耐候钢在格尔木盐湖大气环境下的腐蚀行为

摘要

钢是最常见的结构材料，广泛应用于建筑﹑机械﹑交通运输等领域。这些设备主要是处在大气环境下进行服役的，必然会遭受到不同程度的大气腐蚀。钢的大气腐蚀的本质是发生在薄电解液膜下的经历干湿循环的电化学过程，这个过程对外界大气环境十分敏感。影响钢大气腐蚀的外界因素主要分为气候因素和环境污染因素：气候因素主要包括大气的相对湿度和温度，环境污染因素主要指大气中的污染物的种类和浓度。由此可见，对于不同的大气环境，钢的腐蚀性会相差很大。随着国家西部大开发战略逐步展开，青海盐湖地区钢的大气腐蚀研究越来越受到关注。由于其大气环境具有显著的特点：降水稀少，蒸发量大，大气中盐含量极高，自然尘降量高，可能会导致钢的腐蚀行为和机制与常规大气下的不同。因此，研究青海盐湖地区钢的大气腐蚀行为具有重要的理论价值，同时也可为基础设施建设的正确选材和防护方法提供理论基础。通过一年的大气暴露试验，采用X 射线衍射（XRD ），红外光谱（IRS ），扫描电镜（SEM ），能量散射X 射线（EDX ）等分析技术，研究了耐候钢在格尔木盐湖地区的初期大气腐蚀行为，对腐蚀锈层进行了系统表征。结果表明：耐候钢的锈层中富有大量的O ，Mg ，Cl ，Si ，Al 等外来元素，外来沉积物主要以夹杂物的形式分布在外锈层，内锈层则以腐蚀产物为主。盐湖大气中含有丰富Na ﹑Mg ﹑Al ﹑Ca 等阳离子，其中只有Mg 阳离子参与了腐蚀反应。腐蚀产物主要由β -FeOOH,γ -FeOOH 以及Mg4Fe(OH)8OCl 　4H2O 组成，同时还有少量δ -FeOOH 和非晶物质，通常大气环境下出现的保护性产物α -FeOOH 没有检测到。其中产物Mg4Fe(OH)8OCl 　4H2O 属于层状双金属羟基氧化物（LDH ），具有阴离子选择性，大量Cl 离子通过它源源不断从外界大气渗透到耐候钢基体∕锈层界面，加速了耐候钢的腐蚀。锈层结构疏松且多裂纹，难以阻止水分﹑氧气以及腐蚀性粒子的侵入，基本不具有保护性。线性扫描结果显示整个锈层中分布着大量的Cl 和Mg 元素，表明在盐湖大气环境下它们对耐候钢的腐蚀过程有显著的影响。