为了冰雪天气中的交通安全,经常使用除冰盐。使用除冰盐产生了严重的腐蚀问题。
除冰盐中主要的腐蚀离子Cl-,具有极强的穿透腐蚀性,使桥梁、道路、建筑等结构的裂缝处和易积水区发生局部腐蚀;随着大气中SO2等废气排放量的增加,腐蚀问题日益严重。
在除冰盐介质中桥梁钢表面生成的疏松多孔和较厚的锈层附着性较差,较大的湿度使Cl-的腐蚀更加严重。
桥梁钢在SO等工业大气环境中生成的锈层比较致密稳定,对腐蚀有一定的阻碍。
在中国西北地区的工业城市除冰盐和工业大气的混合性介质环境是桥梁钢比较典型的服役条件,桥梁出现的腐蚀倒挂现象降低了结构钢的耐久性。
耐候桥梁钢含有Cr、Ni、Cu等合金元素,在工业大气环境中的耐蚀性能优于普通桥梁钢,在工业大气和低氯离子环境中可免涂装使用。
但是与普通桥梁钢相比,耐候桥梁钢在Cl-介质中的耐蚀性颇有争议。
具有强穿透性的Cl-会穿透耐候钢表面的锈层而腐蚀基体,其腐蚀性比SO更强。
但是与Cl-相比,除冰盐有多种离子(Ca2+,Na+,SO2-,SO2-,SO2-)的耦合作用。
日本学者发现,水洗可抑制除冰盐对耐候桥梁钢的腐蚀,降低腐蚀速率。
与桥梁钢相比,耐候钢在除冰盐介质中的耐蚀性并没有优势。
然而,在工业大气环境和除冰盐共同作用的环境中,耐候钢和桥梁钢的腐蚀行为有何不同,目前还未见报道。
研究Q345qNH钢和Q345qC卷板钢在除冰盐+模拟工业大气的NaHSO3混合溶液中的腐蚀行为,希望为桥梁钢的合理选用提供一些理论依据。
1、实验方法
1.1、实验用材料
实验用材料Q345qNH钢和Q345qC卷板钢。
用控轧控冷技术将实验用钢轧成8mm厚的钢板。将Q345qNH钢在620℃回火处理以提高其低温冲击韧性。
将实验用钢板切成两种不同尺寸的试样:大样的尺寸为40mm×40mm×8mm,用于测量腐蚀失重;小样的尺寸为10mm×10mm×8mm,用于电化学和其他测量。
将大样的*大面用砂纸磨到800#,将其用丙酮和酒精超声清洗后再用环氧树脂包裹5个未打磨的表面,留出*大表面。然后将其放入真空干燥箱干燥中24h,备用。
1.2、干湿循环腐蚀实验
在样品上滴加腐蚀液,在恒温恒湿环境中进行干湿循环腐蚀实验,模拟真实环境中下雨和晒干的过程。
实验以12h为一周期,总共进行40个周期,5个取样时间点为24h、72h、144h、288h、480h。
腐蚀溶液为除冰盐和0.01mol/LNaHSO3溶液的混合。
实验步骤:
1、用分析天平称取样品的初始质量m(精度0.1mg),再用移液枪以40μL/cm-2的剂量使腐蚀液均匀润湿样品表面;
2、将样品放在温度为30℃±2℃、相对湿度为60%±5%的恒温恒湿试验箱中腐蚀12h;
3、将样品取出后清洗表面累积的盐分并吹干,再次滴加腐蚀液;
4、重复上述步骤,直到实验完成。
除锈剂由500mL盐酸+500mL蒸馏水+20g六次甲基四胺组成。
将在5个时间点取出的试样除锈,然后称其质量mi,则其单位面积的腐蚀失重为(m0-mi)/S(S为钢材的腐蚀面积)。
1.3、锈层的形貌和组成
用FEG-450冷场发射扫描电子显微镜(SEM)分析锈层表面形貌和截面形貌;用数码相机观察生锈产物的颜色变化;用RigakuUltimaIVX-射线衍射仪(XRD)分析锈层的物相组成,靶材为Cu靶,管电压为40KV,扫描速率为4°/min,扫描范围为10°~80°。
1.4、电化学测试
使用CHI660e电化学工作站三电极系统测试极化曲线,Pt电极为辅助电极,饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极,生锈的样品作为工作电极,采用0.1mol/LNa2SO4水溶液作为电解溶液,恒温水浴中保持30℃±2℃,扫描速率为0.5mV/s,电势的测量范围为-1.5V~1V。
2、实验结果
2.1、腐蚀动力学
两种钢腐蚀不同时间的腐蚀动力学曲线,可以看出,随着腐蚀时间的延长两种钢的质量损失均呈上升的趋势。
腐蚀过程分为两个阶段:100h前,Q345qNH钢的腐蚀失重大于Q345qC卷板钢,腐蚀曲线的斜率都较大;100h后,Q345qNH钢的腐蚀失重小于Q345qC卷板钢,腐蚀曲线的斜率都变小。两种钢腐蚀初期生成的锈层不能抑制基体的腐蚀,尤其是Q345qC卷板钢,其腐蚀速率较大,但是在后期腐蚀减缓。
桥梁钢卷板 Q345qC 12 1500 C 29吨 安阳 安钢
桥梁钢卷板 Q345qC 5.5 1500 C 11.31吨 安阳 安钢
桥梁钢卷板 Q345qC 13.75 1500 C 30吨 安阳 安钢
桥梁钢卷板 Q345qC 13.5 1500 C 29.95吨 安阳 安钢
桥梁钢卷板 Q345qC 12 1500 C 30吨 安阳 安钢
桥梁钢卷板 Q345qC 10 1500 C 59吨 安阳 安钢
桥梁钢卷板 Q345qC 8 1500 C 200吨 安阳 安钢
桥梁钢卷板 Q345qC 5.5 1600 C 11.31吨 安阳 安钢
桥梁钢卷板 Q345qC 2.75 1250 C 15.03吨 安阳 安钢
桥梁钢卷板 Q345qC 2.75 1250 C 15.05吨 安阳 安钢