高濕熱海洋環(huán)境低合金結(jié)構(gòu)鋼腐蝕研究進展
周乃鵬1，佘昌蓮2，柴鋒1，羅小兵1，李健1
(1. 鋼鐵研究總院有限公司工程用鋼研究所， 北京 100081；2. 中科信工程咨詢(北京)有限責任公司， 北京 100039)
摘要：21世紀是海洋的世紀，發(fā)展海洋工程材料、建設海洋工程強國是推進和實施國家海洋戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。南海是中國海上戰(zhàn)略要地，也是建設“海上絲綢之路”十分突出的戰(zhàn)略支點，具有重要的戰(zhàn)略意義。南海海洋環(huán)境是一個復雜多變的環(huán)境，不同的海域、不同的腐蝕區(qū)域、不同的材料所對應的腐蝕行為與機理都不盡相同。而南海高溫、高濕的極端環(huán)境相較其他海域更為惡劣，對材料的腐蝕行為具有較大的影響，對低合金結(jié)構(gòu)用鋼的壽命和可靠性提出了更高要求，對于高濕熱海洋環(huán)境下低合金船體結(jié)構(gòu)用鋼研究的重要性日益凸顯。主要介紹了南海高濕熱環(huán)境下船體結(jié)構(gòu)用鋼的耐蝕性評價方法與耐蝕性改進方法。耐蝕性評價方法包括以周浸試驗為主的模擬腐蝕加速試驗與相關性分析，提出了目前針對南海高濕熱環(huán)境的模擬腐蝕加速試驗在腐蝕介質(zhì)、溫度、濕度、試樣尺寸等試驗參數(shù)設置不統(tǒng)一的問題，闡述了灰關聯(lián)度分析法、秩相關系數(shù)法及神經(jīng)網(wǎng)絡模型等相關性分析方法。耐蝕性改進方法包括合金成分優(yōu)化、夾雜物改性與組織調(diào)控等，總結(jié)了Ni、Cr、Cu、Sb、Sn等耐蝕合金元素在高濕熱環(huán)境下對材料腐蝕行為的影響及作用效果，提出了夾雜物改性方法與微觀組織調(diào)控在南海環(huán)境應用的可能性。為高濕熱海洋環(huán)境船體結(jié)構(gòu)用鋼的后續(xù)研究和實際應用提供參考。
關鍵詞：船體結(jié)構(gòu)用鋼； 高濕熱； 海洋環(huán)境； 耐蝕性； 低合金鋼
1 引言
21世紀是海洋的世紀，發(fā)展海洋工程材料，建設海洋工程強國是推進和實施國家海洋戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。21世紀以來，中國海洋工程材料制造業(yè)取得了長足進步，特別是低合金船體結(jié)構(gòu)材料具備了較好的發(fā)展基礎，但是隨之而來，材料腐蝕的問題日趨嚴重。隨著中國“一帶一路”合作倡議與海洋戰(zhàn)略的發(fā)展，南海的意義日益凸顯。南海終年高溫、雨量充沛、季風明顯，是典型的高濕熱海洋環(huán)境，這種“高溫、高濕、高鹽、高輻照”的腐蝕條件會加劇船體結(jié)構(gòu)用鋼的腐蝕，根據(jù)ISO 9223標準，西沙地區(qū)的大氣腐蝕性超過了最高級C5級。
海洋環(huán)境腐蝕是世界各國面臨的共性問題，國內(nèi)外均開展了相關研究工作。美國對具有耐海洋飛濺性能的鋼板樁進行開發(fā)，在耐蝕性、經(jīng)濟性等方面開展了詳細研究并成功研發(fā)了Ni-Cu-P系“Mariner”鋼。日本為了控制生產(chǎn)成本將鎳替換為鉻，為了進一步提高耐蝕性考慮了Ni-Cu-P和鉻以外的合金元素如Al、Mo、Nb等對耐蝕性的影響，開發(fā)了Cu-Cr-Al系“Mariloy”鋼。中國也結(jié)合國內(nèi)資源優(yōu)勢，形成了P-V系、Cu-P系、Cr-Mo-Al系等不同合金體系的耐海水鋼。但由于起步較晚，中國的耐蝕鋼研究數(shù)據(jù)還相對匱乏，針對南海高濕熱環(huán)境船體結(jié)構(gòu)用鋼的相關腐蝕數(shù)據(jù)與腐蝕研究更是不足。因此，亟需開展適用于南海極端環(huán)境的高耐蝕船體結(jié)構(gòu)用鋼材料開發(fā)，而南海高濕熱海洋環(huán)境下船體結(jié)構(gòu)用鋼的耐蝕性評價方法研究與耐蝕性改進方法研究對其具有重要意義。
2 精選圖表
3 結(jié)論
本文從耐蝕性評價方法與耐蝕性改進方法2個方面對高濕熱環(huán)境低合金結(jié)構(gòu)鋼的腐蝕研究進展進行了總結(jié)。評價方法主要包括模擬腐蝕加速試驗方法與相關性研究，改進方法主要包括合金元素設計、夾雜物改性與組織調(diào)控。目前，針對南海高濕熱環(huán)境的模擬腐蝕加速試驗還存在著試驗參數(shù)不一致的問題，這就導致難以進行材料耐蝕性的快速表征與相關研究間的比較分析。而針對南海高濕熱環(huán)境下的耐蝕性改進方法研究涉及的鋼種較少，針對的腐蝕位置較為單一，同時有關各種改進方法的研究相對孤立，缺乏共性研究。隨著中國南海海域的重要性日益凸顯，適用于南海高濕熱環(huán)境的高耐蝕船體結(jié)構(gòu)用鋼將迎來快速發(fā)展。在可預見的未來，評價體系標準化、合金設計系統(tǒng)化、耐蝕性改進手段共性化將成為南海高濕熱環(huán)境船體結(jié)構(gòu)用鋼的研究發(fā)展趨勢。
