含铜低碳钢在海洋环境下的耐蚀和防污性能的研究

doi:10.11902/1005.4537.2020.242

中国腐蚀与防护学报

2021, Vol. 41

Issue (5): 679-685 DOI: 10.11902/1005.4537.2020.242

研究报告

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含铜低碳钢在海洋环境下的耐蚀和防污性能的研究

刘宏宇, 张喜庆, 滕莹雪, 李胜利(

)

辽宁科技大学材料与冶金学院鞍山 114051

Corrosion Resistance and Antifouling Performance of Copper-bearing Low-carbon Steel in Marine Environment

LIU Hongyu, ZHANG Xiqing, TENG Yingxue, LI Shengli(

)

School of Materials and Metallurgy, University of Science and Technology Liaoning, Anshan 114051, China

全文: PDF(13633 KB) HTML

摘要:

采用自主设计的0Cu2Cr钢，通过与Q345钢相对比，分别考察了在海洋环境下和硫酸盐还原菌 (SRB) 环境下二者的耐蚀和防污性能。结果表明，0Cu2Cr钢的腐蚀电位和阻抗模值均大于Q345钢，腐蚀电流密度小于Q345钢，其耐蚀性明显优于Q345钢；0Cu2Cr钢中的Cu使γ-FeOOH向更稳定的α-FeOOH转变，使锈层更致密，富集的Cu与析出的Cr形成Cu₂Cr₂O₄等氧化物，吸附在锈层周围，降低锈层导电性，保护基体，使0Cu2Cr钢具有良好的耐蚀性；碳钢中的富Cu相导致SRB凋亡，使0Cu2Cr钢具有良好的防污性能。

关键词 ：含铜钢, SRB, 耐蚀性, 微观形貌

Abstract：

A novel Cu-bearing low-carbon steel 0Cu2Cr (with 2.5%Cu) was independently designed and developed, then the corrosion resistance and antifouling performance of 0Cu2Cr carbon steel and the ordinary weathering steel Q345 steel in natural seawater and the SRB culture medium were comparatively investigated. The results show that the corrosion potential and impedance loop diameters of 0Cu2Cr steel are both greater than, and the corrosion current density is less than those of Q345 steel, namely the 0Cu2Cr steel presents significantly better corrosion resistance, which may be ascribed to that the presence of Cu in 0Cu2Cr steel can promote the transformation of γ-FeOOH to the more stable α-FeOOH in the rust layer, hence the rust layer became denser, meanwhile the enriched copper and the precipitated Cr could form complex oxides such as Cu₂Cr₂O₄, which are adsorbed around the rust layer, so that reduce the conductivity of the rust layer. As a result, the 0Cu2Cr steel presents good corrosion resistance. On the other hand, the Cu-rich phase in carbon steel can lead to SRB apoptosis, so that 0Cu2Cr steel has good antifouling properties.

Key words： copper-containing steel SRB corrosion resistance micro-morphology

收稿日期: 2020-11-24

ZTFLH:

TG172

基金资助:国家重点研发计划(2017YFB0304201);国家自然科学基金(51974155);海工钢联合基金;辽宁科技大学研究生科技创新项目(LKDYC202002)

通讯作者: 李胜利 E-mail: Lishengli@ustl.edu.cn

Corresponding author: LI Shengli E-mail: Lishengli@ustl.edu.cn

作者简介: 刘宏宇，男，1997年生，硕士生

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引用本文:

刘宏宇, 张喜庆, 滕莹雪, 李胜利. 含铜低碳钢在海洋环境下的耐蚀和防污性能的研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2021, 41(5): 679-685.
Hongyu LIU, Xiqing ZHANG, Yingxue TENG, Shengli LI. Corrosion Resistance and Antifouling Performance of Copper-bearing Low-carbon Steel in Marine Environment. Journal of Chinese Society for Corrosion and protection, 2021, 41(5): 679-685.

链接本文:

https://www.jcscp.org/CN/10.11902/1005.4537.2020.242 或 https://www.jcscp.org/CN/Y2021/V41/I5/679

表1 实验材料化学成分

图1 SRB革兰氏染色图

图2 试样在海水和SRB环境的极化曲线图

表2 试样在不同环境下的腐蚀电流和腐蚀电位

图3 试样在海水和SRB环境下的Nyquist图

图4 试样腐蚀过程中的腐蚀速率曲线

图5 Q345钢和0Cu2Cr钢试样内锈层的SEM形貌

图6 试样内锈层的XRD谱

图7 Q345钢和0Cu2Cr钢外锈层的SEM形貌

图8 试样外锈层的XRD图谱

图9 Q345钢和0Cu2Cr钢横截面SEM形貌

图10 SRB腐蚀14 d后的EDS谱

图11 试样被SRB腐蚀14 d后的表面SEM形貌

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