摘要：对性能相近的C卜Ni—Cu系Ia钢、Q345B和X52Q钢进行盐雾试验，通过观察腐蚀面变化情况，对比试验前后称重情况，分析耐候钢Ia钢级的抗腐蚀性能。试验结果表明：各钢种在48，120，168h腐蚀情况无明显差别，但除锈后Ia锈层较Q345B和X52Q略致密：短时间内抗盐雾腐蚀性X52Q>Ia>Q345B，与通过耐大气腐蚀指数不同，这可能是受试验时间、晶粒尺寸、合金元素和显微组织的影响。
关键词：耐候钢,Ia钢级,盐雾试验:耐大气腐蚀指数
钢的腐蚀现象是一个普遍存在且危害严重的问题。据统计，大气腐蚀造成的损失约占全部腐蚀损失的50％，给国民经济带来了巨大损失…。因此，为解决钢在大气中易腐蚀问题，研制开发了一系列耐候钢。耐候钢是指通过添加少量合金元素，使其在大气中具有良好耐腐蚀性能的低合金高强度钢。耐候钢的耐大气腐蚀性能为普通碳素钢的2～8倍[2]，并且使用时间愈长，耐蚀作用愈突出。目前，耐候钢主要有Cu—P—Ni—Cr系、Cu—P—Ti系、Ca—Ni系、Ca—Si系等。
1Cr_Ni—CU的低合金Ia级耐候钢
2017年天津钢管集团股份有限公司按照ASTMA618／A618M--2004(热成型焊接和无缝高强度低合金结构钢管标准规范》，并结合GB／T417l一2008(耐候结构钢》标准，设计出添加Cr—Ni—cu的Ia级低合金耐候钢。钢种设计时考虑了Cr元素能在钢表面形成致密的氧化膜，提高钢的钝化能力。耐候钢中Cr含量一般为0．4％～1．0％。单独提高耐候钢中cr含量，有助于抑制其在腐蚀初期的腐蚀速度，但对后期的腐蚀发展趋势不利；当同时提高耐候钢中的cu和cr含量时，可使耐候钢得到较佳的耐大气腐蚀性能[3]。大气暴露试验表明，Ni含量在4％左右，能显著提高海滨耐候钢的抗大气腐蚀性能[引。Cu元素在所有合金元素中，对耐候性能的影响最为显著，在钢中加入0．2％～0．4％的Cu时，无论在乡村大气、工业大气或海洋大气中，都具有较普通碳钢优越的耐蚀性能。
2盐雾加速腐蚀试验
由于耐候钢的大气暴露试验周期很长，须以年为单位整理试验结果和进行对比，所以本次研究采取促进腐蚀试验“盐雾试验”加速腐蚀速度，以推测户外长期暴露试验结果。对性能接近的Ia级、Q345B、XS2Q进行盐雾试验，通过观察腐蚀面变化及对比试验前后质量，分析Ia级耐候钢的抗腐蚀能力
Ia级、Q345B和X52Q实测力学性能见表1。
Ia级、Q345B和X52Q试验钢化学成分见表2，GB／T4171--2008中耐大气腐蚀指数公式如下：
2．1试样准备
在Ia、Q345B、X52Q钢管上取长×宽×厚为70mmx70mmx3mm的薄片试样3个。丙酮清洗试样，超声震荡10min，除油污及表面杂质。酒精清洗试样，超声震荡10min。取出试样后用风机吹干。观察表面无杂质及氧化情况后，进行试样尺寸测量和称重，测量尺寸时采用三点平均法。试样编号面及四周用透明胶带包裹密封，仅留背面作为试验面。
2．2试验过程
按照GB／T10125--2012(人造气氛腐蚀试验盐雾试验》标准要求，将全部9个试样试验面与垂直方向约呈20。的角度按顺序放在盐雾腐蚀试验箱中，腐蚀试验箱中试样放置如图1所示。从图l可见，自上而下排列分别为Ia、Q345B、X52Q，试验箱温度为35℃，饱和塔水温为45℃，盐雾为5％NaCI去离子水溶液。收集喷雾溶液测其pH值为6．51，喷雾压力为70kPa。定期观察试样表面并记录结果，图2～4所示分别为试验进行48，120，168h的腐蚀表面。
试验进行168h后，取出试样，揭去密封胶带，侧面钢印仍清晰可辨，试验后侧面钢印如图5所示。软毛刷清洗锈层，然后用500ml盐酸+3．5g六次甲基四胺+水配制的1000ml溶液浸泡试样，随后超声清洗5min，取出试样，毛刷清洗锈迹，放人乙醇中浸泡并超声清洗5rain，取出吹干称重。图6所示为除锈前后对比。
2．3试验结果及分析
2．3．1外观检查
试验进行48h，全部试样腐蚀情况较严重，试验进行120h和168h虽然腐蚀情况逐步加剧，但腐蚀速率比开始的48h慢，原因是表面已经形成锈层，阻挡一部分cl_侵入。各钢种在48，120，168h腐蚀情况均无明显差别，需进一步检测。除锈后用放大镜观察，Ia锈层较X52Q和Q345B略致密。
X52Q抗腐蚀性能均比Q345B高，且X52Q略高于Ia，抗腐蚀性能排序X52Q>Ia>Q345B，与通过耐大气腐蚀指数计算的排序Ia>X52Q>Q345B略有差别。
2．3．3腐蚀速率分析
现对Ia和X52Q计算与实际抗腐蚀性不同进行分析。
(1)试验时间的影响。耐候钢表面内锈层生成的热力学不稳定状态的FeO、1一FeOOH，没有足够的时间转化成稳定状态的d—FeOOH，内锈层富积仅一FeOOH至少需要一年以上甚至更久[¨]，并且在含有Cl一的环境中，保护性的仅一FeOOH锈层难于形成，cl一和H：O易于渗透锈层而使钢基体进一步发生腐蚀，所以Ia级耐候钢没有发挥出优势。
(2)晶粒尺寸的影响。细小的晶粒可提高材料的耐大气腐蚀性，并使锈层更加致密，提高锈层保护性[引，由于X52Q是调质产品，晶粒度8．5级，晶粒比热轧态Ia级的7．0级细小，细小品粒减少锈层中裂纹和空洞数量，所以X52Q抗腐蚀性能比Ia级要好一些。
(3)合金元素的影响。Ia级的c含量比X52Q高，且已超出GBff4171—2008中c含量上限，影响耐蚀性。
(4)显微组织的影响。腐蚀过程本质上是一个电化学过程，在钢成分相同情况下，通过不同热处理工艺，得到的单相贝氏体组织或马氏体组织，没有明显的相间电位差，而铁素体+珠光体的复相组织结构，相间电位差较高，腐蚀速度较快[¨]。调质态X52Q的显微组织是回火索氏体，回火消除了材料淬火应力，材料耐蚀性能得到明显提高[IO-15]；热轧态Ia的显微组织是铁素体+珠光体，虽然化学成分不同，但不排除显微组织起到一定耐蚀性作用。
3结论
(1)Ia和X52Q与Q345B相比都具有较好的耐蚀性，可以作为耐候钢管的备选材料。
(2)通过性能接近的Ia、Q345B和X52Q进行的盐雾试验对比，找到短时间抗盐雾腐蚀性X52Q>Ia>Q345B与通过耐大气腐蚀指数不同的原因是：抗盐雾腐蚀性跟试验时间有关，在短时间内耐候钢表面内锈层生成的热力学不稳定状态的FeO、一、／-FeOOH，没有足够的时间转化成稳定状态的0【一FeOOH，影响了抗盐雾腐蚀性能；细小的晶粒能提高材料的耐大气腐蚀性能；C含量过高，降低耐蚀性；单相组织要比复相组织耐蚀性高。
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