Page 74 - 腐蚀与防护2024年第十一期

吴重仲, 等: 海上风机螺栓用钢的腐蚀及疲劳行为

蚀的基体。图7 ( b ) 是图7 ( a ) 中箭头所指路径的深 盐雾腐蚀环境中, 42CrMoA 钢的腐蚀并不是均匀

度曲线, 可以看到腐蚀坑的最深处有 13.6 μ m 。盐 的, 而是形成许多点蚀坑。
雾腐蚀48h后, 表面粗糙区域增大, 腐蚀坑加深变 对图7中表面粗糙度( R a ) 和腐蚀坑最大深度

宽, 最深处为24.2 μ m 。盐雾腐蚀96h后, 腐蚀坑最 ( D ) 数据进行统计, 结果如图8所示, 并且拟合得到

深处已经有37.2 μ m , 试样表面全部被腐蚀。随着腐 它们与腐蚀时间之间的关系, 如式( 4 ) 和式( 5 ) 所示。

蚀时间的延长, 腐蚀坑深度加深, 盐雾腐蚀240h后, R a= 0.042t+1.42 ( 4 )
凹坑最大深度为 90.4 μ m 。这说明, 在干湿交替的 D = 0.34t+5.63 ( 5 )

图8 42CrMoA钢盐雾不同时间后表面粗糙度及最大腐蚀坑深度

Fi g 8 Surfacerou g hness a andmaximumcorrosion p itde p th b of42CrMoAsteelaftersalts p ra y corrosionfordifferent p eriodsoftime
2.4 疲劳裂纹形貌 时, 多条微裂纹自腐蚀坑缺口处成核, 如图 9 ( a ) 所

对盐雾腐蚀240h的疲劳试样进行原位观察疲 示; 随后, 这些初生的微裂纹在交变载荷的作用下不
劳试验, 观察疲劳微裂纹的萌生和扩展。 42CrMoA 断扩展与合并, 形成了两条尺寸较长的新裂纹, 如图

钢表面裂纹的萌生扩展情况如图9所示。加载前, 试 9 ( b ) 所示。当循环加载35840周次时, 这两条裂纹
样表面存在大量由盐雾腐蚀产生的腐蚀坑, 试样表面 相互合并成为一条长裂纹, 且沿着裂纹尖端向前扩

并不平整。在疲劳试验中, 当循环加载24267周次 展, 如图9 ( c ) 所示。

图9 42CrMoA钢中疲劳裂纹的萌生与扩展

Fi g .9 Initiationand p ro p a g ationoffati g uecracksin42CrMoAsteel
2.5 讨 论 体结构可容纳 Cl , 这也是 -FeOOH 通常在湿度
-
β
众多研究表明 [ 17-18 ] , 在含有 Cl 的环境中, 碳钢 较大且富含 Cl 的环境中才容易形成的原因 [ 19 ] 。
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-
的腐蚀包括不同阶段的多反应步骤。而42CrMoA 钢 因此, -FeOOH 是盐雾环境中腐蚀产物演化的关键
β
在海洋盐雾环境中的腐蚀产物主要为 γ-FeOOH 、 物质 [ 20 ] 。
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、
、
β -FeOOH 、 Fe 3O 4 Fe 2O 3 α-FeOOH 。 高含 Cl 环境也会促使 γ-FeOOH 、 -F eOOH
β
在盐雾环境中, 由于存在较多的 Cl , 金属基体 向红褐色层片状的 α-FeOOH 转化, 从而使锈层的
-
和腐蚀产物界面会生成部分 FeOCl , 其水解则会生 密度提高。 α-FeOOH 是室温下稳定性最好的羟基
成黄 褐 色 球 形 团 簇 状 的 腐 蚀 产 物 -FeOOH 。 氧化铁, 通常作为铁氧化物转化的最终形态, 其在
β
β -FeOOH 的形成需要 Cl 为其提供结构支撑, 其晶 42CrMoA 钢表面逐渐形成连续、 均匀的锈层, 对腐
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