几种典型耐海水钢耐点蚀性能的比较
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Abstract: Three seawater resistance steels had been selected. Their pitting susceptibility was compared
技 术
by means of potentiodynamic polarization tests in 3%(wt.%) NaCl solution. The pitting propagation rate was evaluated by indoor interval hanging plate tests and simulating occluded corrosion cell test in 3%(wt.%) sea salt solution and artificial sea water sea water respectively. The composition of inclusions, corrosive feature and characteristic of rust layer had been studied by microscope, electron probe micro-analyzer (EPMA), scanning electro microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The results indicate that NiCu-P steel exhibits stronger pitting susceptibility than Cr-Cu-P and Cr-Cu-Al steel do, while the pitting susceptibility of Cr-Cu-P is the weakest one. Under the same condition, pit propagation rate of Cr-Cu-P and Cr-Cu-Al steel is close, which is obviously greater than that of Ni-Cu-P steel. The composition of inner rust layer of three steels are Fe3O4, α-FeOOH and amorphous oxides, however, rust layers formed on Cr-Cu-P and Cr-Cu-Al steel are much more compact than Ni-Cu-P steel. In the acidic pits, Cr decreases potential of matrix, and then accelerates pit propagation; while Ni helps to improve potential and therefore tends to decrease the pit propagation rate.
腐蚀研究 Corrosion Research
几种典型耐海水钢耐点蚀性能的比较
王小燕1 曹国良2 (1. 马鞍山钢铁集团股份有限公司技术中心板材所，安徽 马鞍山 243000；2. 海军工程大学理学院 化学与材料系，湖北 武汉 430033) 摘 要 ：选择了三种典型的耐海水腐蚀钢，在 pH 为 10 的 3%(wt.%)NaCl溶液中进行了极化试 验，比较了钢的点蚀诱发敏感性；在3%(wt.%)海盐水和人造海水中分别进行了间浸挂片试验和模 拟闭塞腐蚀电池试验，评价了钢的点蚀扩展速度；利用金相显微镜、 电子探针(EPMA)、扫描电镜 (SEM)和X射线衍射(XRD)分析了钢中夹杂物、腐蚀形貌和锈层的特征。结果表明，Ni-Cu-P钢的点 蚀诱发敏感性比Cr-Cu-Ni钢强，Cr-Cu-P钢最弱。在相同条件下，Cr-Cu-P和Cr-Cu-Ni钢的点蚀扩展 速度接近，但都明显大于Ni-Cu-P钢。四种钢的内锈层主要组成均为Fe3O4、 α-FeOOH和和少量的 非晶化合物，但Cr-Cu-P和Cr-Cu-Ni钢的内锈层明显比Ni-Cu-P钢致密。在酸化的蚀坑内， Cr可降 低钢基体的电位，从而促进蚀坑的扩展；而Ni的添加则提高钢基体的电位，从而有助于降低钢的 点蚀扩展速度。 关键词：耐海水腐蚀钢 点蚀 锈层
中图分类号：TG172.5 文献标识码：A 文章编号：1008-7818(2014)02-0063-05
Βιβλιοθήκη Baidu
Comparative Studies on Resistance against Pitting Corrosion of Several Seawater Resistance Steels
WANG Xiao-yan1, CAO Guo-liang2 (1. Institute of Panels, Technology Center, Ma’ anshan Iron and Steel Company Limited, Ma’ anshan 243000, China; 2. Department of Chemistry and Materials, College of Sciences, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China)
Key words: seawater resistance steel; pitting; rust layer
作者简介：曹国良 (1981－) ，男，博士生，从事耐蚀金属材料研究。
全面腐蚀控制 第28卷第02期2014年02月
63
腐蚀研究 Corrosion Research
0 引言
从上世纪 30 年代起，国内外相关企业及研究机 构就合金元素对结构钢耐蚀性的影响进行了大量的 研究，并相继开发出一系列适合海洋各个区带的耐 海水腐蚀用钢 。但是，到了上个世纪80年代后期， 大规模研究耐海水腐蚀用钢的热潮逐渐冷却下来，而且 已定型的耐海水腐蚀用钢的应用并不广泛 。其原因之 一就是合金元素对耐海水钢耐蚀性能的影响不太清 楚，以至于阻碍了耐海水钢的进一步发展。如，同 样是耐海水飞溅带优异的 Ni-Cu-P 系、 Cr-Cu-P 系和 Cr-Cu-Ni系钢，Ni-Cu-P钢突出了Ni的作用；为降低 成本，后两种耐海水钢则用 Cr 替代了 Ni ；为提高钢 焊接性能，还降低了Cr-Cu-Ni钢中P的含量。但是， 合金元素在这几种典型耐海水腐蚀钢中的作用机理 一直没有得到合理的解释[2]。值得指出的是，尽管实 海挂片试验是评价钢耐蚀性能的有效手段，但由于 钢的耐蚀性能受到复杂的海洋环境条件和自身的冶 金因素的双重影响
技 术
by means of potentiodynamic polarization tests in 3%(wt.%) NaCl solution. The pitting propagation rate was evaluated by indoor interval hanging plate tests and simulating occluded corrosion cell test in 3%(wt.%) sea salt solution and artificial sea water sea water respectively. The composition of inclusions, corrosive feature and characteristic of rust layer had been studied by microscope, electron probe micro-analyzer (EPMA), scanning electro microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The results indicate that NiCu-P steel exhibits stronger pitting susceptibility than Cr-Cu-P and Cr-Cu-Al steel do, while the pitting susceptibility of Cr-Cu-P is the weakest one. Under the same condition, pit propagation rate of Cr-Cu-P and Cr-Cu-Al steel is close, which is obviously greater than that of Ni-Cu-P steel. The composition of inner rust layer of three steels are Fe3O4, α-FeOOH and amorphous oxides, however, rust layers formed on Cr-Cu-P and Cr-Cu-Al steel are much more compact than Ni-Cu-P steel. In the acidic pits, Cr decreases potential of matrix, and then accelerates pit propagation; while Ni helps to improve potential and therefore tends to decrease the pit propagation rate.
腐蚀研究 Corrosion Research
几种典型耐海水钢耐点蚀性能的比较
王小燕1 曹国良2 (1. 马鞍山钢铁集团股份有限公司技术中心板材所，安徽 马鞍山 243000；2. 海军工程大学理学院 化学与材料系，湖北 武汉 430033) 摘 要 ：选择了三种典型的耐海水腐蚀钢，在 pH 为 10 的 3%(wt.%)NaCl溶液中进行了极化试 验，比较了钢的点蚀诱发敏感性；在3%(wt.%)海盐水和人造海水中分别进行了间浸挂片试验和模 拟闭塞腐蚀电池试验，评价了钢的点蚀扩展速度；利用金相显微镜、 电子探针(EPMA)、扫描电镜 (SEM)和X射线衍射(XRD)分析了钢中夹杂物、腐蚀形貌和锈层的特征。结果表明，Ni-Cu-P钢的点 蚀诱发敏感性比Cr-Cu-Ni钢强，Cr-Cu-P钢最弱。在相同条件下，Cr-Cu-P和Cr-Cu-Ni钢的点蚀扩展 速度接近，但都明显大于Ni-Cu-P钢。四种钢的内锈层主要组成均为Fe3O4、 α-FeOOH和和少量的 非晶化合物，但Cr-Cu-P和Cr-Cu-Ni钢的内锈层明显比Ni-Cu-P钢致密。在酸化的蚀坑内， Cr可降 低钢基体的电位，从而促进蚀坑的扩展；而Ni的添加则提高钢基体的电位，从而有助于降低钢的 点蚀扩展速度。 关键词：耐海水腐蚀钢 点蚀 锈层
中图分类号：TG172.5 文献标识码：A 文章编号：1008-7818(2014)02-0063-05
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Comparative Studies on Resistance against Pitting Corrosion of Several Seawater Resistance Steels
WANG Xiao-yan1, CAO Guo-liang2 (1. Institute of Panels, Technology Center, Ma’ anshan Iron and Steel Company Limited, Ma’ anshan 243000, China; 2. Department of Chemistry and Materials, College of Sciences, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China)
Key words: seawater resistance steel; pitting; rust layer
作者简介：曹国良 (1981－) ，男，博士生，从事耐蚀金属材料研究。
全面腐蚀控制 第28卷第02期2014年02月
63
腐蚀研究 Corrosion Research
0 引言
从上世纪 30 年代起，国内外相关企业及研究机 构就合金元素对结构钢耐蚀性的影响进行了大量的 研究，并相继开发出一系列适合海洋各个区带的耐 海水腐蚀用钢 。但是，到了上个世纪80年代后期， 大规模研究耐海水腐蚀用钢的热潮逐渐冷却下来，而且 已定型的耐海水腐蚀用钢的应用并不广泛 。其原因之 一就是合金元素对耐海水钢耐蚀性能的影响不太清 楚，以至于阻碍了耐海水钢的进一步发展。如，同 样是耐海水飞溅带优异的 Ni-Cu-P 系、 Cr-Cu-P 系和 Cr-Cu-Ni系钢，Ni-Cu-P钢突出了Ni的作用；为降低 成本，后两种耐海水钢则用 Cr 替代了 Ni ；为提高钢 焊接性能，还降低了Cr-Cu-Ni钢中P的含量。但是， 合金元素在这几种典型耐海水腐蚀钢中的作用机理 一直没有得到合理的解释[2]。值得指出的是，尽管实 海挂片试验是评价钢耐蚀性能的有效手段，但由于 钢的耐蚀性能受到复杂的海洋环境条件和自身的冶 金因素的双重影响