【正文】 ............................................................. 14 測量極化曲線 ...................................................................................................... 14 周浸試驗 .............................................................................................................. 15 3 實驗結(jié)果與分析 ................................................................................................................ 16 金相組織分析 ............................................................................................................. 16 實驗鋼的極化曲線分析 ............................................................................................. 17 周浸試驗結(jié)果與分析 ................................................................................................. 18 失重試驗結(jié)果及分析 .......................................................................................... 18 腐蝕宏觀形貌分析 .............................................................................................. 19 腐蝕微觀形貌分析 .............................................................................................. 22 銹層微觀截面分析 .................................................................................................. 26 4 全文總結(jié) ............................................................................................................................ 28 參考文獻 .................................................................................................................................. 29 致 謝 ...................................................................................................................................... 31 武漢科技大學本科畢業(yè)論文 1 1 文獻綜述 鋼板樁鋼的簡介 耐海水腐蝕的鋼板樁鋼是為了應(yīng)用于潮流發(fā)電、海水發(fā)電、海水溫差發(fā)電設(shè)備及海濱大型跨海橋梁、與海洋開發(fā)相關(guān)的海底容器、用于資源開發(fā)的各種大型海洋構(gòu)件以 及造船用鋼等領(lǐng)域而開發(fā)的一類低合金工程結(jié)構(gòu)鋼。它具有獨特的優(yōu)良 性能：高強度、輕型、隔水性能好、耐久性強等，使用壽命達到 20～ 50 年，可重復使用，一般可使用 3～5 次，環(huán)保效果顯著。承載力強，自身結(jié)構(gòu)輕，鋼板樁構(gòu)成的連續(xù)墻體具有 很 高的強度與剛性。水密性好，鋼板樁連接處鎖口結(jié)合緊密，可自然防滲 [1]。 鋼板樁鋼的發(fā)展歷史 鋼板樁 鋼 于 20 世紀初在歐洲開始生產(chǎn)。 1903 年，日本首次通過進口在三井本館的擋土施工中采用，基于鋼板樁 鋼 特殊的使用性能， 1923 年，日本在關(guān)東大震災修復工程中大量進口采用。由于鋼板樁 鋼 具有較大的市場潛力和發(fā)展前景 ， 1931 年，日本 在 國內(nèi)開始生產(chǎn)，鋼板樁 鋼 起始有 冷彎薄壁輕型和熱軋型，由于前者具有較大的加工、使用局限性，因而 熱軋鋼板樁 鋼 成為鋼板樁產(chǎn)品發(fā)展的主流。 20 世紀 50 年代，我國首次在鐵路橋梁圍堰施工 中，由鐵道部大橋局從原蘇聯(lián)引進使用。由于受廉價土地資源及人力資源的影響，加之國內(nèi)生產(chǎn)基本處于空白狀態(tài)，作為金屬建材的鋼板樁 鋼 ，在我國的應(yīng)用與發(fā)展仍然十分緩慢。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，各類快捷、高效、環(huán)保的建筑工法得以認可并發(fā)展， 20 世紀末，我國的鋼板樁 鋼 應(yīng)用工程已有一定的發(fā)展。毫無疑問， 21世紀上半葉，鋼板樁 鋼 的廣泛應(yīng)用必將開創(chuàng)中國水工及基礎(chǔ)施工建筑領(lǐng)域的新紀元，成就中國建筑工業(yè)的新革命。 由于歷史的原因，目前我國的鋼板樁 鋼 年消耗量還不到 1 萬噸，只占世界的三百分之一，與我國鋼鐵總量占世界三分之一的消費總量極 不相稱。隨著中國工業(yè)化進程的發(fā)展，鋼板樁 鋼 在國內(nèi)的應(yīng)用是越來越頻繁，需求量在不斷增長。但同時處于剛起步的鋼板樁 鋼 行業(yè)無論是生產(chǎn)工藝、技術(shù)標準、行業(yè)規(guī)范都處于摸索階段，存在很多不足和值得探索的地方。目前，國內(nèi)需求主要依靠進口，其中以拉森 III、 IV 號鋼板樁 鋼 為主。同時，國內(nèi)沒有鋼板樁 鋼 的統(tǒng)一標準以及相關(guān)行業(yè)的規(guī)范等沒有形成完整體系，使得國內(nèi)鋼板樁的推廣應(yīng)用受到很大程度上制約。 差距就是潛力，中國目前鋼板樁 鋼的 應(yīng)用與推廣與幾年 前 中國的 H 型鋼應(yīng)用與推廣的市場形勢有著相當大的雷同。據(jù)調(diào)研，未來的 10～ 20 年中我國的 水域改造及臨江靠海地區(qū)的基礎(chǔ)建設(shè)將為鋼板樁 鋼 應(yīng)用提供了廣武漢科技大學本科畢業(yè)論文 2 闊的空間。 鋼板樁鋼的發(fā)展前景 隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，各類快捷、高效、環(huán)保的建筑工法得以認可并發(fā)展。據(jù)市場業(yè)內(nèi)人士調(diào)研，我國的水域改造及臨江靠海地區(qū)的基礎(chǔ)建設(shè)為鋼板樁 鋼的 應(yīng)用提供了廣闊的空間 。 具體說 南水北調(diào)及國家在交通工程上投人的加大，必將掀起江河流域甚至跨海大橋建設(shè)的高潮，這必將對未來鋼板樁 鋼 市場提供強有力支撐。 據(jù)報道 今后 在 長江上還需建造 70 座橋梁，四川宜賓以下長江干流河段已建和在建的橋梁達到了 54 座。理論上計算，長江上還需建大約 70 座橋梁，才能讓國家的高速公路網(wǎng)、沿江省區(qū)的高等級公路網(wǎng)發(fā)揮出應(yīng)有效益。目前，長江上已建和在建橋梁以重慶市最多，共計 20 座 [2]。總之，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的持續(xù)發(fā)展，根據(jù)我國的地域、地質(zhì)結(jié)構(gòu)具有 U 型鋼板樁 鋼 的特殊性和廣泛性，預見在未來 10 年內(nèi)，我國將具備年消耗 30～ 40 萬 噸 的鋼板樁能力，鋼板樁市場前景十分廣闊?？梢灶A見， 21 世紀上半葉鋼板樁的廣泛應(yīng)用，必將開創(chuàng)中國水利工程建設(shè)及基礎(chǔ)施工建筑領(lǐng)域的新紀元，鋼板樁 鋼 的大力推廣應(yīng)用，將給中國建筑施工領(lǐng)域帶來一次新的革命。 國內(nèi)外最新研究進展 國外對耐海 水 環(huán)境腐蝕的鋼板樁鋼的研究始于 20 世紀 30 年代，其中最為活躍的國家是美國和日本。美國自 1946 年開始致力于對具有耐飛濺區(qū)腐蝕性能的耐海水用鋼板樁鋼進行了開發(fā)。在耐蝕性、經(jīng)濟性等方面更詳細地研究了 Ni—Cu—P 系的低合金鋼，于 1951 年誕生了 Mariner 鋼，其在飛濺區(qū)比普通鋼具有優(yōu)秀的耐蝕性。日本從經(jīng)濟性、焊接性及耐蝕性等方面對耐海水腐蝕鋼進行了改進，為了抑制生產(chǎn)成本的提高，把高價的添加元素 Ni 替換為 Cr；為了進一步提高耐蝕性，考慮了 Ni—Cu—P 或 Cr 以外的其它合金元素，如添加 A Co、 Mo、 Nb、 Ti 等；為了擴大鋼板樁或者鋼樁以外的使用領(lǐng)域，著重提高焊接性及可加工性能，形成了具有自身特色的 Cu—Cr—P、 Cu—Cr—A1一 P、 Cu—Cr—Mo 等系列耐海水腐蝕鋼 [3]。 我國從 1965年起對 16種耐海水腐蝕鋼在東海、南海和北海 3個海域進行為期 10年的試驗評估，發(fā)現(xiàn)在海水中 Cr—Mo—A1鋼和 Cr—Mo—A1一 RE鋼具有良好的全浸耐蝕性。國內(nèi)生產(chǎn)的低合金耐海水腐蝕鋼基本上是引進了國外成熟的鋼種牌號，主要有：Cu—P—Ni系 Mariner(美國 )； Cr—Cu—Mo系的 Mariloy(日本 )； Cr—Al系的 APS(法國 )。寶鋼一期工程從日本新日鐵引進了 Mariloy G41和 Mariloy$50耐海水腐蝕鋼。鋼板樁 鋼 有冷彎薄壁輕型和熱軋型，由于前者有較大的加工、使用局限性，因而，熱軋鋼板樁 鋼 成為鋼板樁產(chǎn)品發(fā)展的主流。為進一步改進鋼材在海洋環(huán)境飛濺帶的耐腐蝕性能及可焊武漢科技大學本科畢業(yè)論文 3 性，寶鋼技術(shù)中心在充分借鑒日本耐海水腐蝕鋼成分特點的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化調(diào)整化學成分及合理采用熱軋軋制工藝技術(shù)，成功開發(fā)出了具有優(yōu)良耐海水腐蝕及焊接性能的耐海水腐蝕鋼種 Q345C—NHY3，現(xiàn)已于東海洋山港深水碼頭工程取得了良好的應(yīng)用實績。此外前人對鋼板樁 鋼中加入一些合金元素可以更進一步的提高其耐蝕性，增強鋼板樁 鋼的使用壽命。海內(nèi)外材料科研工作者對耐 蝕 鋼的研制和發(fā)展進行了大量研究，取得了 許多成果，但很多方面的研究還缺少系統(tǒng)性。 海水 大氣腐蝕的防護工作還有很多方面不能盡如人意。此外由于耐 蝕 鋼的價格較高，在市場競爭中依舊處于劣勢，這些都給耐 蝕 鋼的開發(fā)和使用帶來了很大困難 [46]。 鋼的海水腐蝕機制 海洋約占地球表面積的十分之七 。海水是自然界中數(shù)量最大，而且還具很強腐蝕性的天然電解質(zhì)。 近 年來海洋開發(fā)受到普遍重視，各種海上運輸工具、各種類型的艦艇 、海上采油平臺、開采和水下輸送及儲存設(shè)備、海岸設(shè)施等不斷增加，工業(yè)的發(fā)展使沿岸的污染增加，腐蝕問題也更為突出。所以研究和解決金屬材料的海水腐蝕問題，對于發(fā)展我國海運和海洋開發(fā)，以及海軍現(xiàn)代化建設(shè)具有重要意義。 海水的特性 海水中溶有大量的氯化鈉為主的鹽類，人們常把海水近似地看作為 3%或 %的NaCl 溶液。海水中含鹽量用鹽度或氯度來表示。鹽度是指 1000g 海水中溶解的固體鹽類物質(zhì)的總克數(shù)，而氯度是表示 1000g 海水中的氯離子克數(shù)，常用百分數(shù)或千分數(shù)作單位。通常先測定海水的氯度 (Cl‰ )，然后用經(jīng)驗公式推算得到鹽度 (S‰ )值，公式如下： S‰=‰ 正常海水的鹽度一般在 32%到 %之間變化，通常取鹽度 35‰ (相對的氯度為 19‰ )作為 海 洋 中 海水的鹽度的平均值。 海水中的氧含量是海水腐蝕的主要因素。在海面正常情況下，海水表面層被空氣飽和。表 11 為海水在標準大氣壓空氣飽和下的溶氧量，氧的濃度隨水溫變化大體在 (5～10)106范圍內(nèi)變化 [7]。 武漢科技大學本科畢業(yè)論文 4 表 11 海水在標準大氣壓空氣飽和下的溶氧量 氯度（ ‰ ） 0 5 10 15 20 鹽度（ ‰ ） 0 0 10 20 30 海水腐蝕的電化學過程 海水既然是典型的電解質(zhì)，因此電化學腐蝕的基本規(guī)律對于海水腐蝕是適用的。但從海水的特性出發(fā)，海水腐蝕的電化學過程也必然具有一系列特征 [8]： （ 1） 海 水腐蝕的陽極極化阻滯對于大多數(shù)金屬（例如鐵、鋼、鋅、銅等）是很 有用 的。海水腐蝕 是 由于海水 中的氯離子 等鹵素離子能阻礙和破壞金屬的鈍化，其破壞方式有 ： a) 破壞氧化 膜 ： 氯離子對氧化膜的滲透破壞作用以及對膠狀保護膜的解膠破壞作用 。 b) 吸附作用 ： 氯離子比某些鈍化劑更容易吸附。 c) 電場效應(yīng) ： 氯離子在金屬表面易形成絡(luò)合物，加速了金屬的陽極溶解 ， 氯絡(luò)合物的水解進一步降低了 PH 值。以上所有這些作用都能減少陽極極化阻滯，因此海水中的金屬腐蝕速度相當大。 但是近年來對耐海水鋼 的 銹 層分析表 明，在鋼中適當和適量的加入某些元素能形成致密、連續(xù)、粘附性好的 銹 層結(jié)構(gòu)，提高低合金鋼的耐海水腐蝕性能。由于氯離子破壞鈍化膜，所 以不銹鋼在海水中也遭到嚴重的局部腐蝕。只有極少數(shù)易鈍化金屬，如鈦、鋯、鈮、鉭等才能在海水中保持鈍態(tài)，具有顯著的陽極阻滯。 （ 2）海水腐蝕是氧化極化過程，它是腐蝕反應(yīng)的控制性環(huán)節(jié)。在海水的 PH 條件下，析氫反應(yīng)的平衡電位約為 。 Pb、 Zn、 Cu、 Ag 和 Au 等金屬在海水中不會形成析氫腐蝕。 Fe 在 PH=， Cr 在 PH= 以內(nèi)雖有可能進行析氫反應(yīng)，其速度也是很緩慢的。海水中的陰極過程主要是氧 去 極化： O2+2H2O+4e ? 4OH，反應(yīng)平衡電位約 為+。溶氧的還原反應(yīng)在 Cu、 Ag、 Ni 等金屬上比較容易進行，其次是 Fe 和 Cr。在Sn、 Al、 Zn 上過電位較大