鈣處理含鈦高強(qiáng)鋼中夾雜物的析出行為及其對(duì)點(diǎn)蝕的影響.pdf

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

2、出行為的影響，結(jié)果表明:
　　鈣處理含鈦高強(qiáng)鋼的夾雜物主要為球形的含鈦復(fù)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(kuò)散，從而促進(jìn)了TiN的異質(zhì)形核，增加了鋼中氮化物的數(shù)量。
　　當(dāng)Ti含量小于0.04％時(shí)，控制鋼中的N含量小于0.0018％，能有效減小TiN析出尺寸;當(dāng)Ti含量大于0.1％時(shí)，

3、鈦提高了鋼中細(xì)小氧化物數(shù)量，能使異質(zhì)形核TiN細(xì)小彌散分布，有助于降低大尺寸TiN夾雜的危害。
　　當(dāng)w(Ti)小于0.045％時(shí)，鋼中夾雜物為高熔點(diǎn)的Al2O3或MgAl2O4，易造成水口堵塞;當(dāng)w(Ti)大于0.106％時(shí)，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(diǎn)夾雜物改性為低熔點(diǎn)鋁酸鈣，降低水口堵塞風(fēng)險(xiǎn)。
　　(2)在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5％的NaCl溶液中，研究了不同Al、Ti及Ca含量對(duì)

4、Al-Ti脫氧Ca處理鋼的抗腐蝕性能影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn):
　　夾雜物是點(diǎn)蝕的重要誘發(fā)源，硫化物夾雜誘發(fā)點(diǎn)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(zhì)形核硫化物的細(xì)小彌散分布，降低了硫化物夾雜的點(diǎn)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(fù)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(dǎo)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(shí)驗(yàn)及理論計(jì)算，研究了不同類型夾雜物誘發(fā)點(diǎn)蝕機(jī)理及夾雜物尺寸、形貌、分布等特征對(duì)點(diǎn)蝕的影響，結(jié)果表明:
　　夾雜物的標(biāo)準(zhǔn)電極電位一般高于鐵基體，當(dāng)夾雜物與鐵基體組成腐蝕電池時(shí)，鐵基體會(huì)先發(fā)生溶解。但由于氧化物的導(dǎo)電性差，而硫化

6、物的導(dǎo)電性好，因此硫化物處的腐蝕電流更大，腐蝕更嚴(yán)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(duì)于同一夾雜物而言，點(diǎn)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(diǎn)蝕敏感性越低。
　　對(duì)于低腐蝕活性夾雜，其尺寸對(duì)點(diǎn)蝕影響不大;對(duì)于腐蝕活性夾雜，其尺寸越大，誘導(dǎo)點(diǎn)蝕及擴(kuò)展越嚴(yán)重。此外，簇狀分布的夾雜物比單獨(dú)的夾雜物誘發(fā)點(diǎn)