热浸镀钢材在海洋环境中腐蚀行为的对比研究

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海洋浪溅区钢结构的腐蚀与防护研究进展

第54卷第4期2016年7月上海涂料SHANGHAI COATINGSV〇l.54 No.4Jul.2016专论综述海洋浪戳区钢结构的腐蚀与防护研究进展张晓丽，吕平，梁龙强，杨阳，冯艳珠（青岛理工大学，山东青岛266033)摘要：海洋浪溅区腐蚀环境苛刻，对海洋钢结构的腐蚀相当严重。

介绍了海洋浪溅区的范围，以及钢铁在浪溅区的腐蚀行为和机理。

着重从重防腐涂料保护、阴极保护、金属热喷涂保护、热浸镀层腐蚀防护以及包覆层保护等多个方面介绍了目前国内外常用的浪溅区腐蚀防护技术。

关键词：浪溅区；钢结构；腐蚀防护中图分类号：TQ630.7 文献标识码：A文章编号：1009-1696(2016)04-0024-050引言钢材种类繁多，被广泛应用在海洋资源的开发和利用过程中，很多大型海洋构件都属于钢结构。

然而钢结构长期处于海洋环境中极易发生腐蚀，尤其是在浪溅区，有关调査显示：钢结构在海洋浪濺区的腐蚀速率最高，是在大气区和全浸区的数倍。

因此，寻求一种高效、适用于浪濺区的防腐措施关系到海洋钢结构的整体安全性及使用寿命。

1钢结构在浪濺区的腐蚀行为1.1浪溅区范围Humble在1949年最早将海洋浪濺区定义为海水平均高潮位以上，海水浪花和海水微粒飞溅能波及到的区带。

后来日本防腐蚀专家渡道经过试验发现：浪濺区在海水平均高潮位以上0~1 m处，最大腐蚀处在海水平均高潮位以上0.5 m处。

善一章指出，在港湾中钢铁构筑物腐蚀最严重处在海水平均高潮位以[收稿日期]2016-02-22[作者简介]张晓丽，女，青岛理工大学土木工程系，硕士在读。

专论篇逋Monograph Review 上 0.45~0.60m处[1]。

在我国，朱相荣和黄桂桥等在不同海域对浪溅区范围进行了试验测量，结果发现浪溅区约在海水平均高潮位以上0~2.4111处[2]。

我国现行行业规范JTS 153—3—2007《海港工程钢结构防腐蚀技术规范》对海港工程钢结构的部位划分作出了明确规定，如表1所示。

海洋环境下腐蚀钢结构力学性能研究进展

海洋环境下腐蚀钢结构力学性能研究进展发布时间：2023-02-22T02:55:29.932Z 来源：《城镇建设》2022年19期5卷作者：吴春美[导读] 随着我国沿海经济的迅速发展，复盖了10000多公里的海岸线和成千上万个岛屿，吴春美天津博迈科海洋工程有限公司天津 301800摘要：随着我国沿海经济的迅速发展，复盖了10000多公里的海岸线和成千上万个岛屿，钢结构的应用范围越来越大了，钢结构在码头、人工岛屿、海底、管道、水库、码头和平台等领域常见，在海洋环境中，钢结构易受锈蚀影响，影响其机械特性，缩短其使用寿命并导致相应的工程事故，对安全构成巨大的威胁，本文针对海洋环境对结构机械特性的影响进行研究分析。

关键词：海洋环境；腐蚀钢结构；力学性能研究引言钢结构逐渐成为我国现代建筑工程中最常见的结构之一，因为它具有轻便、成本低、施工方便、环保节能、材料回收等优点。

目前的钢通常是合金和低碳钢(Q235和Q345型号)，其腐蚀性低于其他钢。

钢结构，特别是在沿海地区，由于海洋大气，钢结构经常受到海风和盐雾的侵蚀，这可能影响到建筑物和设备的正常运作，并在很大程度上影响到结构的安全。

在施工过程中，如果钢结构存在腐蚀问题，其使用寿命越长，腐蚀程度越高，钢结构的强度和其他特征受到的严重破坏就越大，从而降低了钢结构的荷载性能，钢的疲劳度也会逐渐增加，从而对海洋大气环境中的钢结构保护尤为重要。

1海洋环境下钢的电化学腐蚀机理海洋环境是指任何物理状态，例如温度、风速、日光、氧气含量、盐度、PH值和流速等，可分为不同类型的特性:海洋大气、喷溅、水位变化区域、完全淹没区域和淤泥区域。

钢结构在海洋环境的五个区域呈现电化学腐蚀，电化学腐蚀过程作为电解电池反应，构成这种反应的三个元素是阳极、阴极和导电电解质。

钢是铁和渗滤液的混合物，铁势低，水泥势高，电解溶液作用下的两种不同强度的元素构成微电池网络，其中铁元素为阳极，化油器为产生电流的阴极。

对海水中采用热浸镀技术防腐的探讨

热浸镀层一般均由两层组成，外层是纯的浸涂金属，内层是钢铁基体与浸涂金属组成的合金层。当经过前处理表面已洁净并均匀涂覆一层助熔剂的铁基体进入熔融金属浴中时，时保护性的助熔剂离开基体，此使基体与熔融金属迅速反应，凭借互相扩散生成一层合金组织。当工件取出离开熔融金属浴时，出纯的熔融金属覆盖在纯的合金层上，带
究，开发出了５％Ａ一ｎ金镀层板，其合金组成为Ａ５％、５１合Ｚ１５Ｚ４．Ｓｌ％，ｎ３５ｉ．其耐蚀性为热镀锌板的２倍。１７年，％、５～６９９比利时ＣＭ公司在国际铅锌协会组织的支持下，开发出了一种５Ｒ％Ａ— ｎ合金镀层板，ｌｚ其组成为５１０５％Ａ、．％的混合稀土元素，０其余
理包括化学处理与必要的平整矫直与除油等工序。需要注意的是：件经过仔细的表面处理之后，－ｒ在进行涂覆之前，表面上仍然可能生成一层很薄的膜，电镀工艺中可以利用放出的氢阻止膜在的形成。但在浸涂技术中，这是不可能的，因此，在热浸工艺中必须采用助熔剂处理这一工序，否则几乎就不可能得到与镀层结合良好的涂层。助熔剂是一种能使熔融金属润湿基体金属的表面活性剂，同时又应该是一种活性的还原剂。当它覆盖在熔融金属浴的表面
科之学友
ＦｎｆｉｅｍｅｎｄｅａｒｅｃｃｔｓｏｎＡｕＳ
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对海水中采用热浸镀技术防腐的探讨
张昕，孔德新，王贵生
长春１０１）３１７（甲兵技术学院，吉林装

热镀55%铝-锌钢板在青岛不同海水区带的腐蚀行为

ｗｈｎｉｐｃｍｅｓｗｅｅｉｅｓｄｉｅｗａｅｅａｓｆｉＯｍｒｉｎｃｒｅｔｄｎｉｎｅｔｓｅｉｎｒｍｍｒｅｎｓａｔｒｂｃｕｅｏｔｌＷｍｓｕｒｎｅｓｔａｄｓｓｏｙ
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热镀５％铝一锌钢板在青岛５不同海水区带的腐蚀行为
李鑫，李焰，魏绪钧
２６７）６０１（．１东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳１００；２１０４．中国科学院海洋研究所，山东青岛

钢基热浸镀层在海洋环境中的腐蚀机制研究的开题报告

钢基热浸镀层在海洋环境中的腐蚀机制研究的开题报告一、研究背景和意义海洋环境下的腐蚀是一种复杂的化学反应，钢结构在海洋中长期暴露容易受到腐蚀的侵害，从而失去使用价值。

钢基热浸镀层是一种常用的防腐涂层，可以在海洋环境中起到防护和延长使用寿命的作用。

然而，钢基热浸镀层在长期的海洋环境下仍然存在失效和腐蚀的问题。

因此，研究钢基热浸镀层在海洋环境中的腐蚀机制，对于解决海洋工程中的防腐措施具有重要意义。

二、研究内容和方法本研究旨在探究钢基热浸镀层在海洋环境中的腐蚀机制，研究内容主要包括以下几个方面：1. 海洋环境中腐蚀的机制及其影响因素的研究。

2. 钢基热浸镀层的结构和成分分析。

3. 镀层与基材之间的界面和反应行为的研究。

4. 镀层中存在的缺陷和杂质对防腐性能的影响。

5. 探究一些新型改性涂层的防腐性能。

本研究将通过实验方法和理论分析相结合，使用海洋环境模拟实验设备来模拟海洋环境下的腐蚀。

使用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱等分析手段研究钢基热浸镀层在海洋环境中的腐蚀机制和失效原因。

同时，还将加入一些新型改性涂层，并比较其防腐性能和钢基热浸镀层的防腐性能。

三、研究预期结果和创新点通过对钢基热浸镀层在海洋环境中的腐蚀机制及其影响因素的研究，预计可以得出以下结论：1. 海洋环境中的盐霜、海盐、海浪等因素对钢基热浸镀层的影响。

2. 镀层中存在的缺陷和杂质及其与环境因素的相互作用。

3. 新型改性涂层的防腐性能及其与钢基热浸镀层的比较。

本研究的创新点在于：1. 通过多种手段对海洋环境中的腐蚀机制进行深入研究。

2. 研究钢基热浸镀层与环境因素相互作用的关系。

3. 探索新型改性涂层的防腐性能。

四、研究意义本研究对于提高钢结构的使用寿命、保证钢结构在海洋环境下的安全运行、促进我国海洋工程事业的发展具有重要意义。

同时，研究成果可为相关行业制定防腐措施提供科学依据。

新型防腐蚀涂层在海洋工程中的应用研究

新型防腐蚀涂层在海洋工程中的应用研究近年来，随着海洋工程的快速发展，如海底隧道、海上风电等项目的兴起，对于材料的防腐性能提出了更高的要求。

在海洋环境中，盐雾、潮湿以及海水等因素都会导致金属结构出现腐蚀，进而增加维护难度和成本。

为了解决这一问题，科研人员不断探索并研发新型防腐蚀涂层技术，以期在海洋工程中实现更好的防腐效果。

首先，我们来看看海洋工程中常用的防腐蚀涂层。

目前，常见的防腐蚀涂层主要包括热浸镀锌、有机涂层和复合涂层等。

热浸镀锌是一种传统且有效的防腐方法，通过将金属表面浸入熔融的锌中形成一层锌铁合金保护层，起到隔离氧气和电解质的作用。

然而，由于海洋环境的特殊性，常规的防腐蚀涂层在长期暴露海水的情况下会发生损耗，进而导致腐蚀问题的出现。

为了解决这一问题，新型防腐蚀涂层应运而生。

近年来，科研人员利用纳米技术、功能性涂料以及新型材料等手段，不断开发具有优越性能的防腐蚀涂层。

其中，最具潜力的是纳米复合防腐蚀涂层。

这种涂层利用纳米颗粒的特殊性能，可以提供更佳的防腐性能和耐候性。

通过将纳米颗粒与基体材料进行复合，可以形成一层坚固的防护膜，有效隔绝外界的腐蚀介质。

同时，纳米复合涂层还具有良好的耐磨性和耐高温性能，可以在极端海洋环境中保持长久的防护效果。

除了纳米复合涂层，功能性涂料也是海洋工程中常用的新型防腐蚀技术。

通过添加功能性填料，如氧化锌、磷酸铝等，可以提高涂料的防腐性能和附着力。

这些填料具有较高的化学稳定性和反应活性，能够与金属表面发生化学反应，并形成一层致密的防护层。

同时，功能性涂料还具有良好的抗紫外线性能，可以有效防止紫外线引起的腐蚀问题。

此外，近年来，新型材料的不断涌现也为海洋工程的防腐蚀提供了新的解决方案。

例如，超疏水材料的应用可以防止海洋生物附着，减少海洋结构表面的腐蚀。

通过改变材料表面的化学成分和物理形态，使其具有较高的接触角和自清洁性能，可以在一定程度上减少维护工作和成本。

综上所述，新型防腐蚀涂层在海洋工程中的应用研究十分重要。

热浸镀层在青岛站的海水腐蚀行为对比(Ⅰ)——全浸区

ｍ；Ｌ镀层２ｍ；３种镀层在海水全浸区的耐蚀性强弱顺序依次为：ＧＬＧＦＧ；如果考虑到局部腐蚀，那Ｇ５＞＞Ｉ么ＧＦ镀层可能会比ＧＬ具有更强的综合优势。
关键词：热浸镀；热浸镀层；水腐蚀；海耐蚀性；全浸区中图分类号：Ｔ７．１Ｔ７．４Ｇ１４４；Ｇ１４４３文献标识码：Ａ
Ｓａｔｒｃｒｏｉｎｂｈｖｏｆｈｔｄｐｃａｉｇｔｅｗａｓａ
ＱｉｇａｅｔｔｔｎＩ）ｎｄｏｔｓｓａｉ（ｏ
－－－－－－－— －－－－－－－－－— —
ｅｐｓｄｔｍｍｅｓｏｏｅｏｎｄｏｓｔｓｉｖｓｉａｅｔｅｗａｅｏｒｓｏｅｔｘｏｅｏｉｒｉｎｚｎｆＱｉｇａｉｅｗａｎｅｔｔｄｗｉｈｓａｔｒｃｒｏｉｎｔｓ，ｍｉｒｓｏｙｍｏｐｏｏｙｇｃｏｃｐｒｈｌｇ
Ｄｅ．ｃ２００６
文章编号：１０ —００（０６１ —２８ —００４６９２０）２０３９
热浸镀层在青岛站的海水腐蚀行为对比（Ｉ）
— —
全浸区①
李焰，邢少华李鑫魏绪钧，，
（．中国科学院海洋研究所，青岛２６７；１６０１２．东北大学材料与冶金学院，沈阳１００）１０６
２ＳｈｌｏｆＭａｅｉｌｎｄＭｅａｌｒ．ｃｏｏｔｒａｓａｔｌｕｇｙ，ＮｏｔｅｓｅｎＵｎｉｅｓｔｒｈａｔｒｖｒｉｙ，Ｓｈｅａ００６，Ｃｈｉ）ｎｙｎｇ１０１ｎａ

A100钢镀Cr防护技术在海洋环境下的腐蚀行为研究

形貌，利用交流阻抗技术表征了镀层在不同腐蚀阶段的特征；讨论了腐蚀对力学性能的影响。结果表明：层表面存并镀在的显微裂纹是腐蚀发生、展过程中的主要影响因素，蚀对镀层力学试样的力学性能影响很大，致抗拉强度降低，发腐导断口呈脆性断裂倾向。关键词：户外暴露；Ｃ层；流阻抗；高强度钢；学性能镀ｒ交超力
汤智慧刘鹏，旭东。刘明孙志华，王，，
（１北京航空材料研究院，京１０９；北００５
２北京科技大学腐蚀与防护中心，京１０８）北００３
ＴＡＮＧＺｈｉｈｕｉＬＩｎｇ，ＡＮＧ — ｎ，Ｕｉ， — ，ＵＰｅＷＸｕｄｏｇＬＩＭｎｇ，ｉｎ００３Ｃｈｎ）ｃｎｌｇｉｎＢｅｉｇ１０８，ｉａｊｊ
摘要：过海南户外暴露实验研究了Ａ１０钢表面镀铬层的腐蚀行为。使用扫描电镜观察了腐蚀后镀层的表面和截面通０
中图分类号：Ｔ０Ｍ２７文献标识码：Ａ文章编号：０１４８（０１００００１０ — ３１２１）９０５ — ６
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｅｃｒｓｏｎｂｅｖｉｒｏｈｅｃｒｏｒｏｉｈａｏｕｆｔｈｏｍｉｍｌｔｎｇｏ０ｓｅｌｗａｎｖｓｉａｅｎｄｒｔｅｕｐａｉｎＡ１ｔｅｓｉｅｔｇｔｄｕｅｈ０ｏｕｄｒｅｏｓｅｎｖｒｎｍｅｔｎＨａｎａ．Ｔｈｅｓｒａｅａｄｔａｖｒｅｍｉｒｇｒｐｈｓｏｆｔｅｃｒｏｄｄｔｏｏｘｐｕｒｅｉｏｎｓｉｉｎｕｆｃｎｒｎｓｅｓｃｏａｈｏｒｅｐｌｔｎｇｗｅｅｏｂｓｒｄｂｙｓａｎｉｌｃｒｎｍｉｒｓｏ．Ｔｈｅｆａｕｒｓｆｈｅｖａｉｓｃｒｏｓｏｔｇｅａｉｒｅｖｅｃｎｎｇｅｅｔｏｃｏｃｐｅｅｔｅｏｒｔｒｏｕｏｒｉｎｓａｓｗｅｅｃａａｔｒｚｄｂｙｔｅｅｅｔｏｃｍｉａｍｐｄｎｃｐｃｒｃｙ，ａｈｅｅｆｃｏｒｏｉｈｒｈｒｃｅｉｅｈｌｃｒｈｅｃｌｉｅａｅｓｅｔｏｓｏｐｎｄｔｆｅｔｏｆｃｒｓｏｎｏｎｔｅｍｅｈｎｉａｒｅｔｅｓａｓｉｃｓｅ．Ｔｈｅｒｓｔｎｄｃｔｈｔｔｃｏｒｃｎｔａｉｇｓｒｃａｃｌｐｏｐｒｉｓｗａｌｏｄｓｕｓｄｅｕｌｓｉｉａｅｔａｈｅｍｉｒｃａｋｏｈｅｐｌｔｎｕ — ｆｃｓａｍａｎｉｌｅｃｎａｔｔｔｎｔａｎｄｔｏｇａｉｔｇｅｆｃｒｏｉａｅｉｉｎｆｕｎｉｇｆｃｏｒａｈｅｉｉｉｌａｈｅｐｒｐａｔｎｇｓａｓｏｏｒｓｏｎ，ａｈｅｅｆｃｎｄｔｆｅｔｏｆｃｒｏｓｏｈｅｍｅｈｎｉａｏｒｉｓｉｅｉｓ，ｔｏｒｏｉｅｄｏｔｎｓｌｔｅｔｅｒａｅａｏｒｉｎｏｎｔｃａｃｌｐｒｐｅｔｅｓｓｒｏｕｈｅｃｒｓｏｎｌａｓｔｅｉｅｓｒｎｇｈｄｃｅｓｎｄｍａｈｅｍｅｈｎｉａｏｒｉｓｏｈｅｈａｃｌｔｓｐｅｉｅｅｅｒｔｌｒｃｕｅｔｅ．ｋｅｔｃａｃｌｐｒｐｅｔｅｆｔｅｍｃｎｉａｅｔｓｃｍｎｓｐｒｓｎｔａｂｉｔｅｆａｔｒｒｎｄＫｅｒｓ：ｔｏｏｘｏｓｅ；ａｉｙｗｏｄｏｕｄｒｅｐｕｒＣｒｐｌｔｎｇ；ＡＣｍｐｄｎｃｈｉｔｅｔｔｅ；ｃｎｃｌｐｏｅｔｉｅａｅ；ｇｈｓｒｎｇｈｓｅｌｍｅｈａｉａｒｐｒｙ

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热浸镀钢材在海洋环境中腐蚀行为的对比研究锌、铝由于其低廉的价格及良好的耐蚀性、牺牲阳极保护性能而作为镀层(热浸镀、热喷涂等)对钢基体实施保护应用到汽车、建筑、桥梁等行业。

但是,目前有关镀层耐大气腐性能的研究仍以常规的实验手段为主,主要是是现场挂片。

而有关镀层在海水不同区带(飞溅区、潮差区和全浸区)的腐蚀行为、腐蚀机理研究开展的很少,缺少镀层在海水的基础腐蚀数据。

本文通过干湿交替循环交流阻抗法模拟研究镀层在海洋大气区的腐蚀机理以及不同干期时间对镀层腐蚀的影响;通过实海挂片、电化学交流阻抗技术并结合其它研究手段研究热浸镀层在飞溅区、潮差区和全浸区的腐蚀行为、腐蚀机理、进行热浸镀层在海水不同区带的腐蚀机制对比,得到的实验结果如下:由于腐蚀产物在镀层表面的沉积,热浸镀锌镀层(GI)、Zn-5%Al-0.03%RE镀层(GF)、Zn-55%Al-1.6%Si镀层(GL)的k值逐渐减小,最后,三种镀层的k值分别稳定在4.00mV、1.55mV和2.47 mV。

GI、GF、GL镀层的腐蚀速度随着腐蚀的进行而逐渐减小,GL的耐蚀性最好,GF 次之,GI最差,但在后期GF、GL镀层的局部腐蚀较GI镀层要严重。

改变干湿循环的实验参数发现,干期时间越长,三种镀层的平均腐蚀速度越小,同时局部腐蚀也越严重。

热浸镀锌等三种镀层在海水三个区带中的腐蚀暴露实验表明:GI镀层的腐
蚀速度最大,GF镀层次之,GL镀层最小,但在海水中容易发生局部腐蚀。

在海水腐蚀的三个区带,由于镀层表面氧气含量的差别,全浸区腐蚀速度最快,潮差区次之,飞溅区最慢,且全浸区的腐蚀速度较潮差区、飞溅区要快很多,而潮差区、飞溅区的腐蚀速度基本相当。

镀层腐蚀形貌的显微结构分析和交流阻抗研究进一步证实了:锌铝合金镀层
表现出最佳的耐蚀性能,但亦发生了严重的局部腐蚀。

热浸镀锌镀层在全浸区、潮差区和飞溅区出现基体腐蚀的时间为3个月、6个月和12个月,锌铝合金在全浸区腐蚀12个月后亦发生基体腐蚀。

本文通过对干湿交替交流阻抗法得到的实验结果分析知,镀层在干湿条件下的腐蚀主要受盐浓缩效应和氧气扩散速度的影响,而液膜厚度和腐蚀产物对对镀层腐蚀的影响都是通过对氧气扩散速度的影响来影响镀层的腐蚀速度。

GI镀层在每个循环周期内的腐蚀可分为三个阶段,GF、GL可分为两个阶段。

本文从热浸镀层的结构和海水环境的腐蚀特性出发,提出了热机镀层在海水飞溅区、潮差区“全面腐蚀期和基体腐蚀期、孔蚀期即全面腐蚀抑制期和基体腐蚀期”三阶段海水腐蚀机制;全浸区的“全面腐蚀期、全面腐蚀抑制期、孔蚀期和基体腐蚀期”四阶段海水腐蚀机制,并进一步揭示了镀层的组织结构与其海水腐蚀行为之间的相关性。

热浸镀锌镀层在海水中的腐蚀速度最大,耐海水性质最差;热浸镀锌铝合金由于良好的耐全面腐蚀性能,从而表现出优异的耐海水腐蚀性能,其使用寿命为厚度相同的热浸镀锌镀层的2～6倍,但热浸镀锌铝合金孔蚀敏感性较高,易发生局部腐蚀,还有待于进一步研究。