D0L:10.13374/.issn1001-053x.2012.11.005 第34卷第11期 北京科技大学学报 Vol.34 No.11 2012年11月 Journal of University of Science and Technology Beijing Now.2012 低合金耐候钢在含氯离子环境中的腐蚀行为 高新亮付贵勤朱苗勇四邓志银 东北大学材料与治金学院，沈阳110819 ☒通信作者，E-mail:myhu@mail.ncu.cdu.cn 摘要利用干湿周浸加速腐蚀实验对比研究了低合金钢A588和SPA-H在含氯离子环境下腐蚀行为，并利用金相显微镜、 扫描电镜、X射线衍射和电子探针等方法分析了Ni、M对于低合金钢腐蚀行为的影响.结果表明：实验钢锈层中的物质主要 由a-FeOOH、y-Fe0OH和Fe,O,组成，但其含量存在差异：Ni元素在内锈层含量高于外锈层，Mn元素在锈层的孔洞处富集： 内锈层的致密程度高于外锈层；：提高合金元素M和Ni的含量，可以提高内锈层的致密性，从而提高低合金钢的耐蚀性能. 关键词耐候钢：大气腐蚀：氯离子：耐蚀性 分类号TG172.3 Corrosion behavior of low-alloy weathering steel in environment containing chlo- ride ions GAO Xin-liang,FU Gui-qin,ZHU Miao-yong,Deng Zhi-yin School of Materials and Metallurgy.Northeastern University,Shenyang 110819,China 2 Corresponding author,E-mail:myzhu@mail.neu.edu.cn ABSTRACT The corrosion behavior of two low-alloy weathering steels,A588 and SPA-H,in an environment containing chloride ions was investigated by alternate wet-dry accelerated corrosion tests.The effects of Ni and Mn elements on the corrosion behavior were stud- ied by using optical microscopy,scanning electron microscopy (SEM),X-ray diffraction (XRD)and electron microprobe analysis (EMPA).It is shown that the rust layer is mainly composed of Fe,O,y-FeOOH and a-FeOOH:however,their contents are some- what different for the two experimental steels.The content of Ni in the inner rust layer is higher than that in the outer rust layer,and Mn is enriched at pores in the rust layer.The inner rust layer is more compact than the outer rust layer.The compactness of the inner rust layer is improved by increasing the Ni and Mn contents,thereby increasing the corrosion resistance of the low-alloy steel. KEY WORDS weathering steel:atmospheric corrosion:chloride ions:corrosion resistance 在大气中使用的钢材占钢材总产量的一半以 Corten-一A(日本牌号SPA一H)耐候钢由于添加 上，由于受大气环境中温度、湿度以及化学污染物的 了Cu、P、Cr和Ni等合金元素，有利于在钢表面形成 影响，这些钢材容易发生锈蚀，其中以在海洋大气 致密的保护性锈层，具有很高的大气环境适应性，因 (含C)中的腐蚀尤为严重.防止钢在大气环 而被广泛应用于车辆和船舶等重要设施因.P是合 境中生锈的方式主要有两种：一是通过使用涂层隔 金元素中提高耐大气腐蚀性能有效元素之一， 绝钢与大气环境的接触来进行防护；二是通过调整 然而P是一种易于偏析的元素，在钢的局部容易产 钢中微合金元素使其在大气腐蚀过程中改变锈层的 生偏析，从而降低钢的塑性，特别是极大地降低钢的 物理化学特征来抑制腐蚀过程，即发展耐候钢.由 低温韧性回；此外，P会恶化钢的焊接性能，对于严 于涂层在大气环境下易老化脱落，不但后续维护工 格要求焊接性能的钢，需将P的质量分数限制在 作量大，而且污染环境.耐候钢中由于添加了少量 0.04%以下0，同时采用其他耐腐蚀合金元素代替 合金元素，可显著提高钢的耐蚀性能B,且成本增 钢中的P.为了获得良好的焊接性能，降低钢中P 加少，节约资源和劳动力. 的含量，通过增加合金元素Mn和Ni的含量来改善 收稿日期：201109-21第 34 卷 第 11 期 2012 年 11 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 11 Nov． 2012 低合金耐候钢在含氯离子环境中的腐蚀行为 高新亮 付贵勤 朱苗勇 邓志银 东北大学材料与冶金学院，沈阳 110819 通信作者，E-mail: myzhu@ mail． neu． edu． cn 摘 要 利用干湿周浸加速腐蚀实验对比研究了低合金钢 A588 和 SPA--H 在含氯离子环境下腐蚀行为，并利用金相显微镜、 扫描电镜、X 射线衍射和电子探针等方法分析了 Ni、Mn 对于低合金钢腐蚀行为的影响． 结果表明: 实验钢锈层中的物质主要 由 α--FeOOH、γ--FeOOH 和 Fe3O4组成，但其含量存在差异; Ni 元素在内锈层含量高于外锈层，Mn 元素在锈层的孔洞处富集; 内锈层的致密程度高于外锈层; 提高合金元素 Mn 和 Ni 的含量，可以提高内锈层的致密性，从而提高低合金钢的耐蚀性能． 关键词 耐候钢; 大气腐蚀; 氯离子; 耐蚀性 分类号 TG172. 3 Corrosion behavior of low-alloy weathering steel in environment containing chlo￾ride ions GAO Xin-liang，FU Gui-qin，ZHU Miao-yong ，Deng Zhi-yin School of Materials and Metallurgy，Northeastern University，Shenyang 110819，China Corresponding author，E-mail: myzhu@ mail． neu． edu． cn ABSTRACT The corrosion behavior of two low-alloy weathering steels，A588 and SPA-H，in an environment containing chloride ions was investigated by alternate wet-dry accelerated corrosion tests． The effects of Ni and Mn elements on the corrosion behavior were stud￾ied by using optical microscopy，scanning electron microscopy ( SEM) ，X-ray diffraction ( XRD) and electron microprobe analysis ( EMPA) ． It is shown that the rust layer is mainly composed of Fe3O4，γ-FeOOH and α-FeOOH; however，their contents are some￾what different for the two experimental steels． The content of Ni in the inner rust layer is higher than that in the outer rust layer，and Mn is enriched at pores in the rust layer． The inner rust layer is more compact than the outer rust layer． The compactness of the inner rust layer is improved by increasing the Ni and Mn contents，thereby increasing the corrosion resistance of the low-alloy steel． KEY WORDS weathering steel; atmospheric corrosion; chloride ions; corrosion resistance 收稿日期: 2011--09--21 在大气中使用的钢材占钢材总产量的一半以 上，由于受大气环境中温度、湿度以及化学污染物的 影响，这些钢材容易发生锈蚀，其中以在海洋大气 ( 含 Cl － ) 中的腐蚀尤为严重［1--2］． 防止钢在大气环 境中生锈的方式主要有两种: 一是通过使用涂层隔 绝钢与大气环境的接触来进行防护; 二是通过调整 钢中微合金元素使其在大气腐蚀过程中改变锈层的 物理化学特征来抑制腐蚀过程，即发展耐候钢． 由 于涂层在大气环境下易老化脱落，不但后续维护工 作量大，而且污染环境． 耐候钢中由于添加了少量 合金元素，可显著提高钢的耐蚀性能［3--5］，且成本增 加少，节约资源和劳动力． Corten--A( 日本牌号 SPA--H) 耐候钢由于添加 了 Cu、P、Cr 和 Ni 等合金元素，有利于在钢表面形成 致密的保护性锈层，具有很高的大气环境适应性，因 而被广泛应用于车辆和船舶等重要设施［6］． P 是合 金元素中提高耐大气腐蚀性能有效元素之一［7--8］， 然而 P 是一种易于偏析的元素，在钢的局部容易产 生偏析，从而降低钢的塑性，特别是极大地降低钢的 低温韧性［9］; 此外，P 会恶化钢的焊接性能，对于严 格要求焊接性能的钢，需将 P 的质量分数限制在 0. 04% 以下［10］，同时采用其他耐腐蚀合金元素代替 钢中的 P． 为了获得良好的焊接性能，降低钢中 P 的含量，通过增加合金元素 Mn 和 Ni 的含量来改善 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.11.005