摘要
本文基于电偶腐蚀原理，设计研发了电偶型大气腐蚀在线监测(ACM)传感器，并与传统室外曝晒试验进行比对，研究了不同环境因素对Q235碳钢和Q420耐候钢的腐蚀行为的影响，探讨了Q420耐候钢在不同环境中的耐蚀机理。并在此基础上提出耐候钢的研发方向，为我国新型耐候钢的研发提供技术支撑。 通过拟合ACM传感器监测到的电流数据和挂片腐蚀速率的数据的关系，得出二者的对应关系遵循：vcorr=60.28275+15.686IACM1.2746，拟合优度为R2=0.998，反应了户外标准挂片的腐蚀速率与对应的传感器的数据的相关性较好。将传感器的感应电流转换成传感器上碳钢电极因电偶效应产生的的腐蚀速率，并与标准挂片的腐蚀速率对比，发现传感器中碳钢的电偶腐蚀速率不大于碳钢自腐蚀速率的6.82%，推测电偶加速效应并不会大幅加速传感器上碳钢电极的腐蚀进程。综合上面的分析，认为传感器的监测的数据可以反映挂片在大气环境中的实时腐蚀情况。 青岛的Q235碳钢一年的腐蚀失重量是武汉的4倍，而青岛的Q235碳钢/Cu型ACM传感器的积分电量是武汉的传感器的3.5倍，二者的数据接近且结论一致。对比两个地点的Q235碳钢的锈层截面，青岛的挂片的锈层厚度是武汉的3.2倍，这点和失重数据还有传感器数据都吻合。通过观察青岛或武汉的曝晒周期内前一个月的传感器电流的数值变化，发现金属的腐蚀过程一般主要发生在晚上。在室外曝晒一年，Q235碳钢在青岛地区的腐蚀失重是Q420耐候钢的1.42倍，而在武汉的两种钢的失重相同，说明曝晒周期一年，腐蚀更为严重的地区体现出了耐候钢耐蚀性能的发展趋势，但总体上耐蚀性能还没有完全体现出来，这与以前学者研究的耐候钢需要在大气中曝晒3～10年以上才能形成稳定的保护性锈层，其耐蚀性才能体现出来的结论相符。通过对锈层截面的微观形貌进行观察，发现耐候钢在腐蚀1年后的锈层出现了比较明显的分层，开始有一些致密且连续的内锈层逐渐形成，但具有保护性的锈层还没完整形成。利用显微拉曼技术对比青岛的两种钢的锈层中腐蚀产物的相组成和分布进行分析，发现到了曝晒周期1年，由于氯离子的作用，促进了Q235钢的锈层中的β-FeOOH的萌生和生长，而β-FeOOH的萌生和生长会导致钢的耐大气腐蚀性能降低，使锈层内部和钢基体腐蚀速率越来越快，而耐候钢锈层中α-FeOOH的含量逐渐增加，而α-FeOOH的含量增多，有助于加速保护性锈层的形成。对比锈层中成分和分布，说明耐候钢的耐蚀能力与曝晒时间成正比。
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