模拟海洋大气环境下冲刷载荷对Q355钢的腐蚀规律研究

doi:10.11902/1005.4537.2025.252

中国腐蚀与防护学报 DOI: 10.11902/1005.4537.2025.252

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模拟海洋大气环境下冲刷载荷对Q355钢的腐蚀规律研究

钟振坤¹,关蕾²,傅汉龙¹,王俊³,刘淼然⁴,揭敢新³

1. Guangdong University of Technology
2. 广东工业大学
3. 中国电器科学研究院有限公司
4. 中国电器科学研究院股份有限公司

Study on the Corrosion Behavior of Q355 Steel under Erosion Load in a Simulated Marine Atmospheric Environment

引用本文:

钟振坤关蕾傅汉龙王俊刘淼然揭敢新. 模拟海洋大气环境下冲刷载荷对Q355钢的腐蚀规律研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, 10.11902/1005.4537.2025.252.

全文: PDF(1820 KB)

摘要: Q355B作为一种高强度钢，广泛应用于海工装备和船舰。其所在的服役环境恶劣，高温、高湿、高盐、强紫外光照使得Q355B极易发生腐蚀。尤其耦合海水和氯盐砂砾的冲击载荷，Q355B关键钢结构将加速失效，甚至出现灾难性事故。澄清实际服役工况下，Q355B的腐蚀机理对于防腐及冶金工艺开发至关重要，但目前冲刷载荷对多元环境作用下Q355B钢的腐蚀加速规律尚不明晰。因此，本研究通过锈层形貌观察与成分测量，采用动电位极化曲线及电化学阻抗表征碳钢腐蚀动力学，结合加速因子分析，探究冲刷载荷对碳钢加速腐蚀机理。研究表明：冲刷加快碳钢腐蚀，主要原因是冲刷载荷损伤基体表面造成缺陷，劣化锈层结构并减弱其自修复能力。冲刷和多元环境耦合影响锈层结构与成分，两者对腐蚀速率影响占比分别为49%，51%。冲刷动态调控阴阳极反应，其中28%的腐蚀电流密度受控于冲刷。综合形貌、成分和电化学结果得出冲刷对碳钢腐蚀的加速因子为1.28。

关键词 ： Q355B, 海洋大气, 冲刷腐蚀, 循环实验, 加速因子

Abstract：Q355B, a high-strength low-alloy steel, is extensively used in offshore structures and naval vessels. Its service environment is extremely aggressive, characterized by elevated temperature, high humidity, elevated salinity, and intense ultraviolet radiation, which renders Q355B highly susceptible to corrosion. Particularly, when coupled with the impingement of seawater and chloride-laden sand, the imposed Erosion loads dramatically accelerate the degradation of critical Q355B steel components, potentially leading to catastrophic failure. Clarifying the corrosion mechanism of Q355B under realistic service conditions is therefore crucial for guiding corrosion-mitigation strategies and refining metallurgical processes. Nevertheless, the acceleration laws governing Erosion-induced corrosion under multi-factor environments remain poorly elucidated. In this study, rust-layer morphology and composition are examined, while potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy are employed to quantify the corrosion kinetics of the carbon steel. Acceleration factors are further calculated to assess the Erosion contribution. Results demonstrate that Erosion markedly accelerates corrosion primarily by mechanically damaging the substrate surface, generating defects that deteriorate the rust layer and diminish its self-healing capability. Under the synergistic influence of Erosion and the multi-factor environment, both factors alter the rust-layer structure and composition, contributing 49 % and 51 %, respectively, to the overall corrosion rate. Erosion dynamically modulates the anodic and cathodic reactions, with 28 % of the corrosion current density directly governed by the Erosion action. Integrating morphological, compositional, and electrochemical data yields an acceleration factor of 1.28 for Erosion-induced corrosion of the carbon steel.

Key words： Q355B Marine atmosphere Erosion corrosion Cyclic test Acceleration factor

收稿日期: 2025-08-07

ZTFLH:

TG172

基金资助:广东省自然科学基金面上项目;广州开发区国际合作项目;阳江市人才专项资金项目;广东省重点领域研发计划项目

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