加入Cu对1470MPa级薄壁钢管在大气腐蚀下氢吸收和扩散的影响.pdfVIP

2015年第4期 现 代 冶 金 57 加入 Cu对 1470MPa级薄壁钢管在大气腐蚀下 氢吸收和扩散的影响 (日本)ShunsukeTOYODA 摘 要：对于高强钢当氢含量达到临界值时会导致氢脆，阐述了加入cu对钢在大气腐蚀条件下氢吸收和扩散的影 响，对 1470MPa级低碳马氏体薄壁钢管进行 了腐蚀试验，马氏体钢管含0．18％C，0．4％Si，1．5％Mn，0．15％Cu， 0．O1％Nb，与不含Cu钢管进行对比，由锈层的EPMA图结果知 ，Cu积聚在锈层与钢界面处，特别是在含0．15％Cu 钢管大气腐蚀试验 12年后的凹陷处底部更加明显，按照 X射线近角组织吸收(XANES)光谱，cu在锈层中的化合 价主要为+2价的Cu(O，OH，SO)，大气腐蚀试验后 ，0．15％Cu钢中平均和最大可扩散的氢含量低于无 Cu钢，不 扩散氢的数量大大高于可扩散的氢，根据扩散计算结果，氢的扩散非常快 ，长期腐蚀滞后作用对可扩散的氢含量影 响很小，此外，短期腐蚀滞后主要决定可扩散氢浓度。Shimizu报道了cu的化合价也可能为0和cu积聚对氢致裂 纹的抑制机理，在腐蚀试验过程中，锈层中的 Cu 离子可以在显微阴极处以金属 Cu的形式析出，结果作为氢的电 化学反应位置，显微阴极的活性降低，根据相对湿度和锈层中水浓缩及PH值，cu在析出物和cu离子之间交替选 择。 关键词：钢；马氏体；氢脆 ；吸氢；氢扩散 ；延迟断裂；腐蚀；铜；大气腐蚀 1 前言 溶液延迟断裂抗力的影响，也报道 了(a)浸入 0．1N 盐酸试验(b)5％NaC1水溶液循环腐蚀试验 (c)大气 集中研究了加入 Cu对钢在不同环境下耐腐蚀 腐蚀试验的延迟断裂抗力结果，彼此有很好的对应 的影响，Shiotani分析了沿海和工业区含 cu桥梁钢 性。近来在 HC1溶液中进行了渗氢试验和动态极化 形成的锈层，发现 Cu与S沉积在锈层较低部位的 检测，表明马氏体钢中加入 cu可强烈抑制渗氢电流 腐蚀凹陷处。Kimura用同步加速器辐射检测了锈 J，减小阴极电流 i和渗氢比J／i 层 中Cu的电子状态，报道了Cu不是在针铁矿 中取 本研究阐明了加人 cu对大气腐蚀条件下氢吸 代 Fe而是以纳米级尺寸的Cu—O与八面体连接中 收和扩散特性的影响，对 1470MPa级薄壁钢管进 的FeOOH相结合的形式存在，加入 cu使针铁矿显 行了大气腐蚀试验。 微组织细化降低腐蚀速度，但是，没有从电化学观点 解释这一现象。 2 试验 对于高强度钢，钢中氢吸收到临界值后不仅产 表 1表示用于大气腐蚀试验的 1470MPa级钢 生腐蚀还会产生氢脆，Omura表明在大气腐蚀条件 管的化学成分和抗拉强度，也就是原先报道的具有 下钢中吸氢取决于时间，Kushida报道含 Cu钢与不 相 同电阻的焊管，CuLC表示 0．15wt％Cu的含 Cu 含Cu钢相比有较小的腐蚀速度和较少的可扩散氢 钢 ，LC表