30CrMnSiNi2A钢在模拟油箱积水环境中的腐蚀行为研究.pdf

　８８　　　材料工程／２０１２年４期　３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢在模拟油箱　　积水环境中的腐蚀行为研究　Ｓｔｕｄｙ　Ｓｔｅｅｌｓ　　　　　　ｏｎＣｏｒｒｏｓｉｏｎＢｅｈａｖｉｏｒｏｆ３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ　　　　　　　ｉｎＳｉｍｕｌａｔｅｄＴａｎｋＷａｔｅｒＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　　　　　　　　　　　　黄颐，刘慧丛，朱立群，李卫平，刘建中，叶序斌　　　　　　　　　　　　　（１北京航空航天大学材料科学与工程学院空天材料与服役教育部　　　　　　　　　　　　重点实验室，北京１００１９１；２北京航空材料研究院，北京１０００９５）　　　　—　　　—　　　　　　ＨＵＡＮＧＹｉ，ＬＩＵＨｕｉｃｏｎｇ，ＺＨＵＩｉｑｕｎ。ＬＩＷｅｉｐｉｎｇ．．　　　　　　ＩＩＵＪｉａｎｚｈｏｎｇ。．ＹＥＸｕｂｉｎ。　　　　　　　　　　　　（１ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ（Ｍｉｎｉｓｔｒｙｏｆ　　　　　　　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ），ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｈａｎｇ　　　　　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９１，Ｃｈｉｎａ；２ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆ　　　ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９５，Ｃｈｉｎａ）　　　　　　　　　　　　　　　摘要：通过分析探讨腐蚀面积、腐蚀失重速率、模拟油箱积水中的溶解氧含量和ｐＨ值、材料表面腐蚀电位等变化，研究　　　　　　　　　　　　　了３ＯｃｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ高强钢在模拟油箱积水环境中的腐蚀行为。研究发现：３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ高强钢在模拟油箱积水中的　　　　　　　　　腐蚀可分为三个阶段：快速腐蚀阶段（Ｏ～２４ｈ），腐蚀面积小，腐蚀速率快；中速腐蚀阶段（２４～１６８ｈ），腐蚀面积大，腐蚀速　　　　　　　　　　　　率相对减慢；慢速腐蚀阶段（１６８￣４８０ｈ），发生全面腐蚀，腐蚀产物的大面积覆盖使得腐蚀速率缓慢。随着腐蚀的进行，　　　　　　　　　　　　　　模拟油箱积水中的溶解氧含量从开始的逐渐减少到保持稳定；ｐＨ值从开始的迅速增大到小幅度波动变化；腐蚀电位在　　　　　　　　　　　　　整个腐蚀过程中呈指数函数递减变化。另外，电化学交流阻抗谱和Ｔａｆｅｌ极化曲线测试结果表明，３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢在　　　　　　　　　　　　三个特征ｐＨ值处的腐蚀速率快慢为Ｖ＞＞Ｖ。。　　　　关键词：３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢；模拟油箱积水；腐蚀　　中图分类号：ＴＧ１７４．３１　　文献标识码：Ａ　———　文章编号：１００１４３８１（２０１２）０４００８８０６　　　　　　　　　　　　　　—　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆａｉｒｃｒａｆｔｔａｎｋｗａｔｅｒｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｂｅ　　　　　　　　　　　　　ｈａｖｉｏｒａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆ３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａｓｔｅｅｌｂｙｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｒｅａ，ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｍａｓｓｌＯＳＳｒａｔｅ，ｃｏｎｔｅｎｔ　　　　　　　　　　　—　　　　ｏｆｄｉｓｓｏｌｖｅｄｏｘｙｇｅｎａｎｄｐＨｉｎｓｉｍｕｌａｔｅｄｔａｎｋｗａｔｅｒ，ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌａｎｄＳＯ　　　　　　　　　　　　　　　　　—　ｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆ３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２ＡｓｔｅｅｌｉｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｔａｎｋＷａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｔｅｒｗａｓｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｈｒｅｅｓｔａｔｅｓ：ｒａｐｉｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｓｔａｇｅｃａｍｅｆｒｏｍＯｈｔｏ２４ｈｉｎｗｈｉｃｈｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｒｅａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｗａｓｓｍａｌｌａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅｗａｓｆａｓｔ：ｍｅｄｉｕｍｃｏｒｒｏｓｉｏｎｓｔａｇｅｃａｍｅｆｒｏｍ２４ｈｔｏ１６８ｈｉｎｗｈｉｃｈｍｏｓｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｏｆｔｈｅａｒｅａｗａｓｃｏｒｒｏｄｅｄａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅｓｌｏｗｅｄｄｏｗｎ；ｓｌｏｗｃｏｒｒｏｓｉｏｎｓｔａｇｅｃａｍｅｆｒｏｍ１６８ｈｔＯ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４８０ｈｉｎｗｈｉｃｈａｌｌｏｆｔｈｅａｒｅａｗａｓｃｏｒｒｏｄｅｄａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅｗａｓｓｌｏｗ．Ｗｉｔｈｔｉｍｅｇｏｉｎｇｏｎ．ｃｏｎｔｅｎｔ　　　　　　　　　　　　　　　　ｏｆｄｉｓｓｏｌｖｅｄｏｘｙｇｅｎｇｒａｄｕａｌｌｙｒｅｄｕｃｅｄａｔｆｉｒｓｔａｎｄｔｈｅｎｋｅｐｔｓｔｅａｄｙ；ｐＨｖａｌｕｅｒａｐｉｄｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄａｔｆｉｒｓｔ　　　　　　　　　　　　—　ａｎｄｔｈｅｎｆｌｕｃｔｕａｔｅｄｗｉｔｈｉｎａｎａｒｒｏｗｒａｎｇｅ；ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｃｈａｎｇｅｄａｓｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｆｕｎｃ　　　　　　　　　　　　　　　　ｔｉｏｎ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ。ＥＩＳａｎｄＴａｆｅｌｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅｏｆ３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ　　　　　　　　　　ｓｔｅｅｌａｔｔｈｒｅｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｐＨ（４．２，４．８，５．２）ｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｐＨｖａｌｕｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．　　　　　　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａｓｔｅｅｌ；ｓｉｍｕｌａｔｅｄｔａｎｋｗａｔｅｒ；ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　腐蚀和疲劳是航空结构材料的主要损伤形式，它　　　　　　　　　　　　　　　们的共同作用影响使用寿命，严重威胁航空材料的结　　　　构安全可靠性，甚至成为导致飞行故障及灾难的重要　　　　原因。腐蚀环境加速疲劳裂纹扩展源形成及裂纹　　　　的扩展，进而降低结构材料的抗疲劳性能。　　　　　　　　　　　　　　　　　　研究表明，油箱舱是飞机易发生腐蚀的结构部　　　　　　　　　　　　位之一，这是由于外部雨水（或雪、雾、霜、露等）和飞机　　　　　　　　　　　　　　　　　内部形成的冷凝水在油箱内积存，这些积水中含有较　　　多的氯离子和微量硫酸根离子，都是强腐蚀介质，是构　　　　　　　　　　成飞机结构材料发生腐蚀的重要条件之一。　　　　　３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢在模拟油箱积水环境中的腐蚀行为研究　８９　　　　　　　　　　　　　　　　油箱舱的主要结构材料是铝合金和高强钢（连接　　　　　　　　　　　　　　部分）。有些情况下，积水不只在油箱内积存，很多开　　　　　　　　　　　口向上的槽底、各底舱和货仓的底部、各种狭缝部位和　　　　　　　　　　　　　　　死角也极易积水，高强钢＿５因其具有高强度、高韧性等　　　　　　　　　　　　　　　　　优异的力学性能，以及良好的加工性能而广泛用于这　些结构的连接中。关于铝合金材料在油箱积水环境中　　　的腐蚀行为已有一些研究报道ｌ＿４］，然而，对于油箱内易　　　　发生腐蚀的位置，尤其是高强钢自攻螺钉、固定螺钉、　　　　　　　　　　　　连接螺栓等腐蚀行为的研究不够全面。高强钢螺栓表　　　　　　　　　　　　　　　面有电镀层，但是装配过程可能导致表面镀层损伤而　　　　　　　　　　　　出现基体的裸露，高强钢基体对腐蚀环境相当敏感，易　　　发生腐蚀。因此，研究模拟油箱积水环境下高强钢材　　料的腐蚀行为，不仅为以后此类研究提供了参考依据，　　　　　　　　　　而且具有重要的理论意义和工程实践意义。　　　　　本工作以高强钢３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ为对象，通过腐　　　　　　　　　　　　　　　　　　　蚀损伤面积、失重速率、模拟油箱积水中的溶解氧含　　　　　量、ｐＨ值和材料表面腐蚀电位等参数的变化，探讨其　　　　　　　　在模拟油箱积水环境中的腐蚀特征和腐蚀规律，为　　３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ高强钢构件在油箱积水腐蚀环境中的　安全使用提供依据。　　　１实验方法　　　　　　　　　　　　实验材料为３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ高强钢，试样形状为　　　　　　　圆片状，直径为４ｃｍ，厚度为３ｍｍ。　　　　　　　　　　　　　　　　　　对油箱积水水样进行成分分析，发现积水中　　　　　含有较多数量的Ｃ１、微量的ＳＯ：、以及多种金属离　　　　　　　　　　　　　　　　　子（主要有Ｃｄ，Ｎａ，Ｃａ，Ｍｇ等）。实验选择的　　　　　　　　　　　　　　　　　　模拟油箱积水成分如表１所示，溶液初始ｐＨ值　　为４．２。　　　　表１油箱积水介质成分　　　　　　　Ｔａｂｌｅ１Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｔａｎｋｗａｔｅｒ　　—　　根据ＧＪＢ１９９７９４中对腐蚀实验条件的规定，温度控制为（２５±℃　　　２），面容比（腐蚀介质体积和试样面　　　　　　积的比值）为２０ｍＬ／ｃｍ。　　　　　　　　　　　　　将３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ高强钢试样置入玻璃容器中。　　　　在试样腐蚀过程中，每２４ｈ测量模拟油箱积水中的溶　　　　　　　解氧含量、ｐＨ值和试样的腐蚀电位（初始１２ｈ内，每　　　２ｈ测量一次），其测量仪器分别为ＹＳＩＤＯ２００溶解氧　　　　　　　　测定仪，ＰＨＳ一２５数字酸度计和ＴＤ１９１５型交直流数字　　　电压表。　—　观察不同腐蚀时间材料的宏观腐蚀形貌，用Ｍａｔ　　　ｌａｂ软件对腐蚀形貌图像进行二值化处理，得出灰度图　　　　　　　　　　　　像并统计腐蚀损伤面积。二值化是数字图像处理中一　　　　　　　　　　　　　　　项最基本的变换方法，通过非零取一、固定阈值、双固　　　　　定阈值等不同的阈值化变换方法，使一幅灰度图变成　　　　　黑白二值图像，将所需的目标部分从复杂的图像背景　　　中脱离出来，以便于统计分析。高强钢材料腐蚀形貌　　图像中腐蚀部分的灰度值较大，而其他部分灰度值较　　　　　　　　　　　　　　　　小，因此本文采用固定阈值法处理使腐蚀损伤部分分　　　　　　　　　　离出来，二值图像中黑色区域为腐蚀部分，白色区域为　　　　　　未腐蚀的材料表面。　　　　电化学测试在三电极体系中进行，电解液为不同　　　　　　　　　　　ｐＨ值（４．２，４．８，５．２）的模拟油箱积水，参比电极为饱　　　　　　　　　　　　　　和甘汞电极（ＳＣＥ），辅助电极为铂片。电化学测试使　　　　用的仪器为ＣＨＩ６０４Ａ电化学工作站。交流阻抗测试　　　　　　　　　　　的激励信号幅值为５ｍＶ，频率范围为０．００１Ｈｚ～　　　　　　　　　　　　１００ｋＨｚ。Ｔａｆｅｌ极化曲线测试扫描速率为２０ｍＶ・　　　　ｍｉｎ，扫描电位区间为［一０．３，一０．７Ｖ］。　　　　　　２结果与讨论　　　　　　　　　　　　　　实验发现３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢在模拟油箱积水环　　　境中很容易发生腐蚀。实际上在腐蚀过程中材料的腐　　　蚀面积、腐蚀失重速率、腐蚀介质中的溶解氧含量、ｐＨ　　　　　　值和腐蚀电位等都会随时间发生关联变化，从而反映　　　　出材料的腐蚀特性。　　　　　２．１腐蚀面积　　　　　　　　　　　图１为高强钢试样腐蚀不同时间的灰度图像。从　　　　　　　　　　　　图１（ａ）可以看出，３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢在２ｈ内就发生　　　　　了明显的局部腐蚀现象；图１（ｃ）为腐蚀１２０ｈ的灰度　　　　　　　　　　　　　　　图像，试样表面已经形成较大面积的腐蚀；图１（ｆ）为　　　　腐蚀４８０ｈ的灰度图像，试样遭受全面腐蚀。　　　　　　　　　　　　　　试样浸泡初期，模拟油箱积水中较多数量的ＣＩ－　　　　　　　　　　　　　　　　　　在高强钢表面不均匀吸附，导致其表面钝化膜不均匀　　　　　　　　破坏，使３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢处于活性溶解状态，加速　　　　了材料的局部腐蚀；蚀孔形成之后，Ｃ１在蚀孔内起到　　　　　　　　催化作用＿６］，加速了腐蚀过程。　　　　　３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢在模拟油箱积水环境中的腐蚀行为研究　９１　　　　　随时间的变化曲线。可以看出，模拟油箱积水中的初　　　始溶解氧含量为９．３０ｍｇ／Ｌ。在腐蚀初期和中期（Ｏ～　　　　　　　　　　１６８ｈ），溶解氧含量逐渐减少，减少了１．８５ｍｇ／Ｌ，特别　　是腐蚀初期（０～２４ｈ），曲线急剧下降，变化速率较快；　　　　　　　　　　　腐蚀后期（１６８￣４８ｏｈ），氧含量的变化趋于平稳，平稳　　　值为７．２３ｍｇ／Ｌ。　＝．、∞　　　曼　昌　呈　宝　善‘　ｇ　詈　８　　　　　　图４模拟油箱积水中的溶解氧含量随时间的变化曲线　　　　　　　　　Ｆｉｇ．４Ｃｏｎｔｅｎｔｏｆｄｉｓｓｏｌｖｅｄｏｘｙｇｅｎｉｎｓｉｍｕｌａｔｅｄ　　　　　　　ｔａｎｋｗａｔｅｒｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｅｒｉｏｄｓｏｆｔｉｍｅ　　这是由于开始时腐蚀过程的快速进行消耗了溶液　　　　　　中较多的氧气，生成了大量腐蚀产物，覆盖在试样表　　　面，阻碍氧的扩散，使其反应速率减慢，耗氧量逐渐减　　　　　少直至基本不变。　　　　　　图５为ｐＨ值随时间的变化曲线。可知，模拟油　　　　　　　　箱积水中的初始ｐＨ值为４．２。在腐蚀初期和中期　　　　　（０Ｈ１６８ｈ），ｐＨ值逐渐增大到５．２，特别是腐蚀初期　　　　　　　　　　　　　（ｏ￣２４ｈ），曲线以近似９０。直线上升，ｐＨ值增大到　　　　４．８；腐蚀后期（１６８～４８０ｈ），ｐＨ值曲线在ｐＨ一５上　　　下波动。　　　　　　　图５模拟油箱积水中的ｐＨ值随时间的变化曲线　　　　　　　　　　　　Ｆｉｇ．５ｐＨｉｎｓｉｍｕｌａｔｅｄｔａｎｋｗａｔｅｒｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｅｒｉｏｄｓｏｆｔｉｍｅ　　　　　　　　　　腐蚀初期和中期，腐蚀电池的阴极反应生成了　　０Ｈ一，导致溶液的酸性减弱；在腐蚀后期，ＦｅＯ（ＯＨ）　　　　　　　　　　　　　　与Ｆｅ。Ｏ之间存在相互转化］，引起了溶液中ＯＨ一　　　　　　　　　　　　含量的变化，因此导致ｐＨ值小幅度波动。　　　　　　　　　　图６为腐蚀电位随时间的变化曲线。　毫　专　营　要　呈　８　　Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｔｉｍｅ｜ｈ　　　　图６３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢的腐蚀电位随时间的变化曲线　　　　　　　Ｆｉｇ．６Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆ３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ　　　　　　ｓｔｅｅｌｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｅｒｉｏｄｓｏｆｔｉｍｅ　　　　　　　　　　　由图６可知，３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢的初始电位为一　　　　４８５ｍＶ，稳态电位为一６２９ｍＶ，其腐蚀电位呈现指　　　　　数函数变化的趋势，对其进行指数衰减拟合，得出腐蚀　　　　　　　电位随时间变化的函数：　—　　　　　ＥＡｌ・ｅｘｐ（一ｔｉｔ１）＋Ａ２・ｅｘｐ（一ｔ／ｔ２）＋Ｙｏ　（１）　　　　　　式中：Ｅ为腐蚀电位（ｍＶ）；ｔ为时间（ｈ）；Ａ，Ａ，ｔ，ｔ，　　　　　Ｙ。分别为拟合时的回归系数，Ａ一６０．８，Ａ。一８９．０，—　—　　　　ｔ１１８３．５，ｔ２８．９，Ｙｏ一一６３４．３。　　　　　　可以看出，高强钢的腐蚀电位逐渐降低，并没有出　　　　　现较大的波动，说明３ＯＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢在模拟油箱积　　　水环境中的钝化能力较弱［１。当其浸泡在溶液中时，　　钝化膜容易遭到破坏而建立起活化一钝化腐蚀电池，腐　　蚀在整个表面上进行，表面生成一层腐蚀产物（锈层），　　　　　　　　　　　　　　　腐蚀状态较易达到稳定，介质环境因素的变化对它的　腐蚀状态影响较小。　　　　　　　２．４交流阻抗谱和Ｔａｆｅｌ极化曲线　　　　在腐蚀浸泡实验中，溶液ｐＨ值的变化有三个特　　　　　　　　　　　　征值：４．２（初始），４．８（变化速度转折点），５．２（最大）。　　　　　　　　　　图７为３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢在不同ｐＨ值模拟油箱积水　　　　中的交流阻抗谱。每个阻抗谱均有两个容抗弧，第一　　　　个小容抗弧为对电极表面的容抗［１。第二个大容抗　　　　　弧为工作电极的容抗弧，这些容抗弧都并非严格的半　　　　　　　　　　　　　　圆而是略有偏离，这可能是在溶液和工作电极的界面　　　　　　存在弥散效应的原因口。从图中可以明显看出，三种　　　　　　　　　　ｐＨ值条件下容抗弧半径的大小为ｒ．。＞ｒ４＿。＞ｒ．。　　　对实验结果用ＺＳｉｍｐＷｉｎ软件进行拟合，得到的等效　　　　　　　　　　ＯＯＯＯＯＯＯＯＯＯ　　　　　　　踟彤螂枷锏　　　　３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢在模拟油箱积水环境中的腐蚀行为研究　９３　９９　：　．—／　　　　ｌ，／●　　　／　　ＳｂｗＣＯ／ＴＯｓｉｏｎⅢ　ｓｔａｇｅ　　Ⅱ　　　’　Ｕｌ￥１ａｇ￣Ｖ：２８ｘ１０ｒａｇ／　　：：：：　（ｃｒａ￣＿ｈ１　Ⅱ　　　Ｃ：ｔｅｄｔｏ朗ｄｖ　　　　　　Ｖ：２４３１０３ｍｇ／：ｄｅｃｌｃａｓ￣ｇｒａｄｕａｌｌｙｐＨ：ｆｌｕｃｔｔｔａｔ￣　ｍ２＿ｈ、　　ｐ；ｌ：ｉｎｃｒｅａｓｅｇｒａｄｕａｌｌｙ　　Ｅ：ｄｅｃｒｅａｓｅａｓ　ｅｘｐｏｎｅｒ￣ａｌｆｉｍｃｔｉｏｎ　高　　　　鬈ｅｘ￣ｏｎｅｒａｉＭｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｔ｜ｈ　　　　　　　　图１０３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢在模拟油箱积水中的腐蚀模型　　　　　　　　　Ｆｉｇ．１ＯＣｏｒｒｏｓｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆ３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａｓｔｅｅｌ　　　　ｉｎｓｉｍｕｌａｔｅｄｔａｎｋｗａｔｅｒ　　　　蚀速率的加快，导致腐蚀电位逐渐下降。电化学测试　　　　　　　　　　　　　　　结果表明，３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢在模拟油箱积水ｐＨ一　　　　　　　　　　　　　　　　４．２时阻抗值小，腐蚀电流密度大，耐蚀性差，腐蚀速　　　　　　　　　　率快；中速腐蚀阶段（２４～１６８ｈ）：腐蚀面积扩大到　　　　　　　　　　　　　　　７８，平均失重速率为１０．１Ｘ１０ｍｇ／（ｃｍ・ｈ），腐　　　　蚀速率相对前一阶段减慢。在这一阶段，阳极氧化反　　　　　　　　　　　　　　　　应继续发生，Ｆｅ（ＯＨ）被氧化生成较疏松的ＦｅＯ　　　　　　　　　（ＯＨ），溶解氧含量以较慢速率减少至７．１８ｍｇ／Ｌ。阴　　　　　　　　　　　　　　　极反应生成较少的ＯＨ一，ｐＨ从４．８开始逐渐增大；　　　　　　　　　　　　　　　　　疏松腐蚀产物的生成使得材料表面呈松散状态，腐蚀　　　　　　　　　　　　　　　电位继续下降。电化学测试结果表明，　　　　　　　　　　　３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢在ｐＨ一４．８时阻抗值较小，腐蚀电　　　　　　　　　　　　流密度较大，腐蚀速率较快；慢速腐蚀阶段（１６８～　　　　　　　　　　　４８０ｈ）：腐蚀面积达９９％，平均失重速率为２．８×　１Ｏ　　　ｒａｇ／（ｃｍ。・ｈ），腐蚀速率缓慢。在这一阶段，材料表面　　　　　　　　　　　缺氧，外层吸氧反应缓慢，模拟油箱积水中的氧含量维　　　　　　　　　　　持在７．２３ｍｇ／Ｌ左右。内层Ｆｅ抖以ＦｅＯ的形式生成　　　　　　致密腐蚀产物Ｆｅ。Ｏ，由于ＦｅＯ（ＯＨ）与Ｆｅ。Ｏ之间存　　　　　　　　　　　　　　　在相互转化，使得溶液中ＯＨ一的含量发生变化，导致　　　　ｐＨ值小幅度波动。腐蚀电位下降趋势减弱并趋于稳　　　　　　　　　　　　　　　　定，稳态电位为一６２９ｍＶ。电化学测试结果表明，　　　　　　　　３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢在ｐＨ一５．２时腐蚀电流密度较ｐＨ　　　一４．２时下降了一个数量级，腐蚀速率慢。　　　３结论　　　　　　　　　　　　　（１）３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ高强钢在模拟油箱积水中的　　　　　　腐蚀分为三个阶段：快速腐蚀阶段（０～２４ｈ），腐蚀面　　　　　　　　　　　　　　　　　　积很小，但腐蚀失重速率很快；中速腐蚀阶段（２４～　　　　　１６８ｈ），发生了大面积腐蚀，腐蚀失重速率相对减慢；　　　慢速腐蚀阶段（１９２～４８０ｈ），遭受全面腐蚀，腐蚀失重　　　速率缓慢。　　　　（２）模拟油箱积水中的溶解氧含量在快速腐蚀和　　　中速腐蚀阶段逐渐减少，慢速腐蚀阶段基本稳定，平稳　　　　　　　　　　　　值为７．２３ｍｇ／Ｌ；ｐＨ值在快速腐蚀和中速腐蚀阶段显　　　　　　　　　　　　　　著增大，慢速腐蚀阶段在ｐＨ一５上下波动；高强钢的　　　　腐蚀电位在整个腐蚀过程中呈指数函数递减变化，稳　　　态电位为一６２９ｍＶ。　　　（３）电化学交流阻抗谱和Ｔａｆｅｌ极化曲线测试结　　　　　　　　　　　　　　果表明，３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢在三个特征ｐＨ值处的腐　　　　　　　　　　　蚀速率快慢依次为．＞Ｖ。＞。。　　参考文献　　　　　　　［１］ＫＥＲＭＡＮＩＤＩＳＡＬＴＨ，ＰＥＴＲ０ＹＩＡＮＮ１ｓＰＶ，ＰＡＮＴＥＬＡＫＩｓ　　　　　　　　　　　　ＳＰＧ，ｅｔａ１．Ｆａｔｉｇｕｅａｎｄｄａｍａｇｅｔｏｌｅｒａｎｃｅｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｃｏｒｒｏｄｅｄ　　　　　　　　２０２４Ｔ８５１ａｉｒｃｒａｆｔａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙＥＪ］．ＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄＡｐｐｌｉｅｄ　　—　　ＦｒａｃｔｕｒｅＭｅｃｈａｎｉｃｓ，２００５，４３（１）：１２１１３２．　　　　　　　　　　—　ＥｅｌＷＡＮＨＩＬＬＲＪＨ．Ａｉｒｃｒａｆｔｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄｆａｔｉｇｕｅｄａｍａｇｅａｓｓｅｓｓ　　　　　　ｍｅｎｔ［Ｒ］．Ａｍｓｔｅｒｄａｍ：ＮＬＲＴｅｃｈｎｉｃａｌＰｕｂｌｉｃａｔｉｏｎＴＰ９４４０１Ｌ，　１９９４．　　　　　　　　　　　［３］ＷＥＩＲＰ．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｆａｔｉｇｕｅｏｆａｉｒｆｒａｍｅｍａｔｅｒｉａｌｓ　［Ｒ］．ｈｔｔｐ：／／ｈａｎｄｌｅ．ｄｔｉｃ．ｍｉｌ／１００．２／ＡＤＡ３８２７６１．　　　　　　　　　　［４］张栋．飞机结构的腐蚀和腐蚀控制ｒＭ］．北京：国防工业出版社，—　　１９９３．６４７１．　　　　　　　　　　　　ｒ－ｓ］朱Ｅｌ彰，卢亚轩．耐热钢和高温合金［Ｍ］．北京：北京化学工业出　　版社，１９９５．　　　　　—　　　　［６］ＧＡＮＹａｎｇ，ＬＩＹｉｎｇ，ＬＩＮＨａｉｃｈａｏ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅ　　　　　　　　　　ｌｏｃａｌｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆｌｏｗａｌｌｏｙｓｔｅｅｌｓｉｎ３．５ＮａＣ１［Ｊ］．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ—　　Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００１，４３（３）：３９７４ｌ１．　　　　　　　　　　［７２刘建华，尚海波，陶斌武，等．ＯＣｒｌ８Ｎｉ５和ＡＦ１４１０高强度钢的腐　—　蚀行为研究［Ｊ］．材料工程，２００４，（８）：２９３１．　　　　　　　　Ｅ８］ＬＩＵＨｕｉ，ＷＥＩＹｕ，ＳＵＮＹｕ－ｈａｎ．Ｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｆｒｏｍ　　　　Ⅱ　　　　　ｆｅｒｒｉｈｙｄｒｉｔｅｔｏｈｅｍａｔｉｔｅｗｈｅｎＦｅ（）ｕｓｅｄａｓａｃａｔａｌｙｓｔ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ　　—　ＭｏｌｅｃｕｌａｒＣａｔａｌｙｓｉｓＡ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ，２００５。２２６（１）：１３５１４０．　　　　　　　　　　［９］陈惠玲，魏雨．一种碳钢在模拟潮湿环境中腐蚀机理的探讨［刀．　—　腐蚀科学与防护技术，２００６，４（１８）：２５５２５７．　　　　　　［１Ｏ］ＴＡＭＡＵＲＡＹ，ＩＴＯＫ，ＫＡＴＳＵＲＡＴ．Ｄａｌｔｏｎｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　　　　　　　　　ｏｆＴ－ＦｅＯ（ＯＨ）ｔｏＦｅ３０４ｂｙａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｉｒｏｎ（１Ｉ）ｉｏｎｏｎ７－ＦｅＯ　　　—　（ＯＨ）Ｉ－Ｊ］．ＪＣｈｅｍＳｏｃ，ＤａｌｔｏｎＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ，１９８３，（２）：１８９　１９４．　　　　　　　　　　２１１］黄桂桥．金属在海水中的腐蚀电位研究ＥＪ］．腐蚀与防护，２０００，—　　２ｌ（１）：８１１．　　　　　　　　　　［１２］吴坤湖，李卫平，刘慧丛，等．模拟地热水环境中３０４不锈钢管材　　　　　　　　　　　　　　　　　的结垢与腐蚀电化学行为［Ｊ］．北京科技大学学报，２００９，３１—　　（１０）：１２６３１２６９．　　　　　　　　［１８郭昊，杜翠薇，李晓刚，等．Ｘ７０钢在碳酸氢钠溶液中的腐蚀行为　—　研究口］．装备环境工程，２００７，４（３）：４０４４．　　　　收稿日期：２Ｏｌ】一Ｏ６一Ｏ８；修订日期：２０１１－１２－２１　　　　　　　　　作者简介：黄颐（１９８６一），女，硕士研究生，主要从事腐蚀与防护研究，—　　Ｅｍａｉｌ：ｈｕａｎｇｙｉ＠ｒｏｓｅ．ｂｕａａ．ｅｄｕ．ａｎ　　　　　　　　　通讯作者：朱立群（１９５５一），男，教授，从事腐蚀与防护研究，联系地址：　　　　　　　　　　　　　　　　—　北京航空航天大学材料科学与工程学院（１００１９１Ｅｍａｉｌ：ｚｈｕｌｑ＠　ｂｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎ