海南地區(qū)q235鋼大氣腐蝕試驗

海南地區(qū)q235鋼大氣腐蝕試驗

0環(huán)境腐蝕研究總腐敗損失的損失約占總腐敗損失的一半以上。因此，在過去的100年里，對材料的總腐敗進(jìn)行了廣泛的研究。我國從60年代開始進(jìn)行鋼的大氣腐蝕研究及相應(yīng)的大氣暴露試驗。我國原國家科委和國家自然科學(xué)基金委組織了全國環(huán)境腐蝕試驗研究網(wǎng)站,自1983年開始了20年的數(shù)據(jù)積累及研究計劃。研究中發(fā)現(xiàn),在海南萬寧地區(qū)濕熱海洋大氣環(huán)境下,距海岸95m、235m和375m的暴露點碳鋼和含銅低合金鋼表現(xiàn)出特殊腐蝕規(guī)律,即一般金屬在大氣中的腐蝕率是隨時間推移而逐漸降低的,但在此3個暴露點卻出現(xiàn)初期腐蝕率低,后期腐蝕率加速上升的異?，F(xiàn)象。后期研究又發(fā)現(xiàn),在距海岸25m處暴露點的腐蝕規(guī)律仍遵循金屬材料一般的腐蝕規(guī)律,并不存在上述異常現(xiàn)象。為了全面地掌握典型金屬材料在海南萬寧地區(qū)距海岸線不同距離的腐蝕規(guī)律和特征,在海洋平臺、距海岸25m和95m處開展了新一輪的試驗研究。1除銹劑的制備將取自板材、尺寸100mm×50mm×(5～7)mm的Q235鋼試樣投放于海南萬寧試驗站。試樣掛片前用清洗劑、蒸餾水清洗后再用無水乙醇浸洗,吹干、測量尺寸、稱重。將試樣固定于暴露架上,試樣朝南與水平面成45°角。3組樣品分別投放在海洋平臺、距海岸25m和95m三個暴露點,每組4塊平行樣。除銹液由500ml鹽酸、500ml蒸餾水和20g六次甲基四胺配制而成,室溫下進(jìn)行除銹處理。紅外光譜測試儀器為尼高力Nexus470型FTIR,使用Avatar漫反射測試附件,樣品池填滿容量約0.25g,分析軟件為OMNICE.S.P.5.2A。銹層樣品在瑪瑙研缽中充分研磨,達(dá)到約5μm的粒徑細(xì)度。測量光譜區(qū)域波數(shù)為400～4000cm-1,設(shè)定掃描次數(shù)為32次,實際分辨率為2cm-1。采用比濁法測定銹層中的氯離子含量。將完成紅外測試后的銹層粉未樣品稱重,精確至0.1mg,再將其溶解在10ml的1∶1硝酸溶液中,過濾,濾液定容至50ml,待測。使用120℃下烘烤2h后的氯化鈉配制標(biāo)準(zhǔn)溶液,硝酸銀溶液濃度為0.01mol/L,每份測試樣品滴加5滴。使用1cm比色皿,以加入相同量硝酸和硝酸銀溶液的蒸餾水作為參比,在波長420nm處測定吸光度,測試儀器為PerkinElmerlambda950分光光度計。所用試劑均為分析純。2結(jié)果與討論2.1面蝕結(jié)構(gòu)分析不同暴露點的腐蝕深度見圖1。距海岸25m處樣品腐蝕最嚴(yán)重,95m處次之,海洋平臺處樣品腐蝕相對較輕。若以海洋平臺處樣品的腐蝕深度量為100%,則25m和95m米處的腐蝕深度量分別為207.7%和177.5%。樣品的朝陽面和背陽面呈現(xiàn)不同的腐蝕形貌,朝陽面的銹層較致密,而背陽面的銹層疏松、易脫落。從腐蝕形貌上來看背陽面腐蝕較朝陽面嚴(yán)重,見圖2a～圖2f。朝陽面銹層從樣品邊緣起至中部與基體呈分層剝離趨勢,部分部位凸起,形似涂層膜下腐蝕呈鼓泡狀,外力敲擊下可大片與基體分離,分離出的銹層較致密、具有一定強度。背陽面銹層相對疏松,與基體的結(jié)合力相對較弱,輕敲易脫落。2.2氯離子對鋼鐵大氣的腐蝕作用含氯離子的海鹽粒子在樣品表面沉積,當(dāng)樣品表面處于潤濕狀態(tài)時,氯離子的溶解使得樣品表面薄液層導(dǎo)電性增強,導(dǎo)致電化學(xué)腐蝕過程加快。另外,氯離子具有較強的滲透性,可以破壞內(nèi)銹層對基體的保護(hù)作用。文獻(xiàn)報道,當(dāng)空氣中氯離子含量小于1mg/(100cm2·d)時,氯離子對鋼鐵大氣腐蝕的加速作用不明顯;當(dāng)含量上升至4mg/(100cm2·d)時,氯離子對鋼鐵大氣腐蝕作用顯著增強;當(dāng)含量超過4mg/(100cm2·d)時,鋼鐵的大氣腐蝕隨含量增加而趨于穩(wěn)定。2.2.1氯離子檢測結(jié)果在樣品暴露點對空氣中的氯離子含量進(jìn)行累計測定,采樣周期為1個月,結(jié)果見表1。由測定結(jié)果來看,25m處空氣中的氯離子含量最高,95m處次之,海洋平臺處相對較低,與各處樣品的腐蝕深度量大小順序一致。各暴露點空氣中的氯離子含量處于文獻(xiàn)中對鋼鐵大氣腐蝕具有顯著加速作用的含量范圍。2.2.2朝陽面銹層中的氯離子含量文獻(xiàn)報道研究氯離子對黑色金屬腐蝕的影響大多都是監(jiān)測暴露點空氣中氯離子含量,本試驗在進(jìn)行以上工作的同時,還測定了樣品朝陽面和背陽面銹層中的氯離子含量,結(jié)果見表2。各暴露點樣品銹層中氯離子含量高低順序與各處空氣中的氯離子含量高低順序一致,同一樣品朝陽面和背陽面銹層中的氯離子含量差別較大。背陽面銹層相對較疏松,表面潤濕狀態(tài)時間較朝陽面長,海鹽粒子容易在背陽面附著,且受雨水的沖刷作用較小,所以背陽面銹層中氯離子含量相對較高。2.3紅外吸收光譜各標(biāo)準(zhǔn)物相(鐵的氧化物和羥基氧化物)紅外吸收光譜的特征峰位見表3,實測結(jié)果見圖3。以下從定性和半定量兩個方面,對實測的紅外吸收光譜圖進(jìn)行分析及討論。2.3.1-feoh中o—銹層紅外吸收光譜的定性分析銹層中含有羥基氧化鐵γ-FeOOH,該物相有明顯的特征峰即1022cm-1(S)、743cm-1(VW),與標(biāo)準(zhǔn)物相的特征峰即1017cm-1(S)、737cm-1(VW)一致,屬于γ-FeOOH中O—H彎曲振動特征峰。銹層中含有氧化物Fe3O4,該物相分別在區(qū)域400～500cm-1和500～700cm-1內(nèi)有較寬的吸收帶,與標(biāo)準(zhǔn)物相Fe3O4的特征吸收區(qū)域相吻合,屬于Fe—O原子點陣振動特征吸收區(qū)域。不同暴露點樣品的朝陽面和背陽面銹層中所含物相成分基本相同,銹層γ-FeOOH和Fe3O4特征峰明顯。2.3.2樣品含量的分析實測的銹層紅外吸收光譜圖中γ-FeOOH特征峰明顯,采用積分吸光度法半定量分析各樣品中γ-FeOOH的相對含量,結(jié)果見表4。由表4數(shù)據(jù)可知,3處暴露點的樣品背陽面銹層中的γ-FeOOH含量均略大于朝陽面,25m處樣品銹層中的γ-FeOOH含量最低,可能與此處空氣中及銹層中氯離子含量最高有關(guān)。3腐蝕、氯離子含量1)Q235鋼在海南萬寧海洋平臺、距海岸25m和95m三處大氣腐蝕暴露,半年腐蝕深度為150～330μm,距海岸25m處腐蝕最嚴(yán)重。2)3個暴露點處空氣中氯離子半年的平均含量為2～5mg/(100cm2·d),距海岸25m處空氣中氯離子含量最高,3處氯離子含量高低順序與各處樣品腐蝕