2.4 析氢腐蚀和吸氧腐蚀 2.4.1 腐蚀电池的电极过程 2.4.2 析氢腐蚀 2.4.3 吸氧腐蚀 2.5 金属的钝化 1.钝化现象 2.金属钝化的特性曲线 3.金属的自钝化 4.钝化理论

采用涂Na Cl/Na2SO4盐方法研究了DZ466合金在850℃和950℃条件下热腐蚀行为.结果表明:合金的腐蚀层包括三个区域,最外层为(Ni,Co)O氧化物层,次外层为尖晶石结构氧化层(Ni,Co)Cr2O4,内层为内腐蚀层,850℃时该层为Ni3S2,而950℃时除Ni3S2外,在靠近次外层还形成内氧化Al2O3;在850℃和950℃时合金的热腐蚀机制相同,氧化膜连续性的破坏,是合金遭受热腐蚀的主要原因;热腐蚀增重曲线均符合抛物线规律,其速率常数分别为3.1×10-11g2·cm-4·s-1和1.5×10-9g2·cm-4·s-1,热腐蚀激活能分别为179.2 k J·mol-1和138.3 k J·mol-1

以传统的E36海洋平台钢为对比钢,研究三种E690海洋平台钢的组织和力学性能,以及模拟海洋大气环境下的腐蚀行为.通过失重法测得实验钢在不同腐蚀时间下的腐蚀速率,利用扫描电镜和X射线衍射仪观察并测定了锈层的形貌特征和相组成,采用电子背散射衍射技术对实验钢的晶界类型进行分析.结果表明:以贝氏体组织为特征的E690海洋平台钢具有优异的力学性能,-40℃的冲击值超过了200 J;晶界类型主要为3°~15°的亚晶界和大于50°的大角度晶界;E690海洋平台钢周浸16 d后的锈层致密且腐蚀速率已趋于稳定,最低腐蚀速率为0.84 mm·a-1,远低于组织为铁素体+珠光体钢的1.4 mm·a-1,实验钢的锈层主要由Fe3O4、α-FeOOH、β-FeOOH及γ-FeOOH四种晶态相和非晶无定形物组成.通过分析得出,热处理工艺和组织构成对材料的初期腐蚀行为有重要影响,而化学成分和锈层自身的致密性对材料后期腐蚀行为起决定作用

利用扫描Kelvin探针(SKP)技术,结合腐蚀产物的形貌分析和物相分析,研究了Q235碳钢和Q450耐候钢在盐雾腐蚀实验早期阶段的腐蚀行为和电位分布.结果表明,Cl-对碳钢有强烈的侵蚀作用,在盐雾腐蚀过程的初期,金属表面出现明显的阴极区和阳极区,表面电位随时间逐步正移,呈现局部腐蚀的特征,且由于合金元素的作用,Q450耐候钢腐蚀较为均匀,SKP测试的表面电位高于Q235碳钢,形成的锈层较为致密,耐大气腐蚀性能优于Q235碳钢

采用扫描Kelvin探针技术(SKP)对中性盐雾环境条件下破损环氧涂层的碳钢的腐蚀行为进行了研究.不同盐雾试验阶段的伏打电位变化规律的分析结果表明:环氧/碳钢涂层的缺陷为腐蚀介质提供了向碳钢基体传输的通道.破损处碳钢基体的电位比其邻近的膜下碳钢基体更负,成为阳极溶解发生区域.一定时间的盐雾试验后,破损处生成的未溶腐蚀产物可覆盖住裸露基体,使破损处向正的电位变化而成为阴极,而其附近的膜下碳钢基体电位变负而成为新的阳极区.同时,不断形成的新阴极和新阳极的电位差成为膜下腐蚀继续发展的驱动力.随着膜下腐蚀的进行,腐蚀介质和腐蚀产物在界面处大量聚集,破坏了环氧和碳钢基体的结合力,导致鼓泡和剥离现象的出现

采用失重法、电化学测试、扫描电镜、X射线衍射等方法研究了钙离子浓度对X80钢在哈密土壤模拟溶液中的腐蚀行为影响.在60d浸泡期内,X80钢在不同钙离子浓度模拟溶液中的腐蚀形态均为全面腐蚀,腐蚀产物都为B-FeOOH;X80钢在模拟溶液中的腐蚀速率随钙离子浓度的降低而呈逐渐增大的趋势.在180d浸泡期内,在钙离子浓度为63.5mmol·L-1的模拟溶液中,钙盐随时间的增加在X80钢基体表面不断结晶析出;钙盐层有效阻碍了溶解氧的迁移,并促进其覆盖区域下形成氧浓差电池,最终导致基体表面点蚀的萌生.同时,在内层腐蚀产物表面连续析出的钙盐层的致密性也随时间不断得到改善,在一定程度上起到了抑制氯离子和溶解氧对基体的侵蚀作用,X80钢的全面腐蚀逐渐减缓

针对材料在自然土壤环境中的腐蚀预测问题,提出应用多层线性模型对材料的腐蚀规律进行研究.多层线性模型是分析具有层次结构数据的新型统计技术,对于地区间土壤腐蚀规律的差异性特点和单地区实验观测样本不足的问题,可以为不同的区域分别建立腐蚀率模型,使模型假设与实际更为吻合.以碳钢在土壤中的腐蚀数据为研究对象,建立了腐蚀率的多层线性模型.实验验证了该模型可以准确地拟合和预测碳钢在土壤的腐蚀率变化,优于指数平滑算法和差分自回归移动平均算法

为了研究酸性环境对富水充填材料的影响,通过强度检测、扫描电镜、能谱分析及X射线衍射(XRD)等实验手段,分析富水充填材料在酸性环境中浸泡后的宏观性能及微观结构变化,并探讨其腐蚀及劣化机理.结果表明:富水充填材料在pH值为1和3的盐酸溶液中浸泡180 d后抗压强度比标养28 d的强度分别降低88.8%和58%,在pH值为3的硫酸溶液中浸泡后降低68%,pH值为1的硫酸溶液中浸泡后强度降为零;微观实验结果显示随着富水充填材料在硫酸溶液中浸泡时间的延长,试件内部有二水石膏生成,盐酸溶液中试件仅在pH值为1的溶液中浸泡180 d后产生二水石膏;盐酸溶液对富水充填材料的腐蚀主要为H+中和作用下硬化体结构的溶解腐蚀,硫酸溶液对材料的腐蚀为硬化体结构的溶解腐蚀和石膏的膨胀腐蚀;硫酸溶液对富水充填材料的腐蚀作用强于盐酸溶液

以6005A铝合金商品实际产生的表面少缺陷、多缺陷试样，以及作为比较的完全去除商品表面膜的人工磨制的三种不同表面状态试样为研究对象，研究铝合金商品表面的实际损伤对其耐海水腐蚀性能的影响及其腐蚀电化学行为.通过场发射扫描电镜和激光共聚焦扫描显微镜对具有不同表面状态的6005A铝合金表面形貌和粗糙度进行了表征，表明铝合金商品实际产生的表面缺陷主要为划伤，体现在随着表面缺陷的增多，表面粗糙度Ra明显增大，表面粗糙度Ra大小可以定量描述表面损伤的严重程度. 6005A铝合金在NaCl质量分数3.5%的模拟海水溶液中发生全面腐蚀和点蚀，表面缺陷越多，粗糙度越大，耐蚀性越差；电化学测试结果表明，表面缺陷越多，粗糙度越大，腐蚀电位越低，腐蚀电流密度越大，耐蚀性越差. 6005A铝合金表面损伤对其耐海水腐蚀性能产生影响的原因为：表面损伤造成铝合金商品原表面膜被破坏，表面缺陷越多，粗糙度越大，表面膜的破坏和表面塑性变形越严重，铝元素会因为被活化而迅速溶解，有着更高的腐蚀速率，而缺陷较少表面有较为均匀致密的氧化膜，对基体有着较好的保护性

高强度低合金钢中Nb、V和Ti等微合金化元素的纳米析出相对于调控钢的组织和性能具有重要作用，它可以确保钢基体同时拥有较高的力学性能和较强的耐蚀性能。本文基于国内外最新研究现状，系统阐述了纳米析出相在高强度低合金钢中的存在形态以及其对钢中氢扩散、均匀腐蚀、应力腐蚀开裂以及各类氢损伤等腐蚀行为的影响规律和机制。研究表明，纳米析出相对钢基体腐蚀行为的影响受其尺寸、数量和分布状态的控制。细小且与基体共格或半共格的纳米析出相不仅可以通过改善钢的微观组织（包括亚结构）提高耐蚀性能，其导致的不可逆氢陷阱及对氢扩散的强烈抑制作用还可以极大提高抗应力腐蚀和各类氢损伤的能力。而大尺寸的非共格析出相则可能恶化钢基体的耐蚀性能和促进氢损伤。最后展望了目前关注较少的纳米析出相对腐蚀疲劳影响的相关研究。明确纳米析出相对高强度低合金钢腐蚀行为的影响规律与机制将有助于更高品质耐蚀钢的开发和应用