摘要(yao)

采用干(gan)(gan)濕交替腐(fu)(fu)蝕(shi)實(shi)驗和(he)(he)(he)全(quan)浸腐(fu)(fu)蝕(shi)實(shi)驗結合銹層物相(xiang)(xiang)分析，研究了橋梁鋼(gang)Q345qENH、Q420qENH和(he)(he)(he)對(dui)比鋼(gang)種Q345qE在除冰(bing)鹽(yan)環(huan)(huan)境(jing)下的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)行為(wei)。結果表明：耐(nai)候(hou)橋梁鋼(gang)Q345qENH、Q420qENH在除冰(bing)鹽(yan)腐(fu)(fu)蝕(shi)環(huan)(huan)境(jing)的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)能(neng)力(li)明顯優于Q345qE鋼(gang)；同(tong)種橋梁鋼(gang)在不同(tong)的(de)(de)結構(gou)部位受除冰(bing)鹽(yan)腐(fu)(fu)蝕(shi)程(cheng)度相(xiang)(xiang)差較大，Q345qENH、Q420qENH和(he)(he)(he)Q345qE鋼(gang)干(gan)(gan)濕交替腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)加速(su)倍(bei)(bei)率(lv)分別是(shi)其全(quan)浸腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)26.88倍(bei)(bei)、27.5倍(bei)(bei)和(he)(he)(he)33.75倍(bei)(bei)；干(gan)(gan)濕交替腐(fu)(fu)蝕(shi)實(shi)驗隨著時間的(de)(de)延長(chang)銹層物相(xiang)(xiang)結構(gou)及含量均有所(suo)變化，絕(jue)緣的(de)(de)非活性物質α-FeOOH相(xiang)(xiang)的(de)(de)增加是(shi)導致實(shi)驗后期腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)下降(jiang)的(de)(de)重(zhong)要原因。

關鍵詞： 橋梁鋼； 除冰鹽； 干濕交替； 全浸； 腐蝕行為

隨(sui)著(zhu)城市化建設的(de)(de)(de)加(jia)快，使(shi)用(yong)融雪(xue)(xue)(xue)(xue)劑(ji)清除(chu)積雪(xue)(xue)(xue)(xue)導致的(de)(de)(de)路橋破壞愈(yu)發(fa)成為(wei)一個(ge)全球性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)難題[1-3]。我(wo)國(guo)北方(fang)地(di)區每(mei)年因(yin)使(shi)用(yong)融雪(xue)(xue)(xue)(xue)劑(ji)造成的(de)(de)(de)直接和(he)(he)間接損失高(gao)達10億元人民幣[4-6]。融雪(xue)(xue)(xue)(xue)劑(ji)具(ju)有一定的(de)(de)(de)危害性(xing)(xing)(xing)，對鋼橋的(de)(de)(de)影響尤為(wei)嚴(yan)重(zhong)，大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)縮短了橋梁(liang)的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)壽命[7,8]。目前，國(guo)內外廣泛使(shi)用(yong)3種(zhong)融雪(xue)(xue)(xue)(xue)劑(ji)：一是(shi)以醋酸(suan)鉀 （C2H3KO2） 為(wei)主要(yao)成分的(de)(de)(de)有機(ji)融雪(xue)(xue)(xue)(xue)劑(ji)；二是(shi)氯鹽(yan)類(lei)的(de)(de)(de)無機(ji)融雪(xue)(xue)(xue)(xue)劑(ji)，如NaCl、CaCl2、MgCl2和(he)(he)KCl等，即“除(chu)冰鹽(yan)”；三是(shi)以氯鹽(yan)加(jia)非氯鹽(yan)或(huo)緩蝕劑(ji)的(de)(de)(de)混(hun)合型融雪(xue)(xue)(xue)(xue)劑(ji)[9]。目前應用(yong)最多的(de)(de)(de)是(shi)氯鹽(yan)類(lei)融雪(xue)(xue)(xue)(xue)劑(ji)，其具(ju)有效(xiao)果好、速效(xiao)性(xing)(xing)(xing)高(gao)、原(yuan)料易得(de)、價格(ge)低廉等特(te)點，但對大(da)(da)(da)型公共基(ji)礎設施的(de)(de)(de)腐蝕和(he)(he)生態環(huan)境的(de)(de)(de)破壞性(xing)(xing)(xing)較大(da)(da)(da)[10,11]。未來我(wo)國(guo)將(jiang)新建更多的(de)(de)(de)橋梁(liang)工程，同時橋梁(liang)工程將(jiang)向高(gao)寒地(di)域發(fa)展，因(yin)此對橋梁(liang)鋼在除(chu)冰鹽(yan)環(huan)境中(zhong)的(de)(de)(de)耐腐蝕性(xing)(xing)(xing)能進行研究，為(wei)高(gao)寒地(di)區的(de)(de)(de)橋梁(liang)鋼選材提供(gong)依據，具(ju)有重(zhong)要(yao)意義。

本研(yan)究(jiu)以(yi)耐候橋梁鋼Q345qENH、Q420qENH和對(dui)比鋼種Q345qE為研(yan)究(jiu)對(dui)象(xiang)，采用干濕交替腐蝕(shi)實驗方法(fa)、全(quan)浸腐蝕(shi)實驗方法(fa)和銹(xiu)層(ceng)物相分(fen)析方法(fa)，研(yan)究(jiu)了其在(zai)除冰鹽環(huan)境下(xia)的腐蝕(shi)行為。

1 實驗方法

實(shi)驗鋼(gang)為(wei)(wei)鞍(an)鋼(gang)生(sheng)產的耐候橋(qiao)梁鋼(gang)Q345qENH、Q420qENH和(he)(he)對比鋼(gang)種Q345qE，腐蝕試片為(wei)(wei)接近鋼(gang)板表(biao)面取(qu)樣。化學成分(fen)見表(biao)1。采(cai)用(yong)線切割(ge)制取(qu)尺寸為(wei)(wei)50 mm×50 mm×5 mm和(he)(he)50 mm×25 mm×5 mm的試樣，在(zai)磨床上將試樣表(biao)面磨光至7級，利用(yong)脫脂劑、去(qu)離子水和(he)(he)無水乙醇將表(biao)面清洗干凈(jing)，放(fang)入(ru)干燥器24 h后稱(cheng)重。

表1   實驗鋼的(de)化學成分 （mass fraction / %）

橋(qiao)梁鋼板不同(tong)的(de)(de)(de)結構部位在(zai)(zai)除(chu)冰(bing)鹽(yan)(yan)腐(fu)蝕(shi)環境下腐(fu)蝕(shi)行(xing)(xing)為(wei)有所不同(tong)，處(chu)于通風處(chu)的(de)(de)(de)結構部位除(chu)冰(bing)鹽(yan)(yan)在(zai)(zai)除(chu)冰(bing)過(guo)程中(zhong)(zhong)呈(cheng)液(ye)態、蒸干(gan)(gan)(gan)或凝結的(de)(de)(de)干(gan)(gan)(gan)濕交(jiao)替(ti)狀態，采(cai)用(yong)與(yu)實際情況較接近(jin)的(de)(de)(de)干(gan)(gan)(gan)濕交(jiao)替(ti)腐(fu)蝕(shi)實驗(yan)(yan)可以很好的(de)(de)(de)模擬該部位的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)環境，以便評價橋(qiao)梁鋼的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)情況。干(gan)(gan)(gan)濕交(jiao)替(ti)腐(fu)蝕(shi)實驗(yan)(yan)在(zai)(zai)JR-A周(zhou)浸實驗(yan)(yan)箱(xiang)內進行(xing)(xing)，腐(fu)蝕(shi)介(jie)質為(wei)依據GB/T 19746-2005配置的(de)(de)(de)除(chu)冰(bing)鹽(yan)(yan)。環境溫度(du)為(wei)30 ℃，濕度(du)80%RH，水浴(yu)溫度(du)為(wei)30 ℃，每周(zhou)期1 h，其中(zhong)(zhong)浸潤時(shi)間(jian)為(wei)12 min，烘干(gan)(gan)(gan)時(shi)間(jian)為(wei)48 min。5個(ge)實驗(yan)(yan)周(zhou)期分(fen)別是(shi)2、4、8、16和32 d，平行(xing)(xing)試樣數量(liang)是(shi)為(wei)4片。

采用(yong)全浸(jin)實驗(yan)(yan)方(fang)法，模擬排(pai)水(shui)較(jiao)差、易受(shou)潮(chao)、常浸(jin)潤(run)在除冰鹽環境(jing)下的(de)結(jie)構(gou)部位。全浸(jin)腐(fu)蝕實驗(yan)(yan)在恒(heng)溫水(shui)浴內進(jin)行(xing)，腐(fu)蝕介質為(wei)除冰鹽，水(shui)浴溫度為(wei)30 ℃，5個(ge)實驗(yan)(yan)周期分別(bie)是(shi)2、4、8、16和(he)32 d。

清(qing)理腐蝕產物依照GB/T 16545-1996，將500 mL密度為(wei)1.19 g/mL的(de)鹽酸、500 mL的(de)蒸餾水(shui)和3.5 g六(liu)次甲基四(si)胺配置成除(chu)銹液。

使(shi)用QUANTA 400型掃描(miao)電(dian)(dian)鏡 （SEM） 對(dui)銹(xiu)(xiu)層形(xing)貌(mao)進(jin)行(xing)觀測(ce)，使(shi)用X'PERT PRO X射(she)線衍射(she)儀 （XRD） 對(dui)干濕交替腐蝕實(shi)驗后內銹(xiu)(xiu)層進(jin)行(xing)物相分(fen)析(xi)，采用Co靶、電(dian)(dian)壓40 KV、電(dian)(dian)流(liu)40 mA。衍射(she)范圍為15°~105°，采用參比強(qiang)度法 （RIR值） 對(dui)XRD分(fen)析(xi)結果進(jin)行(xing)半定量分(fen)析(xi)。

2 結果與(yu)討論(lun)

2.1 干濕交替(ti)腐蝕行為

除冰(bing)鹽(yan)干濕(shi)交(jiao)替加(jia)速(su)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)實(shi)驗不同時(shi)間的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)形貌如圖(tu)1所示，腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)2 h時(shi)，Q345qENH和Q420qENH表(biao)面(mian)(mian)(mian)出現約20~30個銹(xiu)(xiu)(xiu)點，對(dui)(dui)比(bi)試樣(yang)Q345qE表(biao)面(mian)(mian)(mian)銹(xiu)(xiu)(xiu)點約為(wei)兩(liang)種耐候(hou)橋(qiao)梁鋼的(de)(de)3倍。除冰(bing)鹽(yan)具有較強的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性，實(shi)驗進行2 h后，新鮮的(de)(de)試樣(yang)表(biao)面(mian)(mian)(mian)與除冰(bing)鹽(yan)接(jie)觸(chu)時(shi)，引起電位(wei)差，從而產(chan)生一個個很小(xiao)(xiao)的(de)(de)微電池，其陽(yang)極(ji)反應(ying)即為(wei)Fe=Fe2++2e-。局部出現面(mian)(mian)(mian)積很小(xiao)(xiao)的(de)(de)銹(xiu)(xiu)(xiu)點相對(dui)(dui)于(yu)表(biao)面(mian)(mian)(mian)沒有被(bei)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)區(qu)域(yu)，這(zhe)(zhe)些銹(xiu)(xiu)(xiu)點可以(yi)(yi)看成是小(xiao)(xiao)陽(yang)極(ji)，而此刻尚未被(bei)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)區(qu)域(yu)則可以(yi)(yi)看成是大陰極(ji)。大陰極(ji)、小(xiao)(xiao)陽(yang)極(ji)的(de)(de)組合就會加(jia)速(su)已有銹(xiu)(xiu)(xiu)點的(de)(de)進一步腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，這(zhe)(zhe)時(shi)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)產(chan)物會逐漸增(zeng)多，以(yi)(yi)致(zhi)附著(zhu)在銹(xiu)(xiu)(xiu)點周圍，不斷(duan)向未被(bei)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)區(qu)域(yu)蔓延。以(yi)(yi)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)8 d為(wei)例，Q345qENH和Q420qENH的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)程度(du)明顯輕于(yu)對(dui)(dui)比(bi)試樣(yang)Q345qE。圖(tu)2為(wei)干濕(shi)交(jiao)替腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)32d SEM形貌，可以(yi)(yi)看出，耐候(hou)橋(qiao)梁鋼Q345qENH和Q420qENH銹(xiu)(xiu)(xiu)層(ceng)(ceng)表(biao)面(mian)(mian)(mian)均較平整，銹(xiu)(xiu)(xiu)層(ceng)(ceng)顆(ke)粒平均尺寸(cun)較小(xiao)(xiao)，有利(li)于(yu)銹(xiu)(xiu)(xiu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)保(bao)護性能；對(dui)(dui)比(bi)試樣(yang)Q345qE的(de)(de)銹(xiu)(xiu)(xiu)層(ceng)(ceng)高(gao)低起伏(fu)較大，銹(xiu)(xiu)(xiu)層(ceng)(ceng)均勻性較差，銹(xiu)(xiu)(xiu)層(ceng)(ceng)顆(ke)粒平均尺寸(cun)較大，不利(li)于(yu)銹(xiu)(xiu)(xiu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)保(bao)護性能。

圖1   除冰鹽干濕(shi)交替(ti)實驗(yan)的腐(fu)蝕形貌(mao)

圖2   3種試樣(yang)干濕(shi)交(jiao)替32 d后的(de)SEM形貌

腐蝕實(shi)驗(yan)后，按照(zhao)下式計(ji)算出減薄量(liang)[12]：

其中，D為(wei)腐(fu)蝕(shi)(shi)減(jian)薄量(liang)，mm；R為(wei)年腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率，mm/a；M和M1分(fen)別為(wei)實(shi)驗前后的(de)試樣質量(liang)，g；S為(wei)試樣初(chu)始面積，cm2；ρ為(wei)材料的(de)密度，g/cm3。

3種(zhong)橋梁(liang)鋼(gang)干濕交替加速腐蝕(shi)實驗的(de)(de)(de)腐蝕(shi)減薄(bo)量(liang)如圖3所示，由圖3可以看出(chu)，3種(zhong)鋼(gang)的(de)(de)(de)減薄(bo)量(liang)均隨時(shi)(shi)間(jian)(jian)延(yan)長呈上升趨(qu)勢，實驗初期Q345qENH和Q420qENH與(yu)對(dui)(dui)比試樣Q345qE的(de)(de)(de)減薄(bo)量(liang)差距(ju)較(jiao)小，隨著時(shi)(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)延(yan)長，兩種(zhong)耐候橋梁(liang)鋼(gang)與(yu)對(dui)(dui)比試樣Q345qE的(de)(de)(de)減薄(bo)量(liang)差距(ju)增大(da)，32 d Q345qENH和Q420qENH相對(dui)(dui)Q345qE的(de)(de)(de)腐蝕(shi)減薄(bo)量(liang)分別為77.5%和71.7%。

圖3   干濕交替實驗3種橋梁鋼的腐蝕減薄量

通常耐候鋼的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)深度(du)與腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)間(jian)呈冪函(han)數(shu)變(bian)化關系，對實驗(yan)鋼干濕交(jiao)替腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)實驗(yan)的(de)(de)(de)(de)減(jian)薄量(liang)與腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)關系按照D=Atn （D為(wei)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)深度(du)，mm；t為(wei)時(shi)間(jian)，d；A、n為(wei)常數(shu)） 進行回歸[13,14]，圖4為(wei)3種(zhong)橋(qiao)梁鋼的(de)(de)(de)(de)擬(ni)合曲線圖。具體(ti)數(shu)值(zhi)如表(biao)2所示，A和n分別為(wei)與材(cai)料和環境有(you)關的(de)(de)(de)(de)常數(shu)，A代表(biao)材(cai)料表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)活性，n表(biao)征(zheng)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)產物(wu)的(de)(de)(de)(de)致(zhi)密性，R2為(wei)相關系數(shu)。3種(zhong)橋(qiao)梁鋼的(de)(de)(de)(de)n值(zhi)均小(xiao)于1，表(biao)明干濕交(jiao)替腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率隨時(shi)間(jian)不斷的(de)(de)(de)(de)衰減(jian)，因此(ci)3種(zhong)橋(qiao)梁鋼銹層的(de)(de)(de)(de)形(xing)成均具有(you)保護性。3種(zhong)橋(qiao)梁鋼中(zhong)Q420qENH鋼的(de)(de)(de)(de)A值(zhi)較(jiao)低，說(shuo)明其(qi)初(chu)期的(de)(de)(de)(de)耐腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性能(neng)較(jiao)好(hao)。3種(zhong)橋(qiao)梁鋼中(zhong)Q420qENH鋼的(de)(de)(de)(de)n值(zhi)較(jiao)低，說(shuo)明其(qi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)產物(wu)的(de)(de)(de)(de)致(zhi)密性較(jiao)好(hao)，即隨周(zhou)浸時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)延長其(qi)最終腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)失厚(hou)最小(xiao)。

圖4   3種橋梁鋼干(gan)濕交替實驗腐(fu)蝕減(jian)薄量擬合曲線

表2   干濕交替實驗回歸方程(cheng)

2.2 全(quan)浸腐蝕行為

8 d的(de)(de)腐蝕形貌(mao)如(ru)圖(tu)5所示，兩組耐候(hou)橋梁鋼試(shi)(shi)樣銹層(ceng)均勻、平整(zheng)，對比(bi)試(shi)(shi)樣Q345qE銹層(ceng)均勻性、平整(zheng)性較差。圖(tu)6是3種(zhong)(zhong)橋梁鋼在全浸(jin)實驗中的(de)(de)腐蝕減(jian)薄量折線圖(tu)。隨著實驗時間的(de)(de)延長，兩種(zhong)(zhong)耐候(hou)橋梁鋼與對比(bi)試(shi)(shi)樣的(de)(de)減(jian)薄量差距逐(zhu)漸增大，32 d Q345qENH和Q420qENH相對Q345qE的(de)(de)腐蝕減(jian)薄量分別為86.1%和87.6%。

圖5   除冰(bing)鹽全浸實(shi)驗8 d腐蝕形貌

圖6   全浸實驗3種橋梁鋼的腐蝕減薄量

與周浸實驗(yan)擬(ni)合方式(shi)相同，分別對3種(zhong)(zhong)橋(qiao)(qiao)梁(liang)(liang)(liang)鋼(gang)全(quan)浸實驗(yan)的腐(fu)(fu)蝕(shi)減(jian)薄量(liang)與時間關(guan)系采用D=Atn進行(xing)擬(ni)合。圖7為3個橋(qiao)(qiao)梁(liang)(liang)(liang)鋼(gang)的擬(ni)合曲線圖，具體(ti)數值(zhi)如(ru)表(biao)3所示，3種(zhong)(zhong)橋(qiao)(qiao)梁(liang)(liang)(liang)鋼(gang)的n值(zhi)均小(xiao)于(yu)1，表(biao)明(ming)全(quan)浸腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率隨時間不(bu)斷的衰減(jian)，因此3種(zhong)(zhong)橋(qiao)(qiao)梁(liang)(liang)(liang)鋼(gang)銹層的形成均具有保(bao)護性。3種(zhong)(zhong)橋(qiao)(qiao)梁(liang)(liang)(liang)鋼(gang)中Q345qENH鋼(gang)的A值(zhi)最(zui)低，說明(ming)其(qi)初期的耐腐(fu)(fu)蝕(shi)性能較(jiao)好(hao)。3種(zhong)(zhong)橋(qiao)(qiao)梁(liang)(liang)(liang)鋼(gang)中Q420qENH鋼(gang)的n值(zhi)較(jiao)低，說明(ming)其(qi)腐(fu)(fu)蝕(shi)產物的致密性較(jiao)好(hao)，即隨全(quan)浸時間的延(yan)長其(qi)最(zui)終腐(fu)(fu)蝕(shi)失厚最(zui)小(xiao)。

圖7   3種橋梁鋼(gang)全浸實驗腐(fu)蝕(shi)減薄量擬合曲線(xian)

表(biao)3   全浸(jin)實(shi)驗回歸方(fang)程

兩種腐蝕(shi)過程(cheng)(cheng)均遵(zun)循冪指數(shu)規律(lv)，由于是(shi)非線性方程(cheng)(cheng)，所(suo)以加速(su)倍率 （周(zhou)(zhou)(zhou)浸(jin)(jin)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)與全浸(jin)(jin)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)的(de)腐蝕(shi)率的(de)比） 是(shi)隨(sui)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)時間而變化的(de)，因(yin)此(ci)可以將周(zhou)(zhou)(zhou)浸(jin)(jin)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)與全浸(jin)(jin)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)得到相同腐蝕(shi)量所(suo)對應(ying)的(de)時間比的(de)倒(dao)數(shu)定義為加速(su)倍率，即(ji)D周(zhou)(zhou)(zhou)浸(jin)(jin)=D全浸(jin)(jin)。

Q345qENH：0.00675t周浸0.55981=0.00117t全浸0.54626

Q420qENH：0.00631t周浸0.56434=0.00128t全(quan)浸052377

Q345qE：0.0085t周浸0.5766=0.00127t全(quan)浸0.55827

設t周浸(jin)為32 d，分(fen)別(bie)代(dai)入上述3個關系式，得(de)Q345qENH t全(quan)(quan)浸(jin)=860 d，Q420qENH t全(quan)(quan)浸(jin)=880 d，Q345qE t全(quan)(quan)浸(jin)=1080 d。因(yin)此Q345qENH、Q420qENH和(he)Q345qE干濕(shi)交替(ti)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的加速倍(bei)率分(fen)別(bie)是(shi)其全(quan)(quan)浸(jin)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的26.88倍(bei)、27.5倍(bei)和(he)33.75倍(bei)。說明同種橋梁鋼(gang)在(zai)不(bu)同的結構(gou)部(bu)位(wei)受除(chu)(chu)冰(bing)鹽腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)程(cheng)度相差較(jiao)(jiao)大，空氣流動(dong)較(jiao)(jiao)大常處于除(chu)(chu)冰(bing)鹽干濕(shi)交替(ti)的結構(gou)部(bu)位(wei)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)環境較(jiao)(jiao)苛刻(ke)，排(pai)水較(jiao)(jiao)差、易受潮、常浸(jin)潤在(zai)除(chu)(chu)冰(bing)鹽的結構(gou)部(bu)位(wei)由于供氧不(bu)充(chong)分(fen)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)程(cheng)度較(jiao)(jiao)輕。

2.3 干濕交替腐蝕后(hou)銹(xiu)層XRD分析

經過干(gan)濕(shi)交替后的銹層(ceng)分(fen)為兩部分(fen)，外(wai)銹層(ceng)疏(shu)松、結(jie)(jie)合不(bu)牢；內(nei)銹層(ceng)則存在(zai)明顯區(qu)別(bie)，內(nei)銹層(ceng)位于基(ji)體與銹層(ceng)結(jie)(jie)合界(jie)面處(chu)并且(qie)較為致密，因此內(nei)銹層(ceng)在(zai)防(fang)腐蝕(shi)過程中起到(dao)重要的作用[15,16]。取干(gan)濕(shi)交替實驗后的內(nei)銹層(ceng)進行研磨，分(fen)析(xi)物相結(jie)(jie)構對其耐蝕(shi)性的影響。圖8為3種橋梁鋼除冰鹽(yan)干(gan)濕(shi)交替腐蝕(shi)后第一(yi)周期2 d和第五周期32 d的內(nei)銹層(ceng)XRD圖譜。

圖8   干濕交替腐蝕產物(wu)XRD譜(pu)

從圖8中可(ke)以看出(chu)，干(gan)濕(shi)(shi)交(jiao)(jiao)替實(shi)(shi)驗2 d試樣(yang)內(nei)銹層(ceng)(ceng)(ceng)物(wu)(wu)相(xiang)由(you)α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH、CaCO3組成，32 d試樣(yang)內(nei)銹層(ceng)(ceng)(ceng)物(wu)(wu)相(xiang)為(wei)α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH、CaCO3、Fe3O4、NaCl。表4為(wei)干(gan)濕(shi)(shi)交(jiao)(jiao)替腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物(wu)(wu)物(wu)(wu)相(xiang)組成，從半定(ding)量(liang)(liang)數據及(ji)物(wu)(wu)相(xiang)結構分(fen)析，隨(sui)著干(gan)濕(shi)(shi)交(jiao)(jiao)替腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)實(shi)(shi)驗時間的(de)(de)(de)延長(chang)銹層(ceng)(ceng)(ceng)物(wu)(wu)相(xiang)結構及(ji)含(han)(han)量(liang)(liang)有所(suo)變化(hua)(hua)：銹層(ceng)(ceng)(ceng)中生成了Fe3O4，3種橋梁鋼(gang)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)2 d銹層(ceng)(ceng)(ceng)中均沒(mei)有Fe3O4，32 d則(ze)出(chu)現Fe3O4；γ-FeOOH的(de)(de)(de)量(liang)(liang)逐漸(jian)(jian)減(jian)少，α-FeOOH的(de)(de)(de)量(liang)(liang)逐漸(jian)(jian)增(zeng)多。表4為(wei)物(wu)(wu)相(xiang)半定(ding)量(liang)(liang)分(fen)析結果，Q345qENH鋼(gang)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)2 d到(dao)(dao)32 d，α-FeOOH從6%增(zeng)至(zhi)16%，γ-FeOOH從42%降為(wei)6%；Q420qENH鋼(gang)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)2 d到(dao)(dao)32 d，α-FeOOH從7%增(zeng)至(zhi)10%，γ-FeOOH則(ze)從45%降至(zhi)7%；Q345qE鋼(gang)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)2 d到(dao)(dao)32 d，α-FeOOH從7%增(zeng)至(zhi)7.9%，γ-FeOOH從44%降至(zhi)9.9%。因為(wei)γ-FeOOH的(de)(de)(de)化(hua)(hua)學穩(wen)定(ding)性低，是最先形成的(de)(de)(de)亞穩(wen)定(ding)產(chan)物(wu)(wu)，在腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)“濕(shi)(shi)”的(de)(de)(de)階段，γ-FeOOH開始溶解(jie)，重新結晶(jing)，形成α-FeOOH或(huo)(huo)Fe3O4，其轉(zhuan)變將引(yin)起(qi)體積的(de)(de)(de)變化(hua)(hua)，易產(chan)生裂紋(wen)或(huo)(huo)空洞等缺陷(xian)[17,18]。α-FeOOH是絕緣的(de)(de)(de)非活性物(wu)(wu)質(zhi)，是銹層(ceng)(ceng)(ceng)中最為(wei)穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)物(wu)(wu)相(xiang)，在銹層(ceng)(ceng)(ceng)中基本(ben)不發生物(wu)(wu)相(xiang)的(de)(de)(de)演(yan)變，不會產(chan)生物(wu)(wu)相(xiang)演(yan)變帶來的(de)(de)(de)體積轉(zhuan)變而(er)在銹層(ceng)(ceng)(ceng)中引(yin)起(qi)裂紋(wen)或(huo)(huo)孔洞等缺陷(xian)，對鋼(gang)具有保護作用，該相(xiang)的(de)(de)(de)增(zeng)加是導(dao)致實(shi)(shi)驗后(hou)期腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)下降的(de)(de)(de)重要原因。兩(liang)種耐(nai)候橋梁鋼(gang)Q345qENH和(he)Q420qENH的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)合金(jin)元(yuan)素Ni、Cu、Mo、Ti、Nb和(he)Cr的(de)(de)(de)總含(han)(han)量(liang)(liang)分(fen)別為(wei)1.001和(he)1.187，而(er)對比試樣(yang)Q345qE僅為(wei)0.182，因此兩(liang)種耐(nai)候橋梁鋼(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性能明顯(xian)優于對比試樣(yang)Q345qE。

3 結(jie)論

（1） 利用(yong)干濕交替腐蝕(shi)實驗和全浸腐蝕(shi)實驗分別模擬了橋梁鋼位(wei)于排水好、并且通(tong)風(feng)的(de)(de)結構部位(wei)和排水較差、易受(shou)潮的(de)(de)結構部位(wei)，耐候橋梁鋼Q345qENH、Q420qENH在除冰鹽腐蝕(shi)環境的(de)(de)耐腐蝕(shi)明顯(xian)優于對比試(shi)樣Q345qE。

（2） 同種(zhong)橋梁鋼在不同的(de)結構部位受除冰鹽腐蝕(shi)(shi)程(cheng)度相差較大，Q345qENH、Q420qENH和Q345qE干濕交(jiao)替腐蝕(shi)(shi)的(de)加速倍(bei)率分別是其全浸腐蝕(shi)(shi)的(de)26.88倍(bei)、27.5倍(bei)和33.75倍(bei)。

（3） 干濕交(jiao)替腐蝕(shi)實驗(yan)隨著時間(jian)的(de)(de)延長銹層物相結構(gou)及(ji)含量(liang)均有所變化：銹層中生(sheng)成了Fe3O4，γ-FeOOH的(de)(de)量(liang)逐漸減少，α-FeOOH的(de)(de)量(liang)逐漸增(zeng)多(duo)。α-FeOOH是絕(jue)緣的(de)(de)非活性物質(zhi)，該相的(de)(de)增(zeng)加是導致(zhi)實驗(yan)后期腐蝕(shi)速率下降(jiang)的(de)(de)重要原因。