摘要: 低合金钢因其低成本和优异的力学性能被广泛地应用于不同行业。然而，低合金钢在大气环境中服役时会不可避免地遭受腐蚀作用的影响，从而造成其性能的退化，即人们所熟知的大气腐蚀。为此，人们通过添加少量合金元素开发了具有耐大气腐蚀性能的耐候钢... 展开 低合金钢因其低成本和优异的力学性能被广泛地应用于不同行业。然而，低合金钢在大气环境中服役时会不可避免地遭受腐蚀作用的影响，从而造成其性能的退化，即人们所熟知的大气腐蚀。为此，人们通过添加少量合金元素开发了具有耐大气腐蚀性能的耐候钢。显然对这种钢的耐大气腐蚀性能进行系统的研究是非常重要的。过去，钢在真实的大气环境中的腐蚀行为通常依靠现场暴露试验来研究。 钢的大气腐蚀主要受控于表面的电化学反应。因此，可使用电化学技术来研究钢的耐大气腐蚀性能。迄今，电化学阻抗谱(EIS)已被证明是非常有用的腐蚀监测技术之一。此外，腐蚀增重测量技术也十分有用。然而在实际情况中，钢的腐蚀过程一般是在表面覆盖有锈层的情况下进行的。因此，我们同时应用电化学阻抗谱(EIS)和腐蚀增重测量技术来研究覆盖有锈层的耐候钢在连续干湿循环环境中的腐蚀演变，试图阐明耐候钢在各类典型大气环境中腐蚀机理和动力学规律。这对新型耐候钢的开发和服役寿命的评估都具有重要意义。 尽管许多学者诸如Tomashov，Stratmann，Nishikata都曾研究过金属在薄液膜下的大气腐蚀行为，但是，关于钢铁在含有Cl-和/或SO42-的薄液膜下腐蚀行为的报道却极为少见。本文将系统研究作用下Cl-和/或SO42-作用下以及不同环境温度条件下CrNiCu耐候钢的大气腐蚀行为，此外，基于电化学阻抗谱测量和积分等数学方法，本文计算得到了钢铁腐蚀增重随腐蚀时间的演化规律，这将有益于室内模拟大气腐蚀试验方法的开发与发展。 本文采用大气腐蚀模拟试验方法，结合温度和湿度控制仪，通过EIS和腐蚀增重测量技术研究了CrNiCu耐候钢在30℃和60％RH的模拟海岸大气、工业大气、海岸-工业大气环境中的腐蚀演化行为。结果表明，对于以上三种模拟大气环境均存在以下规律:在单次干湿实验中，随着薄液膜蒸发变薄，腐蚀性阴离子浓缩，氧扩散速率增大，从而致使腐蚀速率增大;在整个干湿交替实验的初始阶段，腐蚀速率随着干-湿循环次数的增加而增大，直至达到一个最大值;之后，随着厚而稳定的、粘附好的锈层的形成，腐蚀速率降低。 通过对比CrNiCu钢在不同温度下，在相对湿度恒定为60％的模拟海岸、工业、海岸-工业大气环境中的EIS和腐蚀增重，考察了温度对CrNiCu钢的腐蚀行为的影响。研究发现，对于模拟海岸大气和模拟海岸-工业大气环境，CrNiCu钢在所有温度条件下的腐蚀过程都可分为两阶段:第一阶段，腐蚀过程以较快速度进行;第二阶段，随着钢基体上保护性锈层的形成，腐蚀速率降低。升高温度会加速保护性锈层的形成，温度和溶解O2的协同作用可以加快这两种模拟大气环境中钢的生锈进程。而对于模拟工业大气环境，CrNiCu钢在较高温度和较低温度条件下的腐蚀规律各不相同:较高温条件下的腐蚀可分为两个阶段，而在较低温下则显示四个腐蚀阶段。在高温条件下，由于化学反应速率的加快，导致第一级阶段的腐蚀速率较高;在转变点之后，由于保护性锈层的形成使得第二阶段腐蚀速率的保持稳定。在低温条件下，薄液膜干燥地越慢或者O2溶解度越高，则保护性锈层形成的就越早。干湿交替过程和硫酸的再生循环会降低锈层的稳定性和保护性。在此模拟大气环境下，薄液膜、溶解O2与温度共同促进钢的腐蚀过程。 收起