文摘

本研究旨在研究碳和风化钢的腐蚀速率由于暴露在三个城市接触网站和碳钢的腐蚀产物的特点在仰光,缅甸。ISO 9223标准被用来分类大气的腐蚀攻击性。有一个高水平的时间的湿度(拖)类 在南方, 在缅甸的核心部分。在最近曝光网站在缅甸,大气杂质很低,所以碳和风化钢的腐蚀速率主要由牵引。测试网站的腐蚀速率属于ISO C2一类。看来腐蚀动力学可以很好地适用于功率模型,自相关系数高。各种形态的腐蚀产物包括球状,花,和桑迪纤铁矿出现在暴露的早期阶段。拖的时间越长条件导致纤铁矿的形成和针铁矿。针铁矿产品的增长碳钢九个月曝光后被发现。

1。介绍

缅甸位于热带;因此,大气条件高温度和湿度通过每年导致很长一段时间内的湿度(拖)。此外,强降雨超过200英寸(5080毫米)测量在雨季期间,特别是在沿海地区。此外,这个国家拥有海岸线长约2300公里,沿海地区和高氯浓度发现由于航空机载高盐度来自孟加拉湾。此外,缅甸是一个发展中国家这意味着空气污染是成长与发展的工业活动。这些事实影响显著降低材料的大气腐蚀。

在缅甸大气腐蚀的研究于2014年发起,Thandar等人研究了耐候钢的户外和加速腐蚀之间的联系(1]。然而,大气侵略性的实现和锈层的特征暴露在不同城市大气缅甸尚未执行。侵略性的大气成分可以通过测量气候和污染因素或通过确定暴露金属的腐蚀速率。Corvo等人发现显著差异在aggresivity气候季节在高盐度在热带气候的地方2]。大气腐蚀过程被详细审查和分析,同时,几个数学模型开发了预测大气中金属的腐蚀损害(3]。然而,这些开发的数学模型提出了解释在特定地区的大气腐蚀,而这些不能外推到其他地方,因为被认为是由模型的变量数量大幅减少与大量的变量相比,真正影响大气腐蚀过程(4]。

在金属表面腐蚀产物的形成取决于表面污染和水分的存在,要么以雨的形式,露珠,冷凝或高湿度。不同类型的内容进行分类的大气腐蚀环境积极代理(命名为二氧化硫2和氯氯- - - - - -)[5]。此外,大气的类型(农村与沿海)驱动器的动力学腐蚀,因此腐蚀产品。大气腐蚀动力学有时并不对应于一个参数,尽管事实上它是受影响的组合参数。更高的湿沉积量氯化带来更多的海岸附近的海盐导致更高的沉积速率。更高的意义对CL湿沉积量的影响- - - - - -沉积在泰国是报道Wanida et al。6]。作者发现,高氯沉积发生在测试站点与降雨量超过测试站点降雨量较低。同时,考虑降雨盐溶解,它是计算,CL- - - - - -沉积拖在高的网站。碳钢的腐蚀研究1995 - 2005年在越南期间,碳钢的腐蚀主要是受到牵引(7]。最近在缅甸的主要建筑材料是碳钢由于其相对较低的成本和良好的机械性能。由于广泛使用的碳钢,需要研究这种钢的大气腐蚀行为。

钢的大气腐蚀是强烈依赖的本质在钢表面氧化或生锈层。因此,锈层的特点是将理解某些有益的腐蚀过程钢在相应的环境(8]。碳钢的腐蚀是由各种氧化物(氢氧化物、水合氧化物,杂项水晶,和其他元素产生的铁(Fe)的反应与周围环境如大气(9]。许多研究者研究了大气腐蚀的腐蚀产物的x射线衍射(XRD)和拉曼光谱。根据他们的发现,腐蚀产物形成的早期接触通常是纤铁矿,后来变成了针铁矿(10]。环境条件是一个参数,影响腐蚀产物的结构和大小。发现氯的氧化层丰富环境是不规则和破裂。氧化层的特点是四方纤铁矿,这发生在chloride-rich环境(11]。从纤铁矿氧化层的转换成针铁矿通过长时间曝光时间观察碳钢表面暴露在在印尼班达亚齐大气层12]。金属的化学成分显著影响锈层(13]。因此,房地产腐蚀产物扮演一个角色在决定特定材料腐蚀反应的动力学。

在本文中,最近的一项研究的结果对大气腐蚀3年以上在三个城市接触网站讨论。钢的腐蚀速率和腐蚀产物的特点研究了产自缅甸。根据失去多少体重,计算腐蚀速率。湿润和污染物的水平,即如此2确定和氯化物,为了建立大气的攻击性。锈层的形态学特征与曝光时间的进一步检查确定腐蚀产物之间的相互作用,环境因素,以及腐蚀动力学在当地的领域,在缅甸。

2。实验的程序

实验装置的腐蚀速率和环境参数的测量是所有测试站类似。标本被暴露在户外的金属架由ISO 8565(设计14)允许标本暴露在45°角水平。气候参数影响大气腐蚀;温度、相对湿度、二氧化硫和空气中的盐浓度测定在最近的研究领域。接触的位置站在每个位置选择根据当地大气和方便安装。试验周期是三年,断断续续进行了测量三到四次提出的曝光时间。

2.1。腐蚀试验站点在缅甸的位置

三个曝光测试网站的计划,一个位于这个国家的中部和南部的其他两个。三个接触的位置如图1。暴露站站点1编号(T1)毛淡棉市网站2 (T2)仰光市和站点3曼德勒市(T3)和相应的数据用于后续引用。测试站T1位于南北德林(德林达依省),测试站T2位于伊洛瓦底江南部伊洛瓦底三角洲成本,和测试站T3位于这个国家的中部。最近暴露大气网站的主要类型是城市大气。站点位于远离沿海线21公里试验站T1, 51公里为测试站T2,分别为测试网站T3和342公里。曝光测试架构造根据ISO 8565标准(14]。接触机架的安装完成屋面板的高校建筑在每个站点上。


图1
测试网站的位置。

气候参数包括温度( )和相对湿度(RH)记录每小时的基础上由气象观测系统安装在附近的位置的测试标本。大气空气中的盐和二氧化硫等杂质用纱布和汽缸方法按照JIS Z 2382标准(15]。干计和PbO2气缸安装在仪器避难所张开气流达到标准。计和缸取代每个月,和每月的内容大气杂质决心出院计和气缸。18平板标本的大小 毫米碳(SM)和风化(SMA)钢准备网站T2和T3和12平板标本受到暴露在网站T1。钢的化学成分研究表所示1。

表1
碳钢(SM)和耐候钢的合成(SMA)。

标本被曝光前清洗现场根据ASTM G1-03 [16]。在每一个接触网站,总数的三个标本下马时所需的采样周期。样本暴露在网站T1从2014年9月到2014年12月,2014年9月到2015年4月,2014年9月至2015年8月,2014年9月到2015年12月。现场T2, 6套标本暴露从2014年9月到2014年12月,2014年9月到2015年4月,2014年9月至2015年8月,2014年9月到2015年12月,2014年3月至2016年3月,2014年3月至2017年3月。三套采集标本和暴露试验场T3从2014年3月至2015年3月,从2014年3月至2016年3月,从2014年3月至2017年3月。在每个采样周期结束时,样本收集和腐蚀进行了研究。

2.2。腐蚀速率的计算和动力学研究

金属腐蚀的数量取决于材料的的减肥方法减肥是通过差分计算的重量原始标本和标本清洗后的重量。在这项研究中,标本清洗过程是遵循ISO 8407标准(17]。化学溶液的清洁程序和内容根据标准如表所示2。

表2
化学清洗过程去除腐蚀产品和解决方案。

腐蚀速率的计算是根据 在哪里 是每年减肥(g / y) 是钢的密度(克/厘米3), 暴露面积(厘米2)。

预测的数学模型,从三年接触腐蚀数据。体重的变化( )由于腐蚀表示为微米(μ与时间(米) )可以描述的经验方程形式

汤森和Zoccola18)使用线性回归分析适合直线重对数坐标图的腐蚀损失( )与时间( )以对数形式: 在哪里 是拦截(等于第一年的腐蚀损失)和 重对数坐标图的斜率。第一年腐蚀速率不仅是重要的分类预测的大气腐蚀性,还长期腐蚀。的价值 和 取决于类型的参数和气候参数。一个更高的 值大于0.5表明锈层松散附着,往往结果是一个增量的腐蚀反应。一个 的价值 低于0.5的结果减少扩散系数随时间槽再结晶,锈层的压实等。

大气的侵略性是分类根据ISO 9223标准(19]。标准的标准定义的环境分类2(类 )和CL- - - - - -(类),而 ,和 所以对应2沉积率< 10和10 - 35毫克m2d -1分别为, , , ,和 对应于氯沉积速率的< 3 3-60 60 - 300,300 - 1500毫克2d1,分别。

2.3。形态学的腐蚀产物

腐蚀产物的形貌使用扫描电子显微镜(SEM)进行了分析。SEM分析完成使用JEOL JXA 480电子探针显微分析仪,并应用基条件下的样品进行了分析。SEM测试了试样表面在同一点。

3所示。结果

3.1。湿润的

缅甸位于热带季风气候区,长期以来肋线约2300公里与Bangel海湾和安达曼海。因此,气候受季风的影响较大,是不同的从南到北。根据气象局、地区分类根据其气候特点为沿海地区,三角洲地区,干燥地区,中部和北部高原地区。全国气候分为三个季节;东北冬季或雨季(从11月到2月)和低温对整个国家盛行;夏季(从3月到5月中旬)与高温在中央和较低的地区;和雨中或西南季风季节(从5月到10月中旬)不断的暴雨是在沿海地区。月平均气候资料(温度、 ;相对湿度,RH;和降雨量)是衡量气象观测系统安装在接触网站。

根据测量气候数据,平均温度在不断接触网站几乎是高,不管小波动小于10°C。最大温度范围在- 35°C在夏季时间(在3月和5月)。曼德勒网站(T3);位于中央温带气候下干燥面积三个接触网站之间的最高温度。如图2,网站网站T1和T2几乎相同的温度和两个经验低温变化在一年。同时,毛淡棉网站(T1),位于这个国家的南部地区,有18岁至29°C的平均温度范围不断高相对湿度范围在65 - 98%在一年之内。在网站2 RH也很高,月平均58 - 85% RH。然而,RH网站3明显低于其他一系列约40 - 77%。


图2
温度和相对湿度。

总降雨量高是由于季风雨季,可以看到图3(一个)。降雨量的分布复杂,取决于地形。一般来说,最高降雨量测量站点1 8月份,约为826毫米(33英寸)。与此同时,在网站2 (T2),最高降水量约510毫米(20英寸)。网站3中的降雨非常低,大概是250毫米(10英寸)。

(一)
(一)
(b)
(b)
图3
总降雨量(a)和(b)。

上述因素提供了一种计算时间的湿润(拖)。在这项研究中,两个假设随着时间在此期间 高于0°C和RH是大于或等于80 (%)19]。图3 (b)和表3给每月平均拖,拖的类别的网站。最高月度拖记录在6月和9月之间在雨季。与RH类似,拖在南方高;最长年拖在站点1 (T1),大约是5532 h /年,和年度拖在网站2 (T2)大约是4002 h /年。中部,只有几个小时,大约有1172 h /年。

表3
湿润的数据的时间。

根据ISO定义的,腐蚀表面的湿润的时候直接决定电化学腐蚀过程的持续时间。然而,这个计算并不涵盖所有方面的气候,因为拖“估计”是基于大气湿度复杂的特点,独立于污染物水平和金属材料的性质(20.]。从这一点上,有必要澄清牵引和大气中的污染水平之间的关系,结合对腐蚀速率的影响。

3.2。大气中污染物的水平

的月平均沉积率2氯和大气污染物的类别ISO标准如图4和表4,分别。观察,观察氯化沉积(约0.06 mdd)在5月到8月雨季期间(高两期)。季风通常席卷整个国家在这些时期(21)造成更多机载盐粒子随风飘荡的内陆。最大二氧化硫沉积测量现场T2 mdd是0.05,而速度测量现场3 0.036 mdd。氯的年度平均值高出一点现场T2,值是3.7毫克2一天1在站点1,值是1.89毫克2一天1。网站T3较小的氯比其他的沉积速率是1.2毫克2一天1。所以的年平均沉积2记录在网站几乎是相同的,2.41毫克2一天1m和2.4毫克2一天1,分别为网站T2和T3,。


图4
大气杂质测试网站。
表4
平均大气污染物的沉积速率和分类。

氯离子沉积在网站在网站T1低于T2虽然网站T1接近海岸。这是因为网站T1高降雨,这可能是由于大雨洗涤效果和带着风对沉积的影响大气污染物,分别为(20.]。指出氯化沉积是高拖旺季期间,反之亦然。在这里,可以说,这两个参数有关系。确认拖和CL之间的关系- - - - - -沉积,还需要更多的信息。

3.3。腐蚀速率和大气的分类上咄咄逼人

大气腐蚀性类别进行评估定义的ISO 9223 (19]。这个标准决定了腐蚀速率取决于组金属的腐蚀速率后1年。不同环境的腐蚀性类别分类在C类,在C1, C2, C3, C4、C5和对应的腐蚀速率非常低,低,中,高,和非常高的。表5显示了腐蚀速率和腐蚀性类别的网站。

表5
大气腐蚀速率值和侵略性。

一般来说,SM和SMA钢腐蚀速率随着曝光时间的增加减少。所有网站被归类为低积极的氛围,ISO C2(低腐蚀性)。

3.4。动力学的研究

的数学模型相对于腐蚀速率与时间,方程(1)用于某种材料的大气行为在最近的站点。两个参数” ”和“ “定义的功能提出了材料的腐蚀。最初的腐蚀速率(腐蚀速率在接触的第一年)所描述的“ ,”,而“ ”是一个长期腐蚀速率的下降。当 ,抛物线的腐蚀渗透,通过腐蚀产物层扩散速率控制步骤。在 ,腐蚀产物显示保护,钝化特征。一个更高的“ “值> 0.5意味着nonprotective腐蚀产品。如图5,腐蚀数据和时间可以被映射到双对数坐标获取一个近似点在一条直线,其斜率是作为“ “价值。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
图5
对数的腐蚀损失(μ米)作为时间的函数暴露在网站T1 (a), T2 (b),和T3 (c)。

从这些数据可以看出点接近一条直线躺在双对数坐标。这是说验证了幂函数来估计钢的腐蚀行为这三个网站。的值” ,”“ ,”和相关系数” “为每个网站如表所示6。

表6
腐蚀动力学参数 , ,和系数 。

Nonprotective锈层中发现了SM和SMA的事实 值高于0.5。然而,SMA钢的腐蚀速率低于SM钢接触网站。由于SMA钢的合金元素,腐蚀速率推迟超过传统SM钢,在所有测试部位腐蚀速率降低2% T1, T2, 11%和24% T3。

3.5。腐蚀产物的观察

腐蚀产物的成分取决于材料和环境,其所暴露,以及强度气象因素的变化,如风力、温度和降雨量。扫描电子显微镜(SEM)显示了氧化层的形态和地形特征。在整个一年的接触,氧化的痕迹被发现在每个期刊样本。在碳钢锈的SEM形貌如图12个月被曝光6。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
(e)
(e)
(f)
(f)
(g)
(g)
(h)
(h)
(我)
(我)
图6
腐蚀产物的形貌:(a)一个月后:板(a)和球状(B)纤铁矿;两个月后(b):酒吧类型纤铁矿;四个月后(c):四方纤铁矿;五个月后(d):磁铁矿。腐蚀产物的形貌:6个月后(e):桑迪晶体(C)和棒状的(D)纤铁矿;七个月后(f):桑迪晶体纤铁矿;八个月后(g):桑迪晶体(E)和华丽的纤铁矿(F);九个月后(h):球状(G)和针状针铁矿表面的球状(h)纤铁矿;(我)后12个月:虫净纤铁矿(i)和棉花球针铁矿(J)。

观察腐蚀产物后一个月的接触(August-September)与不同形状纤铁矿居多。经过两个月的接触,腐蚀产物组成的球状纤铁矿。发现四个月后的腐蚀产物(August-December)和五个月(August-January)的接触是四方纤铁矿和磁铁矿。一些功能,如球状纤铁矿,没有发现表面的标本。这是因为下大雨,在过去几个月的雨季(五月-十月),见图3(一个)可能清洗腐蚀产物和可能的损失负责这些特性。

12月到2月期间,大量的二氧化硫沉积是3 - 5多党民主运动的测量范围内。纤铁矿的形成又发现2月份接触(6个月)。纤铁矿等不同形状的砂质水晶和棒状和华丽的结构被发现后又六个,七个,八个月曝光。当曝光时间经过,针铁矿出现部分标本表面。球状球状纤铁矿和针状针铁矿后可以观察到9个月的时间。蠕虫网络的特点与棉纤铁矿球针铁矿12个月后观察。风化的早期阶段碳钢拖的长时间下通常与纤铁矿有关。针铁矿形成的启动开始的9个月曝光。这些特征表明针铁矿的增长的长期风险。

4所示。结论

拖在缅甸南部高,根据ISO分类相当于类 在网站T1和T2。温度在这个国家的中部持续居高不下,并在现场拖T3低ISO类 。在缅甸,由于大气水平相对较低,杂质(如2类, 和CL- - - - - -类, - - - - - - )和高降雨量,SM和SMA钢的腐蚀速率高度依赖于湿润的时候(拖)。SM和SMA钢的腐蚀速率降低而增加曝光。低到中等侵略性的气氛决定在毛淡棉,在缅甸仰光和曼德勒。

虽然与曝光时间腐蚀速率降低,形成保护性锈层尚未证实SM和SMA钢在这三年的接触。SM和SMA钢的腐蚀损失配备功率模型相关系数高。

一般来说,碳钢的腐蚀产物形成还是居多的纤铁矿具有不同形状、术语和针铁矿的增长开始长时间的曝光。主要的形态结构对碳钢的腐蚀产物网站T2球状,华丽的结构,桑迪晶体,和虫网结构的纤铁矿和棉花球和针铁矿的针状结构。发现不同结构的纤铁矿形成的早期暴露和后,转换成针铁矿。纤铁矿的变换,针铁矿主要发生在再拖。未来的研究将会证实转换对曝光时间的腐蚀产物。

数据可用性

数据都包含在这篇文章中引用/辅料/文章。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者特别感谢将提供一个研究小组的“KUSPIRITS:腐蚀和恶化的建筑材料和战略基础设施维护东南亚”通过项目的支持。特别感谢也提供JFE钢铁公司对他们的支持测试优惠券。最后但并非最不重要,作者感谢所有那些协助研究过程。