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在海洋环境、油田污水及含氯离子的化工介质中,氯离子含量高,一般不锈钢产品在此环境中的耐腐蚀能力尚好,但易发生点蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀,影响使用寿命。高强度钢板是一种在含氯离子腐蚀环境中具有优良耐蚀性的材料。多年来的现场使用经验表明,高强度钢板产品具有腐蚀率低、使用寿命长、且耐点蚀、耐缝隙腐蚀能力强的优点。、
上海材料研究所的研究者们利用电化学方法,按照 标准对高强度钢板试样进行点蚀电位和缝隙腐蚀测试,进一步研究其耐局部腐蚀的机理。
试验用高强度钢板及对比材料316L、1Cr18Ni9Ti不锈钢均进行固溶处理,尺寸为10mm×10mm×10mm。对不锈钢而言,化学成分特别是Cr、Mo、Ni等耐蚀元素的综合作用,不仅决定了不锈钢组织形态,还决定了不锈钢表面钝化膜成分与性质。高强度钢板组织较均匀,晶界只有少量沿晶碳化物,减少了因晶界腐蚀而发生点腐蚀和缝隙腐蚀的诱因。
对不锈钢表面钝化膜形成有影响的成分主要是Cr、Mo、Ni等元素。钝化膜是一层很薄的致密氧化物膜。根据电化学理论,在NaCl溶液中,Cl-主要是通过与钝化膜中的O2-发生交换吸附破坏钝化膜进而于与Fe、Cr、Mo、Ni等金属离子发生反应,促进金属基体阳极溶解而腐蚀。
增加不锈钢抗点蚀能力有效的合金元素是Cr、Mo。根据化学成分分析,三种钢的Cr含量相差不多,属于18Cr型不锈钢,都能形成钝化区。Mo是提高不锈钢耐蚀性的有效元素,在不锈钢中同时加入Cr、Mo元素,材料的化学稳定性、钝化膜耐蚀性尤其是耐点腐蚀性能,都能明显提高。Ni是形成奥氏体和稳定奥氏体的 元素,可以避免氧化膜的还原,也能提高钢的耐点蚀性能。高强度钢板的点蚀电位比316L、1Cr18Ni9Ti不锈钢的高,这可能是高强度钢板的Mo、Ni含量高、耐点蚀当量大的缘故。比较试验结果发现:
(1)高强度钢板与对比材料316L、1Cr18Ni9Ti锈钢的Ni含量大致按2%左右递减,Mo含量按2%~3%递减。根据PREN结果,高强度钢板的耐点蚀能力强。
(2)固溶后的高强度钢板的金相组织是奥氏体组织,含有弥散分布的第二相和少量沿晶碳化物。
(3)在30℃的3.5%NaCl溶液中,高强度钢板的自腐蚀电位和点蚀电位比对比材料316L和1Cr18Ni9Ti不锈钢的高,这表明高强度钢板耐均匀腐蚀和耐点腐蚀的能力高于对比材料。
(4)缝隙腐蚀试验结果表明,高强度钢板施加0.800V恒电位后的瞬间电流急剧降低;随时间的延长,电流也逐渐缓慢降低;试验面无明显腐蚀、环氧树脂密封完好。诱发缝隙腐蚀后能再钝化的正电位VRP>0.800V。(余冶)
高强度钢板是专用于架造铁路或公路桥梁的钢板。要求有较高的强度、韧性以及承受机车车辆的载荷和冲击,且要有良好的抗疲劳性、一定的低温韧性和耐大气腐蚀性。
国内桥梁用钢的发展与铁路钢桥的建造密切联系,经历了“低碳钢→低合金钢→高强度钢”的发展过程。到目前为止,国内桥梁用结构钢经历了6个发展阶段:
1、 代
代高强度钢板只有A3q和16q两个钢号,屈服强度≥240MPa,抗拉强度≥380MPa。
2、第二代
为了建造南京长江大桥,1962年研制成功了低合金钢16Mnq钢,屈服强度≥345MPa,抗拉强度≥520MPa, 板厚为32mm,这是国内第二代高强度钢板,即目前被广泛采用的Q345q钢。
3、第三代
为了修建九江长江大桥研究开发了15MnVNq钢,屈服强度≥420MPa,抗拉强度≥540
MPa,这是国内第三代高强度钢板。
4、第四代
20世纪末,为了修建芜湖长江大桥,在16Mnq钢基础上降碳加铌微合金化,研究开发了14MnNbq钢,屈服强度≥370MPa,抗拉强度≥530MPa,这是国内第四代高强度钢板,即目前被广泛采用的Q370q钢。
5、第五代
为了建造重庆朝天门长江大桥和京沪高速铁路南京大胜关长江大桥,针对部分受力大的构件开发了Q420q钢板,这是国内第五代高强度钢板。
6、第六代
目前,为了满足沪通长江大桥的设计需要,正在研发更高强度的Q500q钢板,这将是国内第六代高强度钢板。
随着国内铁路建设向高速、重载方向发展,铁路钢桥向高速、重载、大跨度、结构美观新颖、全焊方向发展,对桥梁用钢的性能提出更高要求。目前国内钢铁工业的迅猛发展和高强度钢板的应用量日益增加,迫切需要加快高性能高强度钢板的推广应用,以满足现代钢桥制造的需要,高强度钢板也将得到进一步的发展。
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