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耐候钢的耐点蚀性行为特点有哪些
发布者:不锈钢管厂(www.mycyberit.com) 发布时间:2020/3/1 阅读:445

  海洋大气中存在的主要腐蚀介质是氯离子,而氯离子对耐候钢腐蚀的作用之一是引发耐候钢发生点蚀,从而进一步导致耐候钢的全面腐蚀。图为Q235钢和耐候钢在3.5%NaCl溶液中测得的电位-电流曲线。当极化曲线中对应的阳极极化电流密度达到100μA/cm2时对应的电位定为点蚀电位,根据极化曲线可得出钢的点蚀电位,如表所示。在含氯离子环境中,钢中夹杂物是点蚀诱发的主要原因,未加稀土的1#钢和Q235钢中存在大量的长条状的MnS夹杂物和链状的硅铝酸盐夹杂,使得两种钢在3.5%NaCl溶液中的点蚀电位都比较低,耐点蚀能力都较差。加了稀土以后使得2#和3#钢的点蚀电位明显正移,说明稀土元素的加入提高了耐候钢的耐点蚀能力,降低了稀土耐候钢发生点蚀的敏感性。稀土耐候钢中夹杂物主要为细小球状稀土夹杂,与长条状的MnS夹杂物和链状的硅铝酸盐夹杂相比,这种夹杂物与钢基体之间的电位差小,其点蚀诱发敏感性降低。对于4#钢来说,加入的稀土元素不能对其中的有害夹杂物达到完全改性的作用,钢中还存在大量长条状MnS夹杂物和尺寸较大的硅铝酸盐夹杂,夹杂物诱发点蚀的能力较强,导致点蚀电位较负。因此,在海洋大气环境下,稀土元素能改善钢中夹杂物的性质,降低了夹杂物诱发点蚀的能力,同时钢液的洁净度对耐候钢的耐点蚀性也有一定影响。

 

   通过测试试验钢在3.5%NaCl溶液中的阻抗谱随浸泡时间的演变情况,研究了钢在腐蚀介质中点蚀的发展过程。图为1#、2#钢在3.5%NaCl溶液中浸泡不同时间的交流阻抗图。可知,两种耐候钢在腐蚀的初期阶段图谱的低频区域均出现了实部的电感收缩现象,其原因可能是准备好的耐候钢在大气环境中表面形成了少量的腐蚀产物,阻碍了溶液中的Cl-到达基体表面,此时正处于点蚀的诱导期。随着时间的延续,容抗弧的跨度增大,谱图中的电感收缩现象逐渐消失,说明稳定的点蚀逐渐生成。随着点蚀的不断生成,蚀孔处的腐蚀产物逐渐积累。到了腐蚀后期时,蚀孔处的腐蚀产物逐渐积累,产物间产生的内应力使其形成的保护层逐渐瓦解,锈层破裂离开电极表面,容抗弧的跨度减小。根据阻抗谱的变化,可知整个腐蚀过程分为点蚀诱发期、点蚀发展期、腐蚀中期及腐蚀后期。


  对实验钢进行极化曲线的测试,当极化曲线中的阳极极化电流达到100μA/cm2或极化曲线出现拐点(对应的电位Eb100即为点蚀电位)时,停止试验,在扫描电镜下分析实验钢极化后的微观腐蚀形貌,并对诱发点蚀的夹杂物进行成分分析。综合Q235、1#、3#钢极化诱发点蚀后的微观腐蚀形貌图,见图,可看出,在1000倍的放大倍数下,Q235、1#、3#钢点蚀坑的分布和大小有差异。在Eb100点蚀电位下,Q235的表面已经发生了严重腐蚀,表面出现了很多连续的腐蚀坑,腐蚀坑扩展范围大,且坑内堆积了许多腐蚀产物。点蚀坑大小不均,形状各异,腐蚀深度较大。在相同放大倍数下耐候实验钢表面点蚀坑尺寸比Q235钢的明显要小。与1#普通Cu-P耐候钢相比,3#钢的点蚀坑分布均匀,尺寸和腐蚀深度较小。

 

  图为1#钢腐蚀坑形貌和成分分析,图中浅色的条状物为MnS夹杂物,夹杂物周围已经形成明显的腐蚀坑。随腐蚀的进行,各腐蚀坑会逐渐扩展延伸,相互贯通形成大的腐蚀深沟,形成严重的局部腐蚀。图为3#稀土耐候钢的腐蚀坑微观形貌图和EDS成分分析。坑内未溶解的物质主要为稀土氧硫化物夹杂。在球状夹杂物周围形成圆形腐蚀坑。在本实验条件下,钢的初期腐蚀主要发生在夹杂物周围的钢基体位置,钢中夹杂物与钢基体有很大差异,夹杂物易引起周围的钢基体发生晶格畸变,热稳定性差,活性增强。夹杂物与钢基体的电极电位差使得腐蚀电池形成,局部点蚀发生。夹杂物的类型和尺寸会对点蚀产生很大的影响,夹杂物长宽比大,处于活性状态下的钢基体面积较大,容易诱发点蚀,有研究表明复相夹杂物中曲率小的夹杂物优先溶解。在Q235和1#钢中,可看到,长条MnS、链状或尖角形Al2O3和硅铝酸盐等夹杂物,MnS、Al2O3等夹杂物的电极电位高,在金属腐蚀过程中起到了阴极的作用,易诱发点蚀。且长条状或链状的夹杂物长宽比要比3#钢中的球形夹杂物大很多,从而使得夹杂物周围的钢基体发生大面积溶解形成腐蚀深坑。这样就易引起钢基体的不均匀腐蚀,腐蚀坑较深,生成的腐蚀产物间的内应力大,使得锈层在后期生成的过程中需要通过裂纹的产生和生长来消除内应力,导致生成的锈层中裂纹较多。加入稀土元素的3#钢,其主要夹杂物为小球状的稀土夹杂,虽然稀土夹杂物的电极电位也比钢基体的高,但稀土夹杂物的导电性差,很难起到活性阴极的作用,不易成为点蚀的诱发源。而且细小球状的夹杂物的长宽比最小,处于活性状态下的钢基体较少,形成尺寸小较浅的腐蚀坑。稀土耐候钢中改性后的夹杂物不易引发点蚀,钢基体的腐蚀趋向均匀,生成的腐蚀产物间的内应力小,产生的裂纹较少,生成的锈层更致密。因此,稀土元素的加入使得耐候钢中易诱发点蚀的长条MnS和大尺寸的硅铝酸盐夹杂变质为球状稀土夹杂,夹杂物诱发点蚀更加困难,提高了耐候钢的耐点蚀能力。且球状夹杂物诱发的点蚀坑更加细小均匀,有利于腐蚀后期致密锈层的生成,起到了提高钢耐蚀性的作用。


  普通Cu-P耐候钢和Q235钢中存在的夹杂物一样,都为长条状MnS、尖角或链状的氧化物。耐候钢中加入适量稀土以后,夹杂物变性为细小球状的稀土夹杂物。对于高氧硫稀土耐候钢,稀土元素不能对钢中的夹杂物达到完全改性作用,钢中仍存在大量长条MnS和大尺寸的硅铝酸盐夹杂。普通Cu-P耐候钢和Q235钢都易诱发点蚀,点蚀电位较低。加入稀土元素后,点蚀电位正移,提高了稀土耐候钢的耐点蚀能力。稀土元素的加入使得耐候钢中易诱发点蚀的长条MnS和大尺寸的硅铝酸盐夹杂变质为球状稀土夹杂,夹杂物诱发点蚀更加困难,提高了耐候钢的耐点蚀能力。且球状夹杂物诱发的点蚀坑更加细小均匀,有利于腐蚀后期致密锈层的生成,起到了提高钢耐蚀性的作用。

 
 

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