鈣處理含鈦高強鋼中夾雜物的析出行為及其對點蝕的影響.pdf

1、高強度耐蝕海工結構用鋼是保證海洋資源開發(fā)、海洋國防建設的基礎，在高濕、高氯離子的腐蝕環(huán)境下，夾雜物誘發(fā)的點蝕嚴重威脅著海洋工程結構的安全穩(wěn)定運行。本研究采用以鈦代鈮的低成本合金化思路，并結合鈣處理工藝調控鋼中夾雜物的特征，提高含鈦高強鋼的可澆性及其耐點蝕性能，為低成本含鈦高強耐腐蝕結構鋼的開發(fā)與生產提供理論基礎。主要研究結果如下:
　　(1)研究了不同鈦含量(w(Ti):0.032％～0.153％)對含鈦高強鋼中夾雜物的特征以及析

2、出行為的影響，結果表明:
　　鈣處理含鈦高強鋼的夾雜物主要為球形的含鈦復合夾雜物(Al-Ti-Mg-Ca-(Mn)-O-(S))和方形的氮化鈦。隨著鈦含量的增加，鋼中夾雜物數(shù)量明顯增加，平均尺寸稍微增加。夾雜物中的Ti能被鈣還原，并逐漸向夾雜物表面擴散，從而促進了TiN的異質形核，增加了鋼中氮化物的數(shù)量。
　　當Ti含量小于0.04％時，控制鋼中的N含量小于0.0018％，能有效減小TiN析出尺寸;當Ti含量大于0.1％時，

3、鈦提高了鋼中細小氧化物數(shù)量，能使異質形核TiN細小彌散分布，有助于降低大尺寸TiN夾雜的危害。
　　當w(Ti)小于0.045％時，鋼中夾雜物為高熔點的Al2O3或MgAl2O4，易造成水口堵塞;當w(Ti)大于0.106％時，鋼中夾雜物為液態(tài)的TiAl2O5，容易上浮去除。鈣處理能使含鈦鋼中的高熔點夾雜物改性為低熔點鋁酸鈣，降低水口堵塞風險。
　　(2)在質量分數(shù)為3.5％的NaCl溶液中，研究了不同Al、Ti及Ca含量對

4、Al-Ti脫氧Ca處理鋼的抗腐蝕性能影響，結果發(fā)現(xiàn):
　　夾雜物是點蝕的重要誘發(fā)源，硫化物夾雜誘發(fā)點蝕能力高于其他夾雜物。隨著鋁含量降低(從0.026％降至0.008％)，鋼中夾雜物數(shù)量增加、尺寸減小，有助于異質形核硫化物的細小彌散分布，降低了硫化物夾雜的點蝕敏感性，有利于提高鋼的抗腐蝕性能。
　　隨著鈦含量增加(從0.106％增至0.153％)，復合氧化物夾雜中的鈦含量及氮化物數(shù)量增加，使鋼的自腐蝕電位增加、自腐蝕電流減小

5、，鋼的抗腐蝕性能提高。
　　隨著鈣含量的增加(從0.0017％增至0.0039％)，夾雜物中TiOx含量減少，CaO含量增加，導致夾雜物的腐蝕敏感性增加，降低了鋼的抗腐蝕性能。
　　(3)通過腐蝕實驗及理論計算，研究了不同類型夾雜物誘發(fā)點蝕機理及夾雜物尺寸、形貌、分布等特征對點蝕的影響，結果表明:
　　夾雜物的標準電極電位一般高于鐵基體，當夾雜物與鐵基體組成腐蝕電池時，鐵基體會先發(fā)生溶解。但由于氧化物的導電性差，而硫化

6、物的導電性好，因此硫化物處的腐蝕電流更大，腐蝕更嚴重。
　　氧化鋁夾雜被鈣改性程度越高，夾雜物的硫容量越高，提高了夾雜物的腐蝕活性，因此低鈣處理鋼中的夾雜物的腐蝕活性較低。
　　對于同一夾雜物而言，點蝕優(yōu)先發(fā)生在曲率半徑較小的區(qū)域，因此夾雜物的形貌越趨近于球形，其點蝕敏感性越低。
　　對于低腐蝕活性夾雜，其尺寸對點蝕影響不大;對于腐蝕活性夾雜，其尺寸越大，誘導點蝕及擴展越嚴重。此外，簇狀分布的夾雜物比單獨的夾雜物誘發(fā)點