㊀锈层形貌分析3.1.1㊀宏观形貌不同NaCl 浓度下各腐蚀周期耐候钢的宏观腐蚀形貌如图2所示㊂可见:耐候钢在高氯离子浓度(3.5%NaCl )的腐蚀环境中腐蚀初期(120h )形成浅棕黄色锈层,在腐蚀中期外锈层表面不平整,出现局部黑色锈斑和大量随机分布的大尺寸局部腐蚀点位,在腐蚀后期(1440h )外锈层疏松,表面出现孔洞及大面积脱落现象;耐候钢在0.5%NaCl 浓度的腐蚀环境中腐蚀初期(120h )锈层呈棕黄色,在腐蚀中期锈层颜色逐渐加重,外锈层表面较平整,仅出现轻微鼓泡和脱落现象,在腐蚀后期(1440h )表面呈巧克力色,锈层表面大块的片层状腐蚀产物面积占试样表面的70%以上;耐候钢在0.1%NaCl 浓度的腐蚀环境下,腐蚀初期(120h )锈层呈黄褐色,腐蚀中期外锈层更加平整,仅有轻微脱落,在腐蚀中后期(1080h )未出现大尺寸的局部腐蚀点位,在腐蚀后期(1440h )锈层表面平整,呈巧克力色,无孔洞及脱落现象㊂通过锈层宏观形貌的对比发现,随着NaCl 浓度的降低,在同一腐蚀周期下耐候钢表面锈层颜色变深,锈层表面脱落和鼓泡现象明显减少,锈层平整度明显提高,这说明随着NaCl 浓度的降低,耐候钢的腐蚀行为由局部剧烈腐蚀向整体均匀腐蚀转变,且锈层与基体的结合紧密度有所提高㊂李怀峰,等/钢结构(中英文),38(10),16-24,2023a 3.5%NaCl ;b 0.5%NaCl ;c 0.1%NaCl ㊂图2㊀不同NaCl 浓度下各腐蚀周期耐候钢的锈层宏观形貌Fig.2㊀Macro-morphology of rust layer of weathering steel in different corrosion cycles under different NaCl concentrations3.1.2㊀微观形貌在模拟工业海洋大气环境下耐候钢各腐蚀周期的微观腐蚀形貌如图3所示㊂当NaCl 浓度为3.5%时,由图3a 可知,耐候钢腐蚀120h 后表面腐蚀产物呈粉粒状分布,锈层表面有较大裂缝,裂缝宽度可达3~5μm;腐蚀360h 后耐候钢外锈层裂纹数量减少,腐蚀产物以层片状的γ-FeOOH 为主,该晶体错位排列间隙大,结构疏松,Cl -可渗入该结构,促使基体表面形成的羟基氧化物溶解,加剧局部腐蚀[10];腐蚀720h 后的锈层表面仍存在裂纹,腐蚀产物主要为层片状γ-FeOOH 和针刺状β-FeOOH,且γ-FeOOH 开始向针刺状β-FeOOH 转变[11-12];在1440h 的腐蚀后期,耐候钢表面存在大量亚稳态腐蚀产物β-FeOOH,它是四方晶系结构,密度比为α-FeOOH㊁γ-FeOOH 小,结构疏松,且其晶体结构呈隧道型,可作为Cl -的载体[13],由它组成的锈层部位内部孔洞㊁裂缝缺陷较多,因此锈层表面仍存在孔洞㊁脱落以及开裂现象,难以形成稳定化锈层㊂由图3b 可知,当NaCl 浓度为0.5%时,经120~360h 加速腐蚀后耐候钢表面锈层完整度相对良好㊁无开裂,表面存在层片状γ-FeOOH;在加速腐蚀720h 时,γ-FeOOH 向β-FeOOH 转变,表面锈层存在少许裂纹,形貌为针叶状β-FeOOH 和层片状γ-FeOOH 相互叠加;加速腐蚀1080h 后,耐候钢表面锈层β-FeOOH 开始向α-FeOOH [14]转化,且针叶状β-FeOOH 在锈层表面大量形成球形团簇;在腐蚀后期1440h 时耐候钢表面可同时观察到层片状γ-FeOOH㊁针叶状β-FeOOH 和球粒状α-FeOOH 三种形貌的腐蚀产物,此时的表面锈层比3.5%NaCl更完整和均匀㊂图3c 为0.1%NaCl 浓度时,耐候钢各腐蚀周期的微观形貌㊂可见:经120h 腐蚀后,其表面锈层呈沟壑状,裂纹较少;在腐蚀360h 后,耐候钢表面即出现棉球状α-FeOOH,该腐蚀产物为细小致密组织,对钢基体具有保护作用[14];腐蚀720h 后,耐候钢表面腐蚀产物为针叶状β-FeOOH 和团簇状α-FeOOH,表面无裂纹,与3.5%NaCl 和0.5%NaCl 浓度下的试件相比,此时形成的腐蚀产物可减缓基体的进一步腐蚀,对基体具有保护作用;腐蚀1080h模拟工业海洋大气环境下Q345qDNH 钢锈蚀行为研究后表面存在大量针状β-FeOOH 和颗粒状α-FeOOH,且无开裂㊁孔洞等现象,锈层较为致密;腐蚀1440h后,腐蚀产物以大量颗粒状晶体α-FeOOH 和少量亚稳态β-FeOOH 为主,与3.5%NaCl 和0.5%NaCl 腐蚀环境下的试件相比,此时耐候钢外锈层形貌最为均匀致密㊂a 3.5%NaCl ;b 0.5%NaCl ;c 0.1%NaCl ㊂图3㊀不同NaCl 浓度模拟工业海洋大气环境下耐候钢各腐蚀周期微观腐蚀形貌Fig.3㊀Micro-morphology of rust layer of weathering steel in different corrosion cycles under different NaCl concentrations ofindustrial marine atmospheric environment3.2㊀锈层物相不同NaCl 浓度模拟工业海洋大气腐蚀环境下耐候钢各腐蚀周期的锈层XRD 物相分析如图4所示㊂图中,横坐标为扫描角度,纵坐标为衍射峰强度㊂各腐蚀周期的锈层主要成分均由α-FeOOH㊁γ-FeOOH㊁β-FeOOH㊁Fe 2O 3和Fe 3O 4组成㊂由图4a 可知,在3.5%NaCl +0.01mol /LNaHSO 3环境下,耐候钢腐蚀中后期锈层中腐蚀产物Fe 2O 3和β-FeOOH 的占比不断上升,属于亚稳态腐蚀产物,而这两种产物结构疏松,不能阻挡腐蚀因子对基体的腐蚀㊂为此,该腐蚀环境下耐候钢表面无法形成稳定化锈层㊂由图4b 可知,在0.5%NaCl +0.01mol /L NaHSO 3模拟的工业海洋大气环境下,耐候钢腐蚀初期锈层主要由占比相对较少的α-FeOOH 和较多的γ-FeOOH 组成,随着腐蚀周期变长,锈层中β-FeOOH 的含量不断增长,在腐蚀后期(1440h),耐候钢锈层中α-FeOOH 的占比仍然较低㊂图4c 表明:在0.1%NaCl +0.01mol /L NaHSO 3模拟的工业海洋大气环境下,耐候钢腐蚀初期腐蚀产物中γ-FeOOH 占比较高,随着腐蚀周期的延长直至腐蚀1440h,锈层产物中的γ-FeOOH 含量不断减少,α-FeOOH 和Fe 3O 4的含量一直增加,腐蚀1440h后,耐候钢锈层结构稳定性较高的α-FeOOH 和Fe 3O 4含量最高㊂这与锈层的微观形貌相对应,表明在0.1%NaCl +0.01mol /L NaHSO 3模拟的工业海洋大气环境下经1440h 腐蚀后,耐候钢表面锈层相对较稳定㊂根据耐候钢腐蚀产物XRD 图谱中各物相的衍射峰面积对物相含量进行了半定量分析,α-FeOOH 与(β-FeOOH +γ-FeOOH)含量的比值如图5和表2所示,一般认为当该比值大于2时[15]锈层稳定性较好,对钢基体具有保护能力㊂在3.5%NaCl 和0.5%NaCl 的腐蚀环境中,腐蚀后期该比值分别为0.141和0.681,均远小于2,说明NaCl 浓度较高时耐候钢难以形成稳定化锈层,而在0.1%NaCl 的腐蚀环境中,当腐蚀达到1440h 时该比值为1.924ʈ2,基本形成稳定化锈层㊂这说明在NaCl 与NaHSO 3混合溶液模拟的工业海洋大气腐蚀环境中,NaCl 浓度越低,耐候钢在腐蚀全周期内可以生成更多的α-FeOOH,从而使锈层向稳定化发展㊂李怀峰,等/钢结构(中英文),38(10),16-24,2023a 3.5%NaCl;b 0.5%NaCl;c 0.1%NaCl㊂图4㊀不同氯离子浓度腐蚀介质下耐候钢腐蚀各周期外锈层XRDFig.4㊀XRD of weathering steel rust layer in different chloride ion concentrations in each corrosioncycle图5㊀α-FeOOH 与(β-FeOOH +γ-FeOOH)含量的比值分析结果Fig.5㊀Ratio analysis results of α-FeOOH /(β-FeOOH +γ-FeOOH)表2㊀α-FeOOH 与(β-FeOOH +γ-FeOOH )含量的比值Table 2㊀The ratio of α-FeOOH /(β-FeOOH +γ-FeOOH )NaCl 浓度/%360h 720h 1080h 1440h 3.50.0340.1470.1550.1410.50.2910.4030.6790.6810.10.6321.2101.7951.9243.3㊀腐蚀失重分析耐候钢在不同NaCl 浓度腐蚀环境中的腐蚀失重速率变化曲线如图6所示㊂可知:腐蚀环境中氯离子的浓度可显著影响耐候钢的腐蚀行为;耐候钢在NaCl 浓度为3.5%的模拟工业海洋大气环境中的腐蚀失重速率随腐蚀周期的增长先升高后迅速降低,腐蚀失重速率约在1080h 时趋于稳定;最终在1440h 后平均腐蚀失重速率为0.89g /(cm 2㊃h);在NaCl 浓度为0.5%的腐蚀环境中耐候钢的腐蚀失重速率随腐蚀周期的增长均匀降低,在腐蚀后期其平均腐蚀失重速率为0.80g /(cm 2㊃h),且仍处于下降趋势;耐候钢在0.1%NaCl 浓度的腐蚀环境中腐蚀360h 后其平均腐蚀失重速率即趋于稳态发展,且在所有腐蚀周期内其腐蚀速率最低,在腐蚀后期其平均腐蚀失重速率仅为0.76g /(cm 2㊃h)㊂图6㊀耐候钢在不同腐蚀环境中腐蚀失重速率变化Fig.6㊀Corrosion weight loss rate variation of weathering steel indifferent corrosive environments3.4㊀腐蚀动力学分析不同NaCl 浓度模拟工业海洋大气环境下耐候钢的失重曲线的分段拟合结果如图7所示㊂失重拟合曲线的分段拟合遵守幂函数规律[16-18]:ΔW =At n(1)式中:ΔW 为腐蚀失重,mg /cm 2;t 为腐蚀时间,h;A 为环境和材料相关的常数;n 为腐蚀变化趋势㊂一般来说,n 值的变化与腐蚀失重速率的变化趋势相同㊂从腐蚀动力学的角度,认为n >1时,锈层对基体没有保护作用,当n <0.5可以认为锈层达到稳定的状态㊂表3为耐候钢腐蚀失重双对数拟合结果㊂对于会生成锈蚀层的金属材料而言,第一阶段一般都是加速腐蚀阶段,本小节主要在于判断腐蚀第二阶段即腐蚀后期腐蚀动力学的腐蚀变化趋势是否明显降低,因此第一阶段一般不作分析㊂由表3可知:整个腐蚀过程中,在NaCl 浓度较高的腐蚀环境下耐候钢腐蚀第二阶段的n 值分别为1.02和0.85,均远大于0.5,说明此时锈层对基体的保护性模拟工业海洋大气环境下Q345qDNH 钢锈蚀行为研究㊀㊀a 3.5%NaCl;b 0.5%NaCl;c 0.1%NaCl㊂图7㊀不同氯离子浓度的腐蚀环境下耐候钢失重曲线的分段拟合结果Fig.7㊀Segmentation fitting results of loss on weight curve of weathering steel under different chloride ion concentrations表3㊀不同腐蚀介质下耐候钢的腐蚀失重双对数拟合结果Table 3㊀Double logarithmic fitting results of weathering steel corrosion loss under different corrosive media介质第一阶段第二阶段A n R 2A n R 23.5%NaCl +0.01mol /L NaHSO 30.22 1.120.990.04 1.020.950.5%NaCl +0.01mol /L NaHSO 30.180.920.990.390.850.990.1%NaCl +0.01mol /L NaHSO 30.310.860.971.110.580.98较差,基体腐蚀失重速率较快;只有在NaCl 浓度最低的腐蚀环境(0.1%NaCl +0.01mol /L NaHSO 3)下,n 值为0.58,接近0.5,基体的腐蚀得以减缓,此时锈层具有一定的保护性㊂3.5㊀电化学分析带锈耐候钢在不同NaCl 浓度腐蚀环境中各腐蚀周期下极化特征曲线如图8所示,与之对应的耐候钢在不同NaCl 浓度的腐蚀环境下极化特征曲线参数如表4所示㊂由图可知:在不同NaCl 浓度腐蚀环境下,开路电位均在0~-1.0V 间,带锈耐候钢的极化特征曲线开路电位在腐蚀前中期(720h,1080h)轻微向正极移动,在腐蚀中后期(1080h,1440h)明显向正极移动㊂这说明在腐蚀前中期,耐候钢表面腐蚀失重速率较快,而在腐蚀中后期耐候钢表面腐蚀失重速率缓慢,说明在腐蚀中后期锈层对基体的阳极溶解反应具有抑制作用㊂a 3.5%NaCl;b 0.5%NaCl;c 0.1%NaCl㊂图8㊀不同腐蚀介质下耐候钢各腐蚀周期的极化特征曲线Fig.8㊀Polarization curves of weathering steel for each corrosion cycle under different corrosive media㊀㊀结合表3和表4可知,耐候钢腐蚀失重速率随环境中NaCl 浓度变化规律为:在同一腐蚀周期内,腐蚀环境中NaCl 浓度越低,耐候钢的自腐蚀电位越正,自腐蚀电流密度越低㊂耐候钢腐蚀失重速率随腐蚀周期变化规律为:耐候钢锈层的自腐蚀电流密度随着腐蚀周期的延长而增长,钝化区间也随之变得更宽,基体腐蚀更缓慢,这与失重动力学曲线结果吻合良好㊂随着腐蚀时间的推移,三组耐候钢的自李怀峰,等/钢结构(中英文),38(10),16-24,2023㊀㊀表4㊀耐候钢在不同腐蚀介质下腐蚀30d㊁45d㊁60d后的极化特征曲线参数Table4㊀Parameters of weathering steel aftercorrosion for30d,45d and60d underdifferent media腐蚀介质腐蚀周期/h自腐蚀电位/V自腐蚀电流密度/(μA㊃mm-2)3.5%NaCl720-0.751389.53 1080-0.731238.53 1440-0.178120.730.5%NaCl720-0.788234.62 1080-0.743213.66 1440-0.253138.480.1%NaCl720-0.366132.37 1080-0.357125.51 1440-0.242105.65腐蚀电位均正向移动,在腐蚀1440h后,0.1%NaCl 腐蚀环境下耐候钢的自腐蚀电流密度最低,自腐蚀电流密度为105.65μA/mm2,低的自腐蚀电流密度意味着锈层组分化合物本身的电阻更高,可以反映锈层抵挡腐蚀介质传输的能力,因此耐候钢的锈层可抑制基体的进一步腐蚀㊂4㊀腐蚀机理与讨论在周期浸润加速腐蚀试验中,耐候钢的腐蚀主要可分为两个阶段,即在溶液中的浸泡阶段和在空气中的蒸发阶段,两个阶段腐蚀交替进行,共同决定其大气腐蚀行为㊂在试件表面干燥阶段发生的吸氧腐蚀,属化学腐蚀,但当试件表面浸润或存在电解液薄膜时,电解液薄膜中的腐蚀因子浓度决定了其腐蚀行为㊂通过电化学极化特征曲线分析可知,耐候钢在模拟工业海洋大气环境下的浸润阶段,腐蚀失重速率随着溶液中NaCl浓度的升高而增大,这是由于Cl-是一种半径小且穿透能力强的离子,极易渗入锈层缝隙,对基体表面生成的金属钝化膜带来破坏,导致部分锈层溶解而使基体腐蚀加剧㊂但是因为溶液中NaHSO3的存在,HSO-3会发生水解反应生成H+,而H+对金属腐蚀的促进作用比Cl-更加显著㊂由图5可知,随着Cl-浓度的降低,锈层α-FeOOH与(β-FeOOH+γ-FeOOH)含量的比值由0.141提高至1.924,γ-FeOOH向α-FeOOH的转化率提高㊂α-FeOOH是一种稳定的腐蚀产物,具有良好的连续性和致密性,可对基体提供良好的保护作用,表现为碳钢的腐蚀失重有所下降,这与失重试验结果相一致㊂Q345qDNH钢中的合金元素有利于改变钢表面形成的锈层组成和结构,形成合金氧化物,提高锈层的稳定性和耐蚀性㊂Ni的加入可促进钢的自腐蚀电位正向移动,稳定的NiFe2O4存在于尖晶石型氧化物中,可促进其向细小致密的结构转变;Cu能延缓Fe的阳极溶解,使电子流向阴极区的速率降低; Cr利于形成致密内锈层,加速(Fe x H y O z)ңγ-FeOOHңα-FeOOHңα-Fe2O3转化,Cr可部分取代Fe而形成铬铁羟基氧化物,所形成的内锈层具有阳离子选择性,可阻碍Cl-等腐蚀性离子侵入基体[19-20]㊂一方面,Cr等合金元素促进锈层致密化,从而促进内锈层中β-FeOOHңγ-FeOOHңα-FeOOH的转变;另一方面,Cr也能使锈层的自腐蚀电位逐渐增大,抑制阴极反应的发生,有利于形成致密的保护性内锈层,提高耐蚀性[21],从而使耐候钢在混合介质中的耐蚀性能更优㊂通过对比耐候钢在模拟工业海洋大气腐蚀环境下的试验结果,表明在NaCl浓度占比较低的协同溶液中,经过1440h腐蚀后,耐候钢表面生成相对较为致密的锈层,锈层通过隔绝腐蚀因子对钢基体起到保护作用㊂5㊀结㊀论基于Q345qDNH耐候钢在NaHSO3和不同NaCl浓度的模拟工业海洋大气环境下开展的加速腐蚀试验,对不同腐蚀周期的腐蚀行为和规律进行了探讨,得到以下结论㊂1)随着模拟工业海洋大气环境中NaCl浓度由3.5%变化至0.1%,腐蚀失重速率降低显著,尤其腐蚀后期(1440h),平均腐蚀失重速率由0.89g/ (cm2㊃h)下降至0.76g/(cm2㊃h),锈层表面形貌的平整度和致密度得到明显改善㊂2)随着腐蚀介质NaCl的浓度由3.5%变化至0.1%,腐蚀后期(1440h)锈层α-FeOOH与(β-FeOOH+γ-FeOOH)含量的比值由0.141提高至1.924,锈层状态趋于稳定,说明较高的NaCl浓度不利于锈层的稳定化转变,但腐蚀介质中NaHSO3和NaCl的比例变化对耐候钢表面腐蚀产物成分影响不大㊂3)随着腐蚀环境中NaCl浓度的降低,耐候钢的自腐蚀电位正向移动,自腐蚀电流密度减小,腐蚀失重速率减慢㊂在NaCl浓度为0.1%的情况下,其腐蚀后期自腐蚀电流密度最低,且腐蚀过程中自腐蚀电位快速正向移动,表明腐蚀后期其锈层较稳定,对基体有较好的保护作用㊂模拟工业海洋大气环境下Q345qDNH钢锈蚀行为研究参考文献[1]㊀付贵勤,李东亮,朱苗勇.SO2对海洋大气环境中含铬耐候钢腐蚀行为的影响[J].钢铁,2018,53(12):94-99.[2]㊀陈鸿海.金属腐蚀学[M].北京:北京理工大学出版社,1996.[3]㊀郭明晓,潘晨,王振尧,等.碳钢在模拟海洋工业大气环境中初期腐蚀行为研究[J].金属学报,2018,54(1):65-75.[4]㊀Ma Y,Li Y,Wang F.Corrosion of low carbon steel in atmospher-ic environments of different chloride content[J].Corrosion Sci-ence:The Journal on Environmental Degradation of Materials and its Control,2009,51(5):997-1006.[5]㊀Wan Y,Tan J,Zhu S,et al.Insight into atmospheric pitting cor-rosion of carbon steel via a dual-beam FIB/SEM system associated with high-resolution TEM[J].Corrosion Science:The Journal on Environmental Degradation of Materials and its Control,2019, 152:226-233.[6]㊀周鲁军,杨善武.海洋工程用钢的大气腐蚀与耐候钢的发展[J].中国冶金,2022,32(8):7-24.[7]㊀刘雨薇.镀锌钢在含Cl-酸雨大气环境中的腐蚀行为研究[D].北京:中国科学院大学,2015.[8]㊀陈文娟,郝龙,董俊华,等.模拟工业-海岸大气中pH值对Q235B钢腐蚀行为的影响[J].金属学报,2015,51(2):191-200. [9]㊀梁彩凤,侯文泰.环境因素对钢的大气腐蚀的影响[J].中国腐蚀与防护学报,1998,18(1):3-8.[10]林翠,李晓刚,刘晓东.碳钢和耐候钢在北京城市大气环境中初期腐蚀行为[J].中国腐蚀与防护学报,2005,25(4): 193-199.[11]Burger E,F nart M,Perrin S,et e of the gold markersmethods to predict the mechanisms of iron atmospheric corrosion [J].Corrosion Science:The Journal on Environmental Degradation of Materials and its Control,2011,53(6):2122-2130. [12]Monnier J,Burger E,Berger P,et al.Localisation of oxygen re-duction sites in the case of iron long term atmospheric corrosion [J].Corrosion Science:The Journal on Environmental Degradation of Materials and its Control,2011,53(8):2468-2473. [13]张然.铁质文物腐蚀产物β-FeOOH中Cl的脱出和物相转化[J].腐蚀与防护,2022,43(7):1-9,51.[14]李巧霞,王振尧,韩薇,等.碳钢和耐候钢的大气腐蚀[J].中国腐蚀与防护学报,2009,29(5):394-400.[15]Yamashita M,Miyuki H,Matsuda Y,et al.The long term growthof the protective rust layer formed on weathering steel by atmos-pheric corrosion during a quarter of a century[J].ChemInform, 1994,36(2):283-299.[16]Hara S,Miura M,Uchiumi Y,et al.Suppression of deicing saltcorrosion of weathering steel bridges by washing[J].Corrosion Science:The Journal on Environmental Degradation of Materials and its Control,2005,47(10):2419-2430.[17]郭铁明,张延文,秦俊山,等.桥梁钢Q345q在3种模拟大气环境中的腐蚀行为研究[J].中国腐蚀与防护学报,2019,39(4):319-330.[18]Díaz I,Cano H,Fuente D D L,et al.Atmospheric corrosion ofNi-advanced weathering steels in marine atmospheres of moderate salinity[J].Corrosion Science:The Journal on Environmental Degradation of Materials and its Control,2013,76:348-360.[19]Cheng Q,Tao B,Song L,et al.Corrosion behaviour of Q235Bcar-bon steel in sediment water from crude oil[J].Corrosion Sci-ence:The Journal on Environmental Degradation of Materials and its Control,2016,111:61-71.[20]杨颖,侯华兴,张哲.Q500qENH耐候桥梁钢在模拟工业大气环境中的腐蚀行为[J].腐蚀与防护,2017,37(4):256-261.[21]张全成,王建军,吴建生,等.锈层离子选择性对耐候钢抗海洋性大气腐蚀性能的影响[J].金属学报,2001,37(2): 193-196.Study on Corrosion Behavior of Q345qDNH Weathering Steel inSimulated Industrial Marine AtmosphereHuaifeng Li1㊀Xin Jia2㊀Hongbo Wang1㊀Hanbin Ge3㊀Jiandong Zhang2,4(1.Shandong Provincial Communications Planing and Design Institute Group Co.,Ltd.,Jinan250031,China;2.Nanjing Tech University,Nanjing211816,China;3.Meijo University,Nagoya468-8502,Japan;4.National Key Laboratory of Safety,Longevity and Health O&M of Bridges,Nanjing210017,China)Abstract:For the typical bridge weathering steel in practical engineering as the object,the change laws of the surface morphology,phase composition,corrosion weight loss,dynamic curve and electrochemical properties of the rust layer of weathering steel were studied through periodic immersion accelerated corrosion test,and the macro morphology observation method,scanning electron microscope (SEM),X-ray diffraction analysis(XRD)and other methods,The corrosion behavior of Q345qDNH typical weathering steel under simulated industrial marine atmospheric environment NaHSO3and different NaCl concentrations was investigated.The results show that the corrosion products on the surface of weathering steel are mainly composed ofα-FeOOH,γ-FeOOH,β-FeOOH,Fe2O3,Fe3O4,and the NaCl concentration in the corrosion environment is positively related to the corrosion weight loss rate of weathering steel.When the concentration of NaCl is0.1%,the corrosion weight loss rate of weathering steel rapidly。

q345碳钢在海工结构中的应用

一、概述q345碳钢是一种常用的结构钢材料，在海工工程中具有广泛的应用。

由于海工环境的特殊性，对材料的耐腐蚀、抗压性能有较高的要求。

本文将就q345碳钢在海工结构中的应用进行探讨，以期对海工工程的发展和应用提供一定的参考价值。

二、q345碳钢的基本特性1. 化学成分：q345碳钢的化学成分主要包括碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)等元素，其成分稳定，含量均匀。

2. 物理性能：q345碳钢具有强度高、塑性好、焊接性能优异的特点，适用于海工结构的制造。

3. 耐腐蚀性能：q345碳钢经过特殊处理，在海水环境中具有较好的耐腐蚀性能，能够有效延长使用寿命。

三、q345碳钢在海工结构中的应用1. 海底管道：q345碳钢可用于海底管道的制造，其强度和耐腐蚀性能能够满足海底环境的要求，保障管道的安全运行。

2. 海洋评台：海工评台需要承受海浪、风力等外部力的作用，q345碳钢可以制造具有良好抗压性能的评台结构，保障海洋工程的稳定运行。

3. 海洋装备：例如海上起重设备、海洋输油船等，q345碳钢的高强度和良好的焊接性能，能够满足海洋装备对材料性能的要求，确保设备的安全可靠。

4. 海洋建筑：包括海洋输油站、海上风电站等，这些海工建筑需要用到大量的钢材，q345碳钢作为一种优质结构钢，可以保障海工建筑的稳定性和安全性。

四、q345碳钢在海工结构中的优势1. 高强度：q345碳钢具有较高的屈服强度和抗拉强度，能够承受海工环境中的复杂力学作用。

2. 耐腐蚀性：q345碳钢经过特殊处理，具有较好的耐腐蚀性能，能够在海水环境中长期稳定运行。

3. 工艺性好：q345碳钢具有良好的焊接性能和加工性能，便于制造海工结构和设备。

4. 成本低廉：相比于一些特殊合金钢，q345碳钢的价格较为低廉，能够降低海工工程的制造成本。

五、q345碳钢在海工结构中的挑战1. 合金钢替代：随着科技的发展和对材料性能要求的提升，一些高强度、耐腐蚀性更好的特殊合金钢材料逐渐替代了部分q345碳钢在海工结构中的应用。

海洋工程材料的耐腐蚀性研究

海洋工程材料的耐腐蚀性研究在当今的时代，海洋资源的开发和利用愈发重要，海洋工程建设蓬勃发展。

然而，海洋环境极其复杂且恶劣，对用于海洋工程的材料提出了严峻的挑战，其中耐腐蚀性是最为关键的性能之一。

海洋是一个富含盐分、潮湿且温度变化较大的环境，这使得金属材料在其中极易发生腐蚀。

例如，钢铁在海洋环境中会迅速生锈，不仅影响其外观，更会严重削弱其结构强度，威胁到海洋工程设施的安全运行。

因此，深入研究海洋工程材料的耐腐蚀性具有极其重要的现实意义。

首先，我们来探讨一下常见的海洋工程材料。

钢铁作为传统的结构材料，在海洋工程中应用广泛，但它的耐腐蚀性相对较差。

为了提高钢铁的耐腐蚀性，通常会采用表面处理技术，如镀锌、镀镍等，或者在钢铁中添加合金元素，如铬、镍等，形成不锈钢。

铝合金因其轻质高强的特点，在海洋工程中也有一定的应用，但其耐腐蚀性也需要通过特殊的处理来增强，比如阳极氧化处理。

除了金属材料，复合材料在海洋工程中的应用也越来越多。

纤维增强复合材料，如碳纤维增强复合材料和玻璃纤维增强复合材料，具有优异的耐腐蚀性、高强度和低密度等优点。

然而，复合材料也并非完美无缺，其在长期的海洋环境中可能会出现分层、吸湿等问题。

接下来，让我们了解一下海洋环境对材料腐蚀的影响因素。

盐度是一个重要的因素，海水中的盐分能够促进电化学腐蚀的发生。

温度的变化也会对腐蚀速率产生影响，一般来说，温度升高会加速腐蚀反应。

海洋中的生物附着也不容忽视，它们会在材料表面形成生物膜，影响氧气和其他物质的传输，进而影响腐蚀过程。

此外，海浪、海流等动态因素会造成材料表面的磨损，破坏防护涂层，加速腐蚀。

为了评估海洋工程材料的耐腐蚀性，研究人员采用了多种方法。

实验室模拟实验是常见的手段之一，通过控制盐度、温度、pH 值等参数，模拟海洋环境，对材料进行加速腐蚀测试。

现场暴露实验则将材料直接放置在海洋环境中，经过一段时间后观察其腐蚀情况，这种方法更接近实际情况，但实验周期较长。

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加人能够促进钢表面致密锈层的生成及锈层的稳定化，从而有助于提高钢的耐蚀性能。
粗糙度按照ＧＢ１０３１进行，Ｒａ最大允许值为３．２１ｃｍ，取平行样品数目３个，试验前采用脱脂剂除去试样表面
油污，用无水酒精清洗试样，用吹风机吹干，测量试样尺寸并称原始重量。２．４盐雾实验７试样尺寸为５ｘ１５０ｘ３ｍｍ，按ＪＩＳ２２３７１标准进行连续喷雾盐雾实验，溶液为５％中性ＮａＣｌ溶液，盐雾箱内相对湿度大于９８％，温度３５Ｃ，连续喷雾，盐雾沉降量１－－２ｍ１／８０ｃｍ２，实验周期为５００小时。２．５湿热实验试样尺寸同盐雾试验，实验温度４７９Ｃ，相对湿度为９８％ＲＨ，实验周期为１０００小时。２．６自然腐蚀电位测量电位测量试样尺寸为４０ｘ４０Ｘ３ｍｍ，表面为机加工状态。对比钢种选用Ｑ３４５Ｂ（国产１、国产２）及ＳＭ４９０Ａ（国产），腐蚀介质为人造海水，实验温度为３０Ｃ，采用双电极测试体，参比电极为饱和甘汞电极（ＳＣＥ）。每隔一定的时间测定腐蚀电极的自然腐蚀电位，监测其随浸泡时间的变化情况。
自１９４６年开始致力于对具有耐飞溅区腐蚀性能的耐海水用钢板桩钢进行了开发，在耐蚀性、经济性等方面更详细地研究了Ｎｉ－Ｃｕ－Ｐ系的低合金钢，于１９５１年诞生了Ｍａｒｉｎｅｒ钢，其在飞溅区比普通钢具有优秀的
耐蚀性川。
日本从经济性、焊接性及耐蚀性等方面对耐海水腐蚀钢进行了改进，如为了抑制生产成本的提高，把高价的添加元素Ｎｉ替换为Ｃｒ；为了进一步提高耐蚀性，考虑了Ｎｉ一Ｃｕ一Ｐ或Ｃｒ以外的其它合金元素，如添加Ａ１，Ｃｏ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔｉ等；为了扩大钢板桩或者钢桩以外的使用领域，着重提高焊接性及可加工性能，形成了具
Ｑ３４５Ｃ一ＮＨＹ３耐海水腐蚀钢耐蚀性能研究
李自刚‘ 钱余海１张全成２
（宝山钢铁股份公司１技术中心；２冷轧厂，上海，２０１９００）
摘要通过周浸循环加速腐蚀实验、模拟海水全浸和间浸、连续盐雾、湿热等系列实验室加速腐蚀实验，采用失重法并结合电化学测试技术研究了Ｑ３４５Ｃ－ＮＨＹ３耐海水腐蚀钢在多种人工模拟腐蚀环境条件下的耐蚀性能。结果表明：合理的合金成分体系设计使Ｑ３４５Ｃ－ＮＨＹ３钢具有良好的耐蚀性能，与碳钢相比优势明显。本文还简
试验设备采用中国船舶集团７２５所制造的全浸试验机，试样固定在旋转的试样架上，试样在腐蚀介质中的运动速度为ｌｍ／秒，试验介质为３．５％ＮａＣＩ溶液，试验温度为３０ｒ－，试验时间为３０天。２．３间浸试验试验设备采用中国船舶集团７２５所制造的间浸试验机，试样固定在旋转轮上，旋转轮每小时旋转１周，试样暴露在介质和空气中的时间分别为１０和５０分钟。试验介质为３．５％ＮａＣＩ溶液，溶液温度为３０＇Ｃ，空气温度为３５ｒ－，试验时间为３０天。全浸、间浸试样尺寸为１００Ｘ３０Ｘ３ｍｍ，对比钢种选用Ｑ３４５Ｂ（国产１、国产２）及ＳＭ４９０Ａ（国产），表面
。一ＦｅＯＯＨ、非晶态的中间过渡性产物，在某些特殊的环境条件下也可能产生其它不稳定晶型的化合物，如ｐ
一ＦｅＯＯＨ，ｙ一ＦｅＯＯＨ等。同普碳钢相比，在耐候钢中添加合金元素的作用下，耐候钢锈层的锈层结构致密，其内锈层由合金元素置换的ａ一ＦｅＯＯＨ构成，裂纹及缺陷数量少，内锈层晶粒细小，在一定的条件下甚至为纳米晶结构。ａ－ＦｅＯＯＨ具有离子选择性透过效应（阳离子选择性），即可以阻碍外界具有侵蚀作用的阴离子与金属直接接触，同时ａ－ＦｅＯＯＨ热力学稳定，不能参与电化学过程的阴极反应过程而被还原成为不稳定的化合物，这种内锈层的特殊结构赋与了耐候钢优良的耐候性能。图３为四种钢经１２０小时浸泡后的自然腐蚀电位变化曲线。结果表明，四种钢的自然腐蚀电位均经历一个下降并趋于稳定的过程。前期自然腐蚀电位下降可能是由于钢表面生产过程中存在氧化膜溶解所致。之后的过程中新鲜钢铁表面与溶液作用不断生成腐蚀产物，而ＣＩ一存在同时破坏钝化膜层，两者相互作用使腐蚀电位不断变化。
０９ＣｕＰＮＩＣｒＡ）。
０实验条件：．０１ＭＮａＨＳ０３溶液，ｐＨ值４．４一４．８，补加溶液浓度０．０２Ｍ，溶液温度：４５士２｀Ｃ，箱内相对湿度７０士５％ＲＨ，周浸周期设定为６０分钟，其中浸润时间为１２士１．５分钟，实验时间为４８，７２，９６，１２０小时。２．２全浸试验
溶解度限制，钢的腐蚀速率相对低。
周浸循环腐蚀实验为评价耐候钢耐蚀性能最基本的实验方法。由图２ａ）可知，随着循环次数的增加，两种普通碳钢的失重量加大，呈现为近似线性关系，表明表面生成的锈层保护性能较差。而Ｑ３４５Ｃ一ＮＨＹ３钢的耐候性与仿Ｃｏｒｔｅｎ钢０９ＣｕＰＮｉＣｒＡ基本相同，随着循环次数的增加钢的失重量变化不明显。图２ｂ表明，经７２次循环腐蚀后四种钢的腐蚀速率趋于稳定，表明锈层达稳定化。Ｑ３４５Ｃ一ＮＨＹ３钢经１２０次循环腐蚀后腐蚀速率继续下降，表明生成的表面锈层具有较好的保护性能。耐候钢的耐腐蚀性能与表面锈层特性密切相关。在大气环境条件下，钢表面的锈层主要成分为Ｆｅ３ｑ、
２实验方法
本研究的主要材料是宝钢生产的牌号为Ｑ３４５Ｃ－ＮＨＹ３的低碳Ｃｒ一Ｃｕ一Ｍｏ系耐海水腐蚀钢，其化学成分见表１。基本生产工艺流程是：铁水深脱硫￣转炉￣炉外精炼（ＬＦ一ＲＨ喂钙丝）一连铸（机清）一板坯再加热一控制轧制一控制冷却￣卷取￣精整一交货。
３实验结果及讨论
海洋环境腐蚀可以分为大气、海水飞溅区、潮差区、全浸区及海底海泥等五个区域，由于受供氧条件、氯离子含量及干湿交替作用等环境因素的影响，钢材在海水飞溅区腐蚀状况最为严重。海洋大气及海洋环境中氯离子含量相对较高，钢材表面难以形成稳定的保护性锈层，钢材的腐蚀极为严重。应用于海洋环境条件下的钢材必须通过添加微量合金元素保证钢材表面能够形成含有特定结构、具有离子选择特性的致密保护锈层，以提高其耐海水腐蚀性能。图Ｉ为不同钢种在全浸及间浸实验条件下的腐蚀速率对比，该实验条件可以近似模拟实海环境的全浸区和飞溅区。可见，全浸条件下Ｑ３４５Ｃ－ＮＨＹ３钢的腐蚀率最低，在间浸实验条件下腐蚀速率也较低，仅略高于Ｑ３４５Ｂ钢（国产１）。另外，Ｑ３４５Ｃ－ＮＨＹ３钢的显著特点是在全浸及间浸实验条件下腐蚀速率基本相当，即相对于Ｍａｒｉｎｅｒ钢，其全浸区的耐蚀性能得到进一步的改进。钢在海水中的腐蚀过程为电化学过程，受供氧条件的限制，其腐蚀过程受氧的阴极去极化过程控制。由于在飞溅区氧的供应充分，阴极去极化反应充分，因此腐蚀速率相对最大，而在全浸区由于受氧在海水中的
要探讨了合金元素对提高钢耐海水腐蚀性能的影响机制。
关键词耐海水腐蚀钢加谏腐蚀实验耐蚀性能
１前言
耐海水腐蚀钢是为应用于潮流发电、海水发电、海水温差发电设备及海滨大型跨海桥梁、与海洋开发相关的海底容器、用于资源开发的各种大型海洋构件以及造船用钢等领域而开发的一类低合金钢。国外对耐海洋性环境腐蚀用钢的研究始于２０世纪３０年代，其中最为活跃的国家是美国和日本。美国
ｂａｌａｎｃｅ
成０．１２
成１．００
（１．５０
毛０．０３０
毛０．０３０
镇０．４０
毛１．３０
毛０．３０
２．１周浸循环腐蚀
实验标准：ＴＢ／Ｔ为普碳钢及集装箱用耐候钢（Ｑ３４５ｇＤ，ＳＳ４００，
表１Ｑ３４５Ｃ一ＮＨＹ３化学成分（质量分数％）
ＦｅＣＳｉＭｎＰＳＣｕＣｒＭｏ
有自身特色的Ｃｕ－Ｃｒ－Ｐ，Ｃｕ－Ｃｒ－Ａｌ－Ｐ，Ｃｕ－Ｃｒ－Ｍｏ系列耐海水腐蚀钢［［２ｌ０
我国从１９６５年起对１６种耐海水腐蚀钢在东海、南海和北海３个海域进行为期１０年的试验评估，发现在海水中Ｃｒ－Ｍｏ－Ａｌ钢和Ｃｒ－Ｍｏ－Ａｌ－ＲＥ钢具有良好的全浸耐蚀性。国内生产的低合金耐海水腐蚀钢基本上是引进了国外成熟的钢种牌号，主要有：Ｃｕ一Ｐ一Ｎｉ系的Ｍａｒｉｎｅｒ（美国）；Ｃｒ－Ｃｕ一Ｍ。系的Ｍａｒｉｌｏｙ（日本）；Ｃｒ－Ａｌ系的ＡＰＳ（法国）。宝钢一期工程从日本新日铁引进了ＭａｒｉｌｏｙＧ４１和ＭａｒｉｌｏｙＳ５０耐海水腐蚀钢。为进一步改进钢材在海洋环境飞溅带的耐腐蚀性能及可焊性，宝钢技术中心在充分借鉴日本耐海水腐蚀钢成分特点的基础上，通过优化调整化学成分及合理采用热轧轧制工艺技术，成功开发出了具有优良耐海水腐蚀及焊接性能的耐海水腐蚀钢种Ｑ３４５Ｃ－ＮＨＹ３，现已于东海洋山港深水码头工程取得了良好的应用实绩。本文通过实验室加速腐蚀实验研究了Ｑ３４５Ｃ－ＮＨＹ３钢的耐蚀性能。