不锈钢在海洋大气环境中的腐蚀行为研究

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不锈钢材料在一般大气环境中具有优异的耐蚀性,但在海洋大气环境中却易发生腐蚀;如今的工程建设过程中使用了大量的不锈钢材料,通过腐蚀调查可知沿海的海洋大气环境中不锈钢构建腐蚀现象严重,而在内陆城市大气环境中不锈钢未发现明显腐蚀。因此,为了更好的选用不锈钢材料,亟需开展不锈钢材料在海洋大气环境中的腐蚀行为研究。本文选用6种不锈钢材料,包括不同的表面(2B和BA)状况,在文昌、青岛、武汉试验站进行大气腐蚀试验。通过宏观和微观形貌分析,电化学测试,采用XPS、XRD检测分析表面钝化膜成分结合分子动力学模拟试验,研究了不锈钢材料在海洋大气环境中的腐蚀行为;研究了多浓度腐蚀离子电解液对不锈钢的电化学腐蚀行为。主要研究成果如下:(1)不锈钢材料在不同地区的大气试验站中的腐蚀行为呈现显著的差异性。其中,文昌站试样腐蚀最为严重、青岛站次之,武汉站试样腐蚀最轻。且在相同试验站中,试样表现出的耐蚀性也有所差异。在文昌站中,316(2B)不锈钢呈现的腐蚀现象最轻,而430(2B)不锈钢表现出严重的腐蚀;在青岛站中,439(2B)不锈钢腐蚀状况最小,430(2B)不锈钢腐蚀最重;武汉站试样表面基本无腐蚀产物存在,材料均无明显腐蚀。同一试验站中,对比304(2B)、304(BA)两种表面不锈钢,304(BA)腐蚀程度明显小于304(2B),表明BA表面处理提升了不锈钢材料耐蚀性。(2)带锈试样电化学试验结果基本与形貌分析结果基本一致。其中,文昌站中带锈的316(2B)不锈钢腐蚀速率最小;青岛站中,带锈的439(2B)不锈钢腐蚀速率最小;武汉站中,316(2B)不锈钢腐蚀速率最小。综合分析曝晒后试样的性能建议,文昌地区使用不锈钢材料应优先选择316(2B)不锈钢,并对其进行光亮表面处理获得BA面,提高耐蚀性;青岛地区可以使用439(2B)不锈钢材料替代316(2B)不锈钢,降低成本;武汉地区6种不锈钢材料表现良好。(3)不同浓度腐蚀离子溶液电化学试验结果表明,Cl-和HSO3-浓度的变化严重影响不锈钢材料的腐蚀速率,其中Cl-影响程度更高;对比单一腐蚀溶液和混合腐蚀溶液可知,Cl-、HSO3-存在协同作用会加速不锈钢材料的腐蚀。(4)不锈钢钝化膜的XPS、XRD检测分析可知,其主要成分为Fe2O3、Cr2O3、Mn O2、MoO3、MoO2、Fe O等;分子动力学模拟试验结果表明,不锈钢材料表面钝化膜中Cr2O3抑制Cl-的扩散、MoO3和MoO2抑制HSO3-扩散,使不锈钢具有良好的耐蚀性。
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