Q235钢结构件表面热镀锌层的应力腐蚀及其机理
Stress Corrosion and Its Mechanism of Hot-dip Galvanized Coating on Q235 Steel Structure
通讯作者: 汤文明,E-mail:wmtang69@126.com,研究方向为材料失效与可靠性评估
收稿日期: 2023-10-16 修回日期: 2023-11-24
基金资助: |
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Corresponding authors: TANG Wenming, E-mail:wmtang69@126.com
Received: 2023-10-16 Revised: 2023-11-24
Fund supported: |
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作者简介 About authors
赵骞,男,1990年生,硕士,工程师
采用自制的三点弯曲应力加载装置及浸泡腐蚀实验方法,开展电网设备常用的Q235镀锌钢结构件表面镀锌层应力腐蚀行为的研究。结果表明,Q235钢板镀锌层表面应力腐蚀是ZnO、Zn(OH)2和Zn5(OH)8Cl2∙H2O等腐蚀产物的形成(明显的腐蚀坑)、脱落(无明显腐蚀坑)、再形成、再脱落的过程。随着外加应力的增大,Q235钢板镀锌层腐蚀表面的Ecorr降低,Icorr增大,电化学阻抗减小,应力腐蚀程度增加,形成更多Zn5(OH)8Cl2∙H2O腐蚀产物。建立了Q235钢板镀锌层应力腐蚀模型,阐明其应力腐蚀过程及机理。外加应力在η-Zn层中腐蚀坑应力集中部位诱发应力腐蚀裂纹,突破η-Zn层,并沿ζ-FeZn13/η-Zn界面扩展,加剧镀锌层的电化学腐蚀过程。
关键词:
The corrosion behavior of hot-dip galvanized coating on the Q235 steel plates commonly-used in grid equipment by applied bending stress was studied via immersion test in 0.05 mol/L NaCl solution while applied bending stress with a home-made three-point bending stress loading device. The results showed that by the applied bending stress, the corrosion of the hot-dip galvanized coating on Q235 steel plate was a process of repeated formation and spallation of corrosion products, of which the former involves apparently the occurrence of corrosion pits, while the later does not. The corrosion products were mainly composed of ZnO, Zn(OH)2 and Zn5(OH)8Cl2·H2O. As the applied stress increased, the Ecorr was decreased, but the Icorr and the electrochemical impedance were increased for the hot-dip galvanized coating on Q235 steel plate. A corrosion model was established to illustrate the corrosion process and the relevant mechanism for the corrosion of the hot-dip galvanized coating/Q235 steel plate. That is, the corrosion of the hot-dip galvanized coating was speeded by the applied bending stress to form more corrosion product Zn5(OH)8Cl2·H2O, which induced the formation of cracks at the stress concentrated sites beneath the corrosion product, i.e., the corrosion pits in η-Zn layer. The cracks then penetrated through the η-Zn layer, and extended along the interface ζ-FeZn13/η-Zn. As a result, electrochemical corrosion of the galvanized coating was accelerated.
Keywords:
本文引用格式
赵骞, 张洁, 毛锐锐, 缪春辉, 卞亚飞, 滕越, 汤文明.
ZHAO Qian, ZHANG Jie, MAO Ruirui, MIAO Chunhui, BIAN Yafei, TENG Yue, TANG Wenming.
Q235钢结构件表面热镀锌层,从钢基体起,依次由Γ-Fe3Zn10/Fe5Zn21(17% ≤ WFe ≤ 28%,质量分数)、δ-FeZn10 / FeZn7 (7% ≤ WFe ≤ 11.5%)、ζ-FeZn13(5% ≤ WFe ≤ 6%)等Zn-Fe金属间化合物层以及最外侧的η-Zn (WFe ≤ 0.03%)组成[5,6],其耐蚀性主要取决于最外层的η-Zn层,Zn-Fe金属间化合物层也具有良好的耐蚀效果[5]。但经过长期服役后,由于热镀锌层逐渐腐蚀损耗,而发生钢结构件基体的锈蚀,大大降低其承载能力[7]。目前,关于镀锌钢或Zn大气腐蚀行为及其机理的研究已较充分。邱妮等[8]研究了角钢镀锌层在NaCl水溶液中的腐蚀行为,结果表明随着腐蚀介质浓度和温度的升高,角钢镀锌层腐蚀电流密度增大,腐蚀进程加快。王瑾等[9]开展镀锌钢在模拟海洋大气环境中的腐蚀行为研究。结果表明,受表面腐蚀产物层等因素的影响,试样的腐蚀速率呈现由高到低的趋势,在腐蚀104 d后,试样表面腐蚀层脱落,露出新鲜的腐蚀表面,其腐蚀速率再次增大。Qu等[10]研究了NaCl沉积对Zn在含SO2和不含SO2环境中腐蚀行为的影响,NaCl和SO2共同作用大于单一成分引起的腐蚀作用。张仁坤等[11]研究了镀锌钢在不同浓度NaCl和NaHSO3水溶液中的腐蚀行为。结果表明,NaCl及NaHSO3均加速镀锌钢的腐蚀,且镀锌钢在NaCl和NaHSO3混合介质中的腐蚀速率比在NaCl或NaHSO3单一介质中的要大。但在服役环境中,镀锌钢作为起到支撑作用的钢构件,需承受外加应力作用。因此,开展镀锌钢构件应力腐蚀相关研究具有重要的意义。
目前,有关热镀锌钢构件在应力和腐蚀介质共同作用下的应力腐蚀行为的研究逐渐受到重视,但有关应力和腐蚀介质共同作用下镀锌层的腐蚀机理的研究还很少。吴唯余[12]采用了分子动力学的方法,模拟研究在盐雾环境和拉应力双重作用下的镀锌钢腐蚀过程。结果表明,拉应力加剧了镀锌层的腐蚀,且拉应力越大,镀锌层的腐蚀速率越大。刘霄[13]开展输电杆塔镀锌钢的应力腐蚀的实验研究。结果表明,拉应力试样的腐蚀电流密度比无应力试样高2~3个数量级,拉应力作用明显提高了试样表面镀锌层的溶解速率。同时,镀锌钢试样的现场暴露试验也显示,拉应力试样比无应力和压应力试样的腐蚀更严重。Li等[14]开展了腐蚀介质中的Cl-浓度与pH及应力状态对镀锌钢丝室温腐蚀速率影响的研究。结果表明,这3种因素对镀锌钢丝的腐蚀产生耦合效应,应力作用下镀锌钢丝的腐蚀速率增大4倍,导致其力学性能显著降低。Yang等[15]研究了应力对高强度镀锌钢丝在模拟酸雨环境中的腐蚀行为的影响,同样也得到随着拉应力的增大,镀锌钢丝的腐蚀速率显著增大的结论。迄今,有关Q235镀锌钢应力腐蚀的研究极其有限,且多集中于镀锌层腐蚀过程及腐蚀动力学方面,而对钢结构表面镀锌层的应力腐蚀特性及其机理的研究十分欠缺,有待进一步厘清。
本文以电网设备钢结构常用的Q235镀锌钢板为对象,利用自制的三点弯曲应力加载装置,开展浸泡腐蚀加速实验,探究不同拉应力下试样的腐蚀速率及腐蚀层的组成与结构特征,结合电化学测试分析,揭示镀锌层的应力腐蚀行为,探明其应力腐蚀机理。
1 实验方法
Q235钢板表面热镀锌层的截面形貌如图1a所示。镀锌层厚度均匀,平均厚度约95 μm,其厚度满足DL/T 1453-2015《输电线路铁塔防腐蚀保护涂装》要求的最小平均厚度≥86 μm,最小局部厚度≥70 μm的要求。在Q235钢板热浸镀锌过程中,钢板表面的Fe原子与锌槽中的Zn原子反应,依次形成Γ、δ、ζ等Zn-Fe金属间化合物层[16~18]。其中,Γ层极薄,在1 μm左右,很难与δ层区分;镀锌层最外侧为η-Zn层,厚约30~40 μm。参考GB/T 15970.2-2000《金属和合金的腐蚀-应力腐蚀试验第2部分:弯梁试样的制备和应用》,将镀锌钢板切割成112 mm × 15 mm × 1.75 mm的矩形试样,依次用去离子水、丙酮超声清洗15 min后,再用无水乙醇冲洗,冷风吹干,最后用环氧树脂涂覆其表面,仅在其上表面留下100 mm × 10 mm的测试窗口(图1b)。待树脂凝固后,试样经无水乙醇冲洗,吹干后,采用FA2004N型电子天平(精度0.1 mg)称重,记为m0。
图1
图1
Q235钢板表面镀锌层截面形貌与应力腐蚀试样示意图
Fig. 1
Cross-sectional morphology of galvanized Q235 steel plate (a) and schematic diagram of the stress corrosion sample (b)
图2
图2
三点弯曲应力加载装置示意图
Fig.2
Schematic diagram of three-point bending device used in the test
图3
图3
镀锌钢试样的拉伸应力-应变曲线
Fig.3
Stress-strain curve of the galvanized steel sample in the tensile test
当试样的挠度y分别为0、0.5和1 mm时,则可计算出试样(螺栓所顶区域处)承受的最大应力σ分别为0、89和178 MPa (式中,E为试样弹性模量,由图3,可计算出E = 205 GPa;H为试样的跨距,H = 110 mm;t为试样的厚度,t = 1.75 mm),为本研究设定的Q235钢板表面镀锌层应力腐蚀实验的3个应力值。
按照GB/T19746-2018《金属和合金的腐蚀盐溶液周浸试验》和JB/T 7901-2001《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》的要求,应力腐蚀试样连同加载装置全浸入0.05 mol/L NaCl去离子水溶液腐蚀介质中,试样顶部离液面大于10 mm,腐蚀环境温度为室温(25 ± 2℃)。试样浸泡最大时长为144 h,每隔48 h更换新鲜的腐蚀溶液,每隔24 h取出试样,观测腐蚀表面形貌。腐蚀144 h后,从加载装置上取下试样,去离子水漂洗,冷风吹干后称重,记为m1,从而计算试样的应力腐蚀失重∆m= m1-m0。
腐蚀144 h后,在试样中间部位线切割取样检测。采用JSM-6490型扫描电子显微镜(SEM)及 Oxford INCA型X-射线电子能谱仪(EDS)观察、测试腐蚀产物层的表面形貌及成分;同时,将该应力腐蚀试样用环氧树脂镶嵌后,研磨、抛光,SEM+EDS观察分析试样截面(特别是腐蚀裂纹处)的形貌及微区成分。采用D/MAX2500V型X射线衍射仪测试腐蚀产物的物相组成,X射线衍射(XRD)参数为:Cu靶(Kα,波长λ = 0.154 nm),管电压20 kV,管电流20 mA,衍射角范围2θ = 10°~90°,扫描速率3°/min。
采用线切割,在未腐蚀及应力腐蚀144 h的试样中间区域切割小方块,并用锡焊将电线与方块试样背面连接,用卡夫特硅橡胶密封非工作区域,仅在其上表面留下10 mm × 10 mm的测试窗口。采用三电极体系,即所测试样为工作电极,Pt片为辅助电极,饱和甘汞电极为参比电极,电解质溶液同样为0.05 mol/L NaCl去离子水溶液。试样的电化学特性在CHI600E型电化学工作站上进行,测试前将工作电极置于电解质溶液中浸泡15 min,待电位稳定后,记录开路电位(OCP),然后依次进行电化学阻抗谱(EIS)和Tafel极化曲线测试。EIS测试频率为105~10-2 Hz,扰动电位为± 10 mV;Tafel测试扫描速率为0.5 mV/s,扫描范围为相对于OCP ± 0.5 V。
2 结果与讨论
2.1 宏观形貌
图4为加载应力为0、89和178 MPa的Q235镀锌钢板试样在0.05 mol/L NaCl水溶液中室温浸泡144 h后的表面形貌。随着腐蚀时间的延长,镀锌层表面逐渐变得灰暗,腐蚀程度增大,同时,腐蚀介质中也出现白色絮状物质,趋于浑浊。对比图4a~c和表1可知,镀锌层表面腐蚀程度随着外加应力的增大而逐渐加重。以σ = 89 MPa的一组试样为例,应力腐蚀24 h后,镀锌层表面金属光泽度下降,在局部区域形成暗斑,即点蚀坑[8];腐蚀96 h后,镀锌层表面暗斑的面积逐渐扩大,连接成片;腐蚀144 h后的试样表面基本完全被腐蚀产物覆盖,呈现均匀腐蚀特征(图4b)。而无应力状态下的Q235镀锌钢板试样的镀锌层表面虽然也有腐蚀坑,但数量少,尺寸很小,呈点状分布,腐蚀程度明显偏低,腐蚀失重最小(图4a和表1)。
图4
图4
镀锌钢试样在不同应力下0.05 mol/L NaCl溶液中浸泡144 h后的光学显微镜照片
Fig.4
Optical photos of galvanized steel samples immersed in 0.05 mol/L NaCl solution for 144 h under 0 MPa (a), 89 MPa (b) and 178 MPa (c)
表1 在不同应力下镀锌钢试样浸泡前后的重量及重量变化
Table 1
Stress / MPa | m0 / g | m1 / g | ∆m / g |
---|---|---|---|
0 | 24.3019 | 24.3010 | -0.0009 |
89 | 25.2782 | 25.1925 | -0.0857 |
178 | 24.9640 | 24.8588 | -0.1052 |
2.2 相组成
图5
图5
镀锌钢试样镀锌层在不同应力条件下浸泡后表面的XRD谱
Fig.5
XRD patterns of galvanized steel samples after immersion under different stresses
2.3 微观形貌
图6a和b为无应力状态Q235镀锌钢板试样在0.05 mol/L NaCl水溶液中浸泡腐蚀144 h后的表面形貌。镀锌层表面腐蚀产物呈现两种不同的结构特征:A区域晶粒细小,结构致密,均匀地分布在镀锌钢表面,没有明显腐蚀孔洞,呈现均匀腐蚀特征(图6a)。EDS测试表明,该腐蚀层中Zn、O成分含量高,主要由ZnO及Zn(OH)2构成(图6c);B区域结构疏松,由松散的颗粒状腐蚀产物构成(图6b);EDS测试表明,该颗粒表面含有一定的Fe成分(图6d),可能来自η-Zn层下的ζ-FeZn13。可以推断,图6a上的区域B对应于试样表面的腐蚀坑。该区域处镀锌层的η-Zn层的完整性已遭到破坏,露出其下的ζ相层,并发生腐蚀。
图6
图6
无应力下镀锌钢试样腐蚀层的表面形貌及微区EDS分析结果
Fig.6
Low-magnification (a) and high-magnification (b) SEM images of the galvanized steel sample immersed under stress free, and EDS results (c, d) of the points 1 and 2 marked in Fig.6a and b, respectively
图7a和b为89 MPa应力状态下镀锌钢板试样在0.05 mol/L NaCl水溶液中浸泡腐蚀144 h后的表面SEM照片。该镀锌钢试样镀锌层表面的腐蚀坑较浅,腐蚀产物结构较为疏松,其中分布着一些孔洞(图7a)。EDS测试表明,该腐蚀层主要含有Zn、O成分,由η-Zn层的腐蚀产物堆积而成(图7c)。同时,在图7b上较浅的腐蚀坑表面也观察到一些粒径为2~7 μm的圆球,根据图7d的EDS测试结果,并参照文献[24],可确定其为Fe氧化物。只是其相对量较少,且易从腐蚀层上脱落,因而在图5的XRD谱上未观察到其明显的衍射峰。腐蚀产物中细小的Fe氧化物圆球的存在同样也说明了该区域处镀锌层η-Zn层下的ζ相层已发生腐蚀。
图7
图7
89 MPa应力下镀锌钢试样腐蚀层的表面形貌及微区EDS分析结果
Fig.7
Low-magnification (a) and high-magnification (b) SEM images of the galvanized steel sample immersed under 89 MPa, and EDS results (c, d) of the points 1 and 2 marked in Fig.7a and b, respectively
图8a~c为178 MPa应力状态下镀锌钢板试样镀锌层在0.05 mol/L NaCl水溶液中浸泡腐蚀144 h后的表面形貌。该镀锌钢板试样表面又出现了明显的腐蚀坑,腐蚀坑外的腐蚀层结构相对致密,表面平整,形成龟裂,在腐蚀坑周围堆积着疏松的腐蚀产物。由图8b可见,堆积于腐蚀坑周围的疏松腐蚀产物为龟裂的ZnO层及分布其间的细小Fe氧化物颗粒。这同样表明,镀锌钢试样镀锌层表面η-Zn层及其下的ζ相层已发生阳极氧化反应[20]。腐蚀坑内的腐蚀产物结构疏松,腐蚀产物呈薄片状(图8c),结合图8d的EDS测试结果和相关文献[10,25~27],可确定该薄片状腐蚀产物主要为Zn5(OH)8Cl2∙H2O。
图8
图8
178 MPa应力下镀锌钢试样腐蚀层的表面形貌及微区EDS分析结果
Fig.8
Low-magnification (a) and high-magnification (b) SEM images of the galvanized steel sample immersed under 178 MPa, and morphology of the pit in Fig.8a (c), and EDS result of the point 1 marked in Fig.8c (d)
图9为不同应力状态镀锌钢板试样镀锌层在0.05 mol/L NaCl水溶液浸泡腐蚀144 h后的截面形貌。无应力作用下,镀锌层表面腐蚀程度弱,η-Zn层清晰可见,厚度约为70 μm,但其中含有多个腐蚀坑,已突入ζ相层,破坏了η-Zn层的完整性,腐蚀坑内的腐蚀产物结构疏松(图9a和b)。89 MPa应力下,镀锌钢试样镀锌层表面η-Zn层已消耗殆尽,腐蚀产物大多脱落,ζ相层基本上完全暴露于腐蚀介质中(图9c和d)。在裂纹尖端,除了Zn、Fe成分外,还测得一定的O、Cl成分,如图9d上点1及其成分所示。这表明,伴随镀锌层应力腐蚀的进行,腐蚀介质已到达裂纹前沿,促进腐蚀产物生成[28]。178 MPa应力下,镀锌钢试样镀锌层的腐蚀更为明显,整个ζ相层均发生了腐蚀,且外侧部分的ζ相层已反应消失,形成新的腐蚀坑,剩余镀锌层的厚度仅约为50 μm。此外,ζ相层中分布着高密度的腐蚀裂纹,伴随镀锌层应力腐蚀的进行,裂纹变宽,其中的腐蚀产物结构疏松,在制样时脱落,形成孔洞(图9f中箭头所示)。应力腐蚀裂纹中疏松的腐蚀产物难以阻止腐蚀介质向裂纹尖端的扩散,应力腐蚀持续,裂纹的宽度和深度增大,部分腐蚀裂纹甚至达到紧邻Q235钢基体的δ相层,镀锌层的应力腐蚀程度显著增大(图9e和f)。
图9
图9
在不同应力条件下镀锌钢试样浸泡腐蚀后的截面形貌
Fig.9
Cross-sectional morphologies of the galvanized steel samples after immersion under 0 MPa (a, b), 89 MPa (c, d) and 178 MPa (e, f)
综上所述,Q235镀锌钢板镀锌层的应力腐蚀是腐蚀产物形成(明显的腐蚀坑)、脱落(无明显腐蚀坑)、再形成、再脱落的过程。腐蚀层的脱落导致镀锌层表面,甚至镀锌层中的ζ相层都暴露于腐蚀介质中,应力腐蚀裂纹持续向镀锌层与Q235钢基体界面扩展,加剧镀锌层的腐蚀。
2.4 电化学特性
图10为在不同应力下Q235镀锌钢板腐蚀试样的极化曲线,能够初步反映试样镀锌层腐蚀表面的电化学特性[25]。各极化曲线的拟合结果列于表2中,表中的βa、βc和Rp分别为阳极极化斜率、阴极极化斜率和极化电阻,由此计算出镀锌层腐蚀表面腐蚀电位(Ecorr)及电流密度(Icorr)。一般地,所测试样的Icorr越大,Ecorr越低,越易被腐蚀[29]。不同应力下镀锌钢试样镀锌层腐蚀表面的Icorr、Ecorr存在明显差异。随着外加应力的增大,镀锌钢试样镀锌层腐蚀表面的Ecorr降低,Icorr增大。图10中89 MPa应力下腐蚀试样镀锌层腐蚀表面反常低的Icorr可能与试样镀锌层表面新形成了厚度较薄但连续的腐蚀产物层的因素相关(图9c和d)。
图10
图10
不同应力下镀锌钢试样浸泡腐蚀后的Tafel曲线
Fig.10
Tafel curves of the galvanized steel samples after immersion under different stresses
表2 由图10的极化曲线拟合得到的电化学数据
Table 2
Stress MPa | βa V·dec-1 | βc V·dec-1 | Rp Ω·cm2 | Ecorr V vs SCE | Icorr μA·cm-2 |
---|---|---|---|---|---|
178 | 4.961 | 6.827 | 615.5 | -1.1571 | 59.93 |
89 | 11.674 | 1.062 | 8490.9 | -1.0485 | 4.021 |
0 (No stress) | 1.695 | 6.842 | 1885.2 | -0.791 | 31.29 |
图11为在不同应力下镀锌钢腐蚀试样的EIS谱,其等效电路图如图12所示。随外加应力水平的增大,应力腐蚀试样镀锌层腐蚀表面的电化学反应电阻不断减小,即腐蚀速率不断增大,与镀锌层表面氧化膜相关的低频容抗弧半径不断减小。这说明,镀锌层表面氧化膜的保护能力越来越差。无应力腐蚀试样的阻抗谱仅有一个时间常数,为变形的单容抗弧,表明无吸附络合物等中间产物的形成,其等效电路图如图12a所示。随外加应力增加至89 MPa,应力腐蚀镀锌钢试样的阻抗谱具有两个时间常数,出现高频和低频两个容抗弧,这与镀锌层腐蚀表面的Zn5(OH)8Cl2∙H2O、Zn(OH)2反应产物层的形成有关[26],其等效电路图如图12b所示。随着外加应力进一步增大,镀锌层表面的氧化膜快速消失,Cl-更容易到达其表面,镀锌层阳极溶解产生的Zn2+结合阴极反应产生的OH-以及由Cl-吸附产生的Zn5(OH)8Cl2∙H2O,进而出现感抗弧[30]。因此,178 MPa下镀锌层应力腐蚀表面阻抗谱的两个时间常数重叠,呈现出拉长变宽的容抗弧。这表明镀锌层表面的局部腐蚀形成活化区(腐蚀坑),腐蚀产物的覆盖范围减小,低频感抗弧逐渐缩小,与腐蚀产物层相关的低频容抗弧逐渐扩大直至与高频容抗弧重合,其等效电路图等同于图12a。
图11
图11
不同应力下镀锌钢试样浸泡腐蚀后的EIS谱
Fig.11
EIS spectra of the galvanized steel samples after immersion under different stresses
图12
图12
不同应力下镀锌钢试样浸泡腐蚀后的等效电路图
Fig.12
Equivalent circuit models of the galvanized steel samples after immersion under 0 and 178 MPa (a), and 89 MPa (b)
2.5 应力腐蚀机理
图13
图13
Q235镀锌钢镀锌层应力腐蚀模型
Fig.13
Stress corrosion model of the galvanized layer of Q235 steel: (a, b) formation of corrosion pit, (c) formation and propagation of stress corrosion crack in η-Zn layer, (d) propagation of the stress corrosion crack in ζ phase layer
阳极(Zn):
阴极(氧化膜):
随着腐蚀的进行,氧化膜表面高浓度的OH-向阳极迁移,与阳极区的Zn+反应,在腐蚀坑处形成白色Zn(OH)2腐蚀产物。该腐蚀产物又在腐蚀介质中Cl-的作用下,部分转变为Zn5(OH)8Cl2∙H2O,反应过程如下[25]:
这些腐蚀产物具有粘附性和难溶性,在镀锌层表面形成稳定的钝化膜会抑制其腐蚀。因此,无应力作用下的镀锌钢试样表面镀锌层一般具有良好的抗腐蚀性能。
3 结论
(1) Q235镀锌钢板镀锌层的腐蚀失重随着外加应力的增大而增大,所形成的腐蚀产物主要由ZnO、Zn(OH)2和Zn5(OH)8Cl2∙H2O构成,并且随着应力增大,腐蚀产物中Zn5(OH)8Cl2∙H2O的含量逐渐增多。
(2) 随着外加应力增大,Q235镀锌钢试样镀锌层腐蚀表面的Ecorr降低,Icorr增大,试样低频容抗弧半径不断减小,镀锌层表面氧化膜的保护能力逐渐减弱。
(3) 在Q235镀锌钢试样镀锌层应力腐蚀的初期,伴随点蚀坑的形成,暴露新鲜η-Zn,发生氧浓差腐蚀;随后,点蚀坑扩大形成腐蚀坑,腐蚀产物在坑内堆积;腐蚀坑底的应力集中和Cl-富集导致腐蚀产物膜破裂,再次暴露出新鲜η-Zn,且η-Zn层在外应力下发生位错的晶界滑移,位错沿晶界塞积,加剧腐蚀,形成应力腐蚀裂纹。
(4) 当η-Zn层中的应力裂纹进入ζ相层后,沿ζ-FeZn13/η-Zn界面扩展,加剧电化学腐蚀过程,形成疏松结构的腐蚀产物,同时应力腐蚀裂纹持续向Q235钢基体界面扩展,镀锌层对钢基体的保护作用逐渐丧失。
参考文献
Atmospheric corrosion characteristics and regularity of the Q235, 40Cr steels commonly-used in power grid equipment in Anhui Province
[J].
安徽省内电网设备常用Q235和40Cr钢大气腐蚀特性及其规律
[J].针对在安徽省内代表性变电站站点自然环境下曝露1和3 a后的Q235、40Cr钢试样,开展腐蚀产物、腐蚀层形貌的研究,探讨其大气腐蚀机理。采用失重法获取Q235和40Cr钢试样的腐蚀速率,结合安徽省各相关地市的主要环境因素数据,再采用灰色关联分析方法,研究主要环境因素对1和3 a期Q235、40Cr钢试样大气腐蚀的影响规律。结果表明,Q235和40Cr钢试样大气腐蚀产物为FeOOH、Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>、Fe(OH)<sub>3</sub>及FeSO<sub>4</sub>;腐蚀层表面密布着棉花球状的α-FeOOH,其间分布着片状的γ-FeOOH,腐蚀层结构较致密,但发生层状开裂。安徽省内Q235和40Cr钢试样大气腐蚀等级均在C2和C3等级,两者无明显差别。影响Q235和40Cr钢试样1 a期大气腐蚀的环境因素关联度排序为:NO<sub>2</sub>>温度>SO<sub>2</sub>>相对湿度>O<sub>3</sub>;随着曝露时间延长至3 a,该关联度排序改变为:SO<sub>2</sub>、温度>NO<sub>2</sub>>相对湿度>O<sub>3</sub>。
Study on the Atmospheric corrosion of galvanized steel in the Anhui province power grid and its influence law
[J].
安徽省电网用镀锌钢的大气腐蚀及其影响规律
[J].
Characteristics and development status of hot-dip galvanizing and zinc alloy coating in continuous strips
[J].
连续板带热镀锌及锌合金镀层的特点与展望
[J].
A review on recent approaches in the field of hot dip zinc galvanizing process
[J].
Effect of Fe–Zn alloy layer on the corrosion resistance of galvanized steel in chloride containing environments
[J].
Stress corrosion cracking of structural steels immersed in hot-dip galvanizing baths
[J].
Atmospheric corrosion and protection of power transmission steel tower components in industrial pollution area
[J].
工业污染区输电铁塔构件的大气腐蚀与防护
[J].
Corrosion behavior of angle steel galvanized layer of power tower in NaCl solution
[J].
电力铁塔角钢镀锌层在NaCl介质中的腐蚀行为研究
[J].
Corrosion behavior of galvanized steel in a simulated marine atmospheric environment
[J].
模拟海洋大气环境中镀锌钢的腐蚀行为和机理
[J].
Effects of NaCl and SO2 on the initial atmospheric corrosion of zinc
[J].
Corrosion behavior of galvanized steel for power transmission tower in solutions with different concentrations of NaCl and NaHSO3
[J].
输电铁塔用镀锌钢在不同浓度NaCl和NaHSO3中的腐蚀行为
[J].采用电化学阻抗谱 (EIS)、动电位极化测试技术,研究镀锌钢在不同浓度NaCl和NaHSO<sub>3</sub>溶液中的腐蚀行为,利用扫描电镜 (SEM)、能谱 (EDS) 研究镀锌钢表面腐蚀形貌和腐蚀产物。结果表明,NaCl及NaHSO<sub>3</sub>均加速镀锌钢腐蚀,且随着腐蚀介质浓度的增大,镀锌钢自腐蚀电位负移,腐蚀电流密度逐渐增大,NaCl和NaHSO<sub>3</sub>混合介质对镀锌钢的腐蚀速率比单独NaCl或NaHSO<sub>3</sub>存在时要大。
Corrosion simulation study of galvanized steel in salt spray environment
[D].
镀锌钢在盐雾环境下的腐蚀模拟研究
[D].
Research on the destruction caused by stress corrosion to the galvanized steel coating of electric power tower
[D].
输电线杆塔镀锌钢镀层应力腐蚀破坏研究
[D].
Experimental study on corrosion behaviour of galvanized steel wires under stress
[J].
Influence of tensile stress on corrosion behaviour of high-strength galvanized steel bridge wires in simulated acid rain
[J].
Effect of surface condition of steel on microstructure of hot-dip galvanized coating
[D].
钢基表面状态对热镀锌层组织的影响
[D].
Crack initiation and propagation of galvanized coatings hot-dipped at 450°C under bending loads
[J].
A stress corrosion clamping device with readable stress magnitude
[P].
一种应力大小可读的应力腐蚀夹持装置
[P].
The stress corrosion of wind power tower tube metal in atmospheric environment
[J].
大气环境下风电塔筒金属材料的应力腐蚀
[J].
Electrochemical study on corrosion behavior of hot dip galvanized zinc and zinc–aluminum alloy coatings in simulated marine atmospheric environment
[J].
热浸镀锌及锌铝合金镀层在模拟海洋大气环境中腐蚀行为的电化学研究
[J].
Effect of coating thickness on corrosion resistance of hot galvanized plate
[J].
镀层厚度对热镀锌热轧板耐蚀性的影响
[J].
Stress corrosion cracking of magnesium alloys: mechanism, influencing factors, and prevention technology
[J].
镁合金的应力腐蚀开裂: 机理、影响因素、防护技术
[J].
The effect of magneticfield on biomineralization and corrosion behavior of carbon steel induced by iron-oxidizing bacteria
[J].
Corrosion behavior of hot-dip galvanized steel for power transmission tower in simulated acid rain atmospheric environment
[J].
输电塔杆用热浸镀锌钢在模拟酸雨大气环境中的腐蚀行为
[J].通过循环盐雾腐蚀实验模拟镀锌钢在酸雨大气环境中的腐蚀过程。采用腐蚀质量损失测试、扫描电镜 (SEM)、能谱仪 (EDS) 和电化学技术分别对腐蚀48,84,132,180和228 h的镀锌钢试样进行测试分析,得到腐蚀动力学规律、腐蚀产物成分、锈层截面形貌以及表面锈层的电化学特性。研究了锈层对镀锌钢在酸雨条件下大气腐蚀的影响。动力学分析表明,腐蚀过程中镀锌钢的表面形成了具有较好保护性的锈层;电化学测试结果表明,锈层的保护性呈现随腐蚀时间的延长先增强后减弱的变化过程。
Electrochemical study of zinc and carbon steel galvanized layer on failure process in simulated atmospheric environment
[D].
锌及碳钢镀锌层在模拟大气环境中失效过程的电化学研究
[D].
Corrosion behavior of galvanized steel for power transmission tower with breakage of zinc coating in polluted environment
[J].
镀锌层破损输电杆塔用镀锌钢在干湿交替作用下的腐蚀行为
[J].采用自制大气腐蚀模拟试实验装置,并结合电化学阻抗及开路电位测试技术,研究了在干湿交替作用下,不同破损面积的输电杆塔用镀锌钢在NaCl和NaHSO<sub>3</sub>腐蚀介质共同污染下的腐蚀行为。结果表明,随着破损面积以及暴露时间的增加,电极的开路电位逐渐正移,同时电极的腐蚀速率也会随着破损面积的增加而增加,不同破损面积的样品的腐蚀速率在初期随暴露时间的增加而增加,后期逐渐减小。
Study on localized corrosion behavior of galvanized coatings and passive films based on SECM
[D].
基于SECM探究镀锌层及其钝化膜的微区腐蚀行为
[D].
Corrosion of pure Mg as a function of grain size and processing route
[J].
Study on electrochemical behavior of prestressed reinforcement in simulated concrete solution
[J].
The effect of tensile deformation on the stress corrosion behavior of AZ31 magnesium alloys
[D].
拉伸变形对AZ31镁合金应力腐蚀行为影响
[D].
Study on initial corrosion behavior of Zn-Al-Mg coating and pure zinc coating in typical atmospheric environment
[J].
锌铝镁镀层和纯锌镀层在典型大气环境中初期腐蚀行为研究
[J].
The atmospheric corrosion properties of some common structural metals: a comparative study
[J].
Plastic deformation of hexagonal close-packed metals
[J].
密排六方金属的塑性变形
[J].
Study on processes of superplastic deformation of Zn-4%Al alloy
[J].
Zn-4%Al合金超塑性变形微观过程的研究
[J].
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