高强度船板钢EH47磨损条件下的电化学腐蚀行为

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随着海洋经济的发展,海洋港口、桥梁等大量兴建,船舶使用频繁,使更多钢材应用到海洋开发中。在海洋腐蚀环境中,长期服役的船舶和海洋装备及关键摩擦副,会受到海水和海沙的腐蚀磨损。本文在实验室通过万能摩擦磨损试验机和电化学工作站研究了高强度船板钢EH47在海水环境下的磨损、腐蚀以及电化学腐蚀行为。采用超景深3D数字显微镜、扫描电镜(SEM+EDS)、X射线衍射分析仪(XRD)等分析测试技术,测定了试样磨损表面的3D轮廓、摩擦系数、磨损表面和腐蚀产物微观形貌等,得出如下主要结论:(1)在实验室万能摩擦磨损试验中,在转速相同的条件下,EH47圆盘试样与磨球间的摩擦系数随载荷的增加而增加。有沙条件下摩擦系数值更大,上升趋势也更明显。在无沙50 N载荷下,摩擦系数值最小。相同载荷下,随转速的增加摩擦系数值降低,在400 rpm转速下达到最小。随载荷和转速的增加,沿滑动方向EH47钢圆盘试样磨损表面滑动犁槽加深,Si3N4磨球的磨损面积和磨痕深度增大。随着载荷和转速的加大,磨损表面相对光滑,犁沟减少。(2)在实验室全浸海水实验中,随全浸时间的延长,EH47钢试样磨损表面形成的腐蚀产物增多,相对致密,且没有明显的微裂纹,主要呈现出针簇结构的聚集。经XRD分析,EH47钢的腐蚀产物主要由Fe OOH、Fe3O4、Fe2O3物相组成。(3)电化学腐蚀实验结果表明,未磨损原钢EH47开路电位随全浸时间延长先降低后增加,全浸海水28天最低。随全浸时间延长,EH47钢腐蚀电流密度(Icorr)先减小后增大,28天左右最小,电容弧半径最大,阻抗值最大,腐蚀速率最小。(4)在电化学腐蚀实验中,不同磨损条件下的EH47钢试样磨损表面的阳极曲线均有一定的钝化特征,且全浸海水14天和49天后EH47试样磨损表面的钝化特征没有0天的明显,钝化区范围略缩小。阻抗谱Nyquist图均为一个明显的电容弧,全浸14天相对0天不明显,但49天后,阻抗谱不规则。全浸14天和49天的低频模值比0天表现为减小的趋势,且阻抗值远小于0天的阻抗值,但49天比14天表现为增加的趋势。(5)在电化学腐蚀实验中,不同磨损条件下的EH47试样磨损表面在海水中全浸0天时,在载荷200 N、转速400 rpm时,Icorr最小,电容弧半径最大,阻抗最大,腐蚀速率最小,其耐蚀性好。全浸海水49天后EH47钢试样磨损表面,Icorr也在载荷200 N、转速为400 rpm时达到最小。全浸14天后EH47钢试样磨损表面,在200 N、100 rpm时,Icorr最小,低频模值最大,阻抗最大。
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