Q235鋼和不銹鋼海水腐蝕機(jī)理研究.pdf

1、本文以天然海洋全浸區(qū)海水環(huán)境為基礎(chǔ)，從材料性能、海洋環(huán)境兩個(gè)角度，綜合利用失重法、開路電位(OCP)、交流阻抗(EIS)、金相顯微鏡、掃描電鏡(SEM)和能譜(EDS)等檢測手段，著眼于鋼基體與腐蝕產(chǎn)物界面的角度，考慮腐蝕類型和腐蝕誘發(fā)、擴(kuò)散、以及產(chǎn)物的影響探討了兩種組織Q235鋼海水腐蝕的動(dòng)力學(xué)和機(jī)理；同時(shí)結(jié)合點(diǎn)蝕電位測量、微生物培養(yǎng)等方法研究了海洋天然生物膜對(duì)Q235鋼和不銹鋼304、316L腐蝕行為的影響和控制，討論了海水全浸區(qū)鋼

2、鐵腐蝕抑制的現(xiàn)象。
　　 首次系統(tǒng)地將腐蝕界面與電化學(xué)測試相結(jié)合，研究了腐蝕擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)。結(jié)果表明，按影響因素不同，腐蝕分為三個(gè)階段，滲碳體與鐵素體電偶作用為腐蝕過程最重要的推動(dòng)力，由于雜散分布的球狀滲碳體與鐵素體的電偶作用更大，Q235鋼正火組織抗腐蝕性能優(yōu)于退火組織。兩者第一階段的驅(qū)動(dòng)力還有晶界，第三階段變成了鐵銹的電偶作用。退火組織中，腐蝕擴(kuò)散主要沿晶界進(jìn)行，尤其是小晶粒和細(xì)長晶粒，腐蝕界面小波峰之問的跨度在30-40μm，

3、表面形成20-30μm尺寸的凹坑，腐蝕沿小品粒晶界擴(kuò)散更快。
　　 正火組織腐蝕除了沿晶界擴(kuò)散，還沿珠光體擴(kuò)散，界面形成長約60μm，深15-20μm的小圓弧，與珠光體團(tuán)尺寸相符，產(chǎn)生更多的局部腐蝕。珠光體腐蝕區(qū)域氧含量明顯高于其它區(qū)域，達(dá)到68％，珠光體更易被腐蝕。
　　 通過系統(tǒng)觀察和分析兩種組織鐵銹的形成和轉(zhuǎn)化，發(fā)現(xiàn)鐵銹加速了Q235鋼腐蝕，尤其內(nèi)銹層。完整除銹后表面鐵素體增多，基體抗腐蝕性能增加。兩種組織Q235

4、鋼銹層都是單獨(dú)形核，退火組織6個(gè)小時(shí)形成lμm不致密獨(dú)立球狀體，與滲碳體的彌散分布相符，部分球狀體10小時(shí)長大成10μm聚集體，45天后變成10μm致密的球狀體，90天內(nèi)銹層也是單獨(dú)形核，裂紋圍成40-50μm的單獨(dú)體，其上有10-20μm的形核核心，由45天銹層中大球狀體轉(zhuǎn)變形成。正火組織6小時(shí)銹層有兩種形貌：形成核心約為0.3μm，放射出約lμm的圓形和核心約0.5μm并呈扇形向外擴(kuò)展2μm的團(tuán)絮狀，這與珠光體分布有關(guān)，45天出現(xiàn)均

5、勻的內(nèi)銹層，外銹層已完全變成致密的團(tuán)絮狀。
　　 全面地將晶界、夾雜物、晶粒形態(tài)、滲碳體電偶作用與電化學(xué)試驗(yàn)結(jié)合，發(fā)現(xiàn)初期氧氣充足時(shí)，晶界和滲碳體為主要的驅(qū)動(dòng)力。Q235鋼中硅酸鹽夾雜物能引起明顯的點(diǎn)蝕，初期15-20μm尺寸的夾雜物能引起50-60μm尺寸的點(diǎn)蝕坑，明顯大于氧化鋁、鈣酸鹽夾雜物引起的5μm尺寸點(diǎn)蝕坑，復(fù)合夾雜物影響更大。小晶粒和細(xì)長晶粒先被腐蝕，1個(gè)月后，氧氣含量降低，晶界作用減弱，腐蝕的驅(qū)動(dòng)力為夾雜物、滲碳體

6、和鐵銹，尤其是夾雜物。腐蝕趨向于大晶粒內(nèi)擴(kuò)散。
　　 生物膜含有多種細(xì)菌(SOB、SRB)。通過比對(duì)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Q235鋼表面的天然生物膜抑制了Q235鋼的好氧腐蝕速率，促進(jìn)了厭氧腐蝕的產(chǎn)生。浸泡期間，天然海水試樣的Rp（極化電阻）1-100天維持在1000-1100Ω·cm2，100天后急劇下降到600Ω·cm2，內(nèi)銹層硫含量達(dá)到9.63％，出現(xiàn)厭氧腐蝕；而滅菌試樣的Rp基本保持在600-700Ω·cm2，滅菌環(huán)境中Q235鋼腐蝕

7、速率明顯高于天然海水，是天然海水的1.4倍，說明生物膜是海洋全浸區(qū)鋼鐵腐蝕抑制的一個(gè)重要原因。
　　 青島海域天然海水中，316L不銹鋼點(diǎn)蝕電位為0.551V;304不銹鋼為0.249V，兩者差0.3V。浸泡后，316L不銹鋼抗腐蝕性能增加，而304不銹鋼下降，在阻抗高頻區(qū)域，第三天，316L不銹鋼的Z值大概是304的1.62倍，35天后擴(kuò)大到4.25倍。304不銹鋼氧化鋁央雜物誘發(fā)5μm的點(diǎn)蝕。浸泡6個(gè)月后，316L不銹鋼基體