摘要

采用干濕交(jiao)(jiao)替腐(fu)(fu)蝕(shi)實(shi)驗和全浸(jin)腐(fu)(fu)蝕(shi)實(shi)驗結(jie)合銹(xiu)層物(wu)相(xiang)分析，研究了橋梁鋼(gang)(gang)(gang)Q345qENH、Q420qENH和對比(bi)鋼(gang)(gang)(gang)種Q345qE在(zai)除冰鹽(yan)環境下(xia)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)行為。結(jie)果表明(ming)：耐候橋梁鋼(gang)(gang)(gang)Q345qENH、Q420qENH在(zai)除冰鹽(yan)腐(fu)(fu)蝕(shi)環境的(de)(de)耐蝕(shi)能力明(ming)顯優(you)于Q345qE鋼(gang)(gang)(gang)；同種橋梁鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)不同的(de)(de)結(jie)構部(bu)位受除冰鹽(yan)腐(fu)(fu)蝕(shi)程度相(xiang)差較大，Q345qENH、Q420qENH和Q345qE鋼(gang)(gang)(gang)干濕交(jiao)(jiao)替腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)加速(su)倍率分別是其全浸(jin)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)26.88倍、27.5倍和33.75倍；干濕交(jiao)(jiao)替腐(fu)(fu)蝕(shi)實(shi)驗隨著時間的(de)(de)延長銹(xiu)層物(wu)相(xiang)結(jie)構及含量(liang)均有所變化，絕緣的(de)(de)非(fei)活性(xing)物(wu)質(zhi)α-FeOOH相(xiang)的(de)(de)增加是導致實(shi)驗后期腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率下(xia)降的(de)(de)重要原因。

關鍵詞： 橋梁鋼； 除冰鹽； 干濕(shi)交替； 全浸； 腐蝕(shi)行為

隨(sui)著(zhu)城市(shi)化建設的(de)(de)(de)加快，使(shi)(shi)用(yong)融(rong)(rong)(rong)雪(xue)劑(ji)(ji)清除(chu)積雪(xue)導致的(de)(de)(de)路(lu)橋破壞愈(yu)發(fa)成為一(yi)個全球(qiu)性的(de)(de)(de)難題[1-3]。我(wo)國北(bei)方地(di)(di)區(qu)每年因(yin)使(shi)(shi)用(yong)融(rong)(rong)(rong)雪(xue)劑(ji)(ji)造(zao)成的(de)(de)(de)直(zhi)接和間接損失(shi)高(gao)(gao)達(da)10億(yi)元(yuan)人民幣[4-6]。融(rong)(rong)(rong)雪(xue)劑(ji)(ji)具有一(yi)定的(de)(de)(de)危害性，對鋼(gang)(gang)橋的(de)(de)(de)影響(xiang)尤為嚴(yan)重(zhong)，大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)縮短了橋梁(liang)的(de)(de)(de)使(shi)(shi)用(yong)壽命[7,8]。目前，國內(nei)外廣(guang)泛使(shi)(shi)用(yong)3種融(rong)(rong)(rong)雪(xue)劑(ji)(ji)：一(yi)是以(yi)醋酸鉀 （C2H3KO2） 為主要成分的(de)(de)(de)有機融(rong)(rong)(rong)雪(xue)劑(ji)(ji)；二是氯鹽(yan)類(lei)的(de)(de)(de)無機融(rong)(rong)(rong)雪(xue)劑(ji)(ji)，如NaCl、CaCl2、MgCl2和KCl等，即(ji)“除(chu)冰(bing)(bing)鹽(yan)”；三(san)是以(yi)氯鹽(yan)加非氯鹽(yan)或緩蝕劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)混合型融(rong)(rong)(rong)雪(xue)劑(ji)(ji)[9]。目前應用(yong)最多的(de)(de)(de)是氯鹽(yan)類(lei)融(rong)(rong)(rong)雪(xue)劑(ji)(ji)，其具有效果好、速效性高(gao)(gao)、原料(liao)易得、價格低廉等特點，但(dan)對大(da)(da)(da)型公共基礎設施的(de)(de)(de)腐蝕和生(sheng)態環境的(de)(de)(de)破壞性較大(da)(da)(da)[10,11]。未(wei)來我(wo)國將新建更多的(de)(de)(de)橋梁(liang)工程，同時橋梁(liang)工程將向高(gao)(gao)寒(han)地(di)(di)域發(fa)展，因(yin)此對橋梁(liang)鋼(gang)(gang)在除(chu)冰(bing)(bing)鹽(yan)環境中的(de)(de)(de)耐(nai)腐蝕性能進行研究，為高(gao)(gao)寒(han)地(di)(di)區(qu)的(de)(de)(de)橋梁(liang)鋼(gang)(gang)選材提(ti)供依(yi)據，具有重(zhong)要意義。

本研究(jiu)以耐候橋梁鋼(gang)Q345qENH、Q420qENH和對比鋼(gang)種(zhong)Q345qE為研究(jiu)對象，采(cai)用干濕交(jiao)替腐蝕實驗方法、全浸腐蝕實驗方法和銹層物(wu)相分析方法，研究(jiu)了其在除冰(bing)鹽環境下的腐蝕行為。

1 實驗方(fang)法

實驗鋼為(wei)鞍鋼生產的(de)耐候橋梁鋼Q345qENH、Q420qENH和對比鋼種Q345qE，腐蝕試片(pian)為(wei)接(jie)近鋼板表面取(qu)樣。化學成分見表1。采(cai)用線切割制取(qu)尺寸為(wei)50 mm×50 mm×5 mm和50 mm×25 mm×5 mm的(de)試樣，在(zai)磨床上將(jiang)試樣表面磨光至7級，利用脫脂劑(ji)、去離子(zi)水和無水乙醇將(jiang)表面清洗干凈，放入干燥器24 h后稱重。

表(biao)1   實(shi)驗鋼的化學成分 （mass fraction / %）

橋(qiao)(qiao)梁鋼板不同的(de)(de)(de)結構部位在除(chu)(chu)冰(bing)(bing)鹽(yan)(yan)腐(fu)(fu)蝕環境(jing)下腐(fu)(fu)蝕行為(wei)有所不同，處于通(tong)風處的(de)(de)(de)結構部位除(chu)(chu)冰(bing)(bing)鹽(yan)(yan)在除(chu)(chu)冰(bing)(bing)過程中呈(cheng)液態(tai)、蒸干(gan)或(huo)凝(ning)結的(de)(de)(de)干(gan)濕(shi)交(jiao)替(ti)狀態(tai)，采用與實(shi)(shi)際情況(kuang)(kuang)較(jiao)接近的(de)(de)(de)干(gan)濕(shi)交(jiao)替(ti)腐(fu)(fu)蝕實(shi)(shi)驗(yan)可以很好的(de)(de)(de)模擬該部位的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕環境(jing)，以便(bian)評(ping)價橋(qiao)(qiao)梁鋼的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕情況(kuang)(kuang)。干(gan)濕(shi)交(jiao)替(ti)腐(fu)(fu)蝕實(shi)(shi)驗(yan)在JR-A周(zhou)浸(jin)實(shi)(shi)驗(yan)箱內進行，腐(fu)(fu)蝕介質為(wei)依(yi)據GB/T 19746-2005配(pei)置的(de)(de)(de)除(chu)(chu)冰(bing)(bing)鹽(yan)(yan)。環境(jing)溫(wen)度(du)(du)為(wei)30 ℃，濕(shi)度(du)(du)80%RH，水浴溫(wen)度(du)(du)為(wei)30 ℃，每周(zhou)期1 h，其中浸(jin)潤時間為(wei)12 min，烘干(gan)時間為(wei)48 min。5個(ge)實(shi)(shi)驗(yan)周(zhou)期分(fen)別是2、4、8、16和32 d，平行試樣數(shu)量是為(wei)4片。

采用全浸(jin)實(shi)(shi)驗(yan)方法，模擬排水較差(cha)、易(yi)受潮、常(chang)浸(jin)潤在除冰(bing)(bing)鹽環境(jing)下的結構部位(wei)。全浸(jin)腐蝕實(shi)(shi)驗(yan)在恒溫水浴(yu)內進行(xing)，腐蝕介(jie)質(zhi)為(wei)除冰(bing)(bing)鹽，水浴(yu)溫度為(wei)30 ℃，5個實(shi)(shi)驗(yan)周期分別是(shi)2、4、8、16和32 d。

清理腐蝕產物依(yi)照GB/T 16545-1996，將500 mL密度為1.19 g/mL的鹽酸、500 mL的蒸餾水和3.5 g六(liu)次甲基四胺配(pei)置成除銹液。

使(shi)用(yong)QUANTA 400型掃(sao)描電(dian)鏡 （SEM） 對銹層形貌進(jin)(jin)行觀(guan)測，使(shi)用(yong)X'PERT PRO X射線(xian)衍射儀 （XRD） 對干濕交替(ti)腐蝕實驗后內銹層進(jin)(jin)行物相分(fen)析(xi)，采用(yong)Co靶(ba)、電(dian)壓40 KV、電(dian)流(liu)40 mA。衍射范圍為15°~105°，采用(yong)參(can)比強度法 （RIR值） 對XRD分(fen)析(xi)結果(guo)進(jin)(jin)行半(ban)定量分(fen)析(xi)。

2 結果與討論

2.1 干濕(shi)交替(ti)腐(fu)蝕行為

除(chu)冰(bing)鹽干濕交(jiao)(jiao)替加(jia)速(su)(su)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)實驗不同時(shi)間的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)形(xing)貌(mao)如圖1所示，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)2 h時(shi)，Q345qENH和(he)Q420qENH表面(mian)出現(xian)約20~30個銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)點(dian)(dian)(dian)，對比(bi)試(shi)樣(yang)Q345qE表面(mian)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)點(dian)(dian)(dian)約為兩種耐候橋梁(liang)鋼的(de)(de)3倍(bei)。除(chu)冰(bing)鹽具有較(jiao)強的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性，實驗進(jin)行2 h后，新鮮的(de)(de)試(shi)樣(yang)表面(mian)與(yu)除(chu)冰(bing)鹽接觸時(shi)，引起(qi)電(dian)位(wei)差，從而產(chan)(chan)生一個個很小(xiao)的(de)(de)微(wei)電(dian)池，其陽極(ji)(ji)反應(ying)即為Fe=Fe2++2e-。局部出現(xian)面(mian)積很小(xiao)的(de)(de)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)點(dian)(dian)(dian)相對于(yu)表面(mian)沒有被(bei)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)區(qu)域，這些銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)點(dian)(dian)(dian)可以(yi)看成是(shi)小(xiao)陽極(ji)(ji)，而此刻尚未(wei)被(bei)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)區(qu)域則可以(yi)看成是(shi)大陰(yin)極(ji)(ji)。大陰(yin)極(ji)(ji)、小(xiao)陽極(ji)(ji)的(de)(de)組(zu)合就(jiu)會加(jia)速(su)(su)已有銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)進(jin)一步腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，這時(shi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)產(chan)(chan)物會逐(zhu)漸增多，以(yi)致附著(zhu)在銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)點(dian)(dian)(dian)周圍，不斷(duan)向未(wei)被(bei)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)區(qu)域蔓(man)延。以(yi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)8 d為例，Q345qENH和(he)Q420qENH的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)程度明顯輕(qing)于(yu)對比(bi)試(shi)樣(yang)Q345qE。圖2為干濕交(jiao)(jiao)替腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)32d SEM形(xing)貌(mao)，可以(yi)看出，耐候橋梁(liang)鋼Q345qENH和(he)Q420qENH銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)層表面(mian)均較(jiao)平整，銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)層顆粒平均尺寸(cun)較(jiao)小(xiao)，有利于(yu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)層的(de)(de)保(bao)護性能；對比(bi)試(shi)樣(yang)Q345qE的(de)(de)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)層高低起(qi)伏較(jiao)大，銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)層均勻性較(jiao)差，銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)層顆粒平均尺寸(cun)較(jiao)大，不利于(yu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)層的(de)(de)保(bao)護性能。

圖1   除(chu)冰鹽(yan)干濕(shi)交替實(shi)驗(yan)的腐蝕(shi)形貌(mao)

圖(tu)2   3種試樣干濕(shi)交(jiao)替(ti)32 d后的SEM形(xing)貌

腐蝕實驗后，按(an)照下式計算出(chu)減薄(bo)量[12]：

其中，D為(wei)(wei)腐(fu)蝕減薄量，mm；R為(wei)(wei)年腐(fu)蝕速(su)率，mm/a；M和M1分別(bie)為(wei)(wei)實驗前后(hou)的(de)試(shi)樣(yang)質(zhi)量，g；S為(wei)(wei)試(shi)樣(yang)初(chu)始面積，cm2；ρ為(wei)(wei)材料的(de)密度，g/cm3。

3種橋(qiao)梁鋼(gang)干濕交(jiao)替(ti)加速腐蝕(shi)實驗的(de)(de)(de)腐蝕(shi)減薄(bo)量(liang)如圖(tu)3所示，由圖(tu)3可以(yi)看出，3種鋼(gang)的(de)(de)(de)減薄(bo)量(liang)均隨(sui)時間(jian)延(yan)長呈上升趨勢，實驗初期Q345qENH和Q420qENH與(yu)對(dui)比試(shi)樣Q345qE的(de)(de)(de)減薄(bo)量(liang)差距(ju)較小，隨(sui)著時間(jian)的(de)(de)(de)延(yan)長，兩種耐(nai)候橋(qiao)梁鋼(gang)與(yu)對(dui)比試(shi)樣Q345qE的(de)(de)(de)減薄(bo)量(liang)差距(ju)增(zeng)大，32 d Q345qENH和Q420qENH相對(dui)Q345qE的(de)(de)(de)腐蝕(shi)減薄(bo)量(liang)分別為77.5%和71.7%。

圖(tu)3   干濕(shi)交替實(shi)驗3種橋(qiao)梁鋼(gang)的(de)腐蝕減薄量

通常(chang)(chang)耐候鋼(gang)的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)深度與(yu)(yu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)時(shi)(shi)間(jian)(jian)呈冪函數變化關(guan)(guan)(guan)系(xi)，對實驗鋼(gang)干濕(shi)交替(ti)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)實驗的(de)減薄量與(yu)(yu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)時(shi)(shi)間(jian)(jian)的(de)關(guan)(guan)(guan)系(xi)按照D=Atn （D為腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)深度，mm；t為時(shi)(shi)間(jian)(jian)，d；A、n為常(chang)(chang)數） 進行回歸[13,14]，圖4為3種(zhong)橋(qiao)(qiao)梁鋼(gang)的(de)擬合曲線(xian)圖。具體數值如表(biao)2所(suo)示(shi)，A和n分別為與(yu)(yu)材料和環境有關(guan)(guan)(guan)的(de)常(chang)(chang)數，A代(dai)表(biao)材料表(biao)面的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)活性(xing)(xing)，n表(biao)征腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)產物的(de)致密性(xing)(xing)，R2為相關(guan)(guan)(guan)系(xi)數。3種(zhong)橋(qiao)(qiao)梁鋼(gang)的(de)n值均小于1，表(biao)明(ming)(ming)干濕(shi)交替(ti)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率隨(sui)時(shi)(shi)間(jian)(jian)不(bu)斷的(de)衰(shuai)減，因此3種(zhong)橋(qiao)(qiao)梁鋼(gang)銹層的(de)形成均具有保護性(xing)(xing)。3種(zhong)橋(qiao)(qiao)梁鋼(gang)中(zhong)Q420qENH鋼(gang)的(de)A值較(jiao)低，說(shuo)明(ming)(ming)其初期(qi)的(de)耐腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能較(jiao)好。3種(zhong)橋(qiao)(qiao)梁鋼(gang)中(zhong)Q420qENH鋼(gang)的(de)n值較(jiao)低，說(shuo)明(ming)(ming)其腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)產物的(de)致密性(xing)(xing)較(jiao)好，即隨(sui)周浸時(shi)(shi)間(jian)(jian)的(de)延長其最終(zhong)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)失厚最小。

圖4   3種橋梁鋼干濕(shi)交替(ti)實驗腐蝕減薄量擬合曲線

表2   干濕(shi)交替實驗回歸方程

2.2 全浸腐蝕行(xing)為

8 d的腐蝕(shi)形貌如圖5所示，兩(liang)組耐(nai)候橋(qiao)(qiao)梁鋼試樣銹(xiu)層均勻、平整，對比試樣Q345qE銹(xiu)層均勻性(xing)(xing)、平整性(xing)(xing)較差。圖6是3種橋(qiao)(qiao)梁鋼在(zai)全(quan)浸實驗中的腐蝕(shi)減薄(bo)量(liang)折(zhe)線圖。隨著實驗時間的延長，兩(liang)種耐(nai)候橋(qiao)(qiao)梁鋼與對比試樣的減薄(bo)量(liang)差距逐(zhu)漸增大，32 d Q345qENH和(he)Q420qENH相(xiang)對Q345qE的腐蝕(shi)減薄(bo)量(liang)分別為86.1%和(he)87.6%。

圖5   除冰(bing)鹽全浸實驗8 d腐(fu)蝕形貌

圖6   全浸(jin)實驗3種橋梁鋼的腐蝕減薄(bo)量

與周浸(jin)實(shi)驗擬(ni)合(he)方(fang)式相同(tong)，分別對3種橋(qiao)(qiao)梁(liang)鋼(gang)(gang)全(quan)浸(jin)實(shi)驗的(de)腐(fu)蝕減薄(bo)量(liang)與時(shi)間關系采(cai)用D=Atn進(jin)行擬(ni)合(he)。圖(tu)7為(wei)3個(ge)橋(qiao)(qiao)梁(liang)鋼(gang)(gang)的(de)擬(ni)合(he)曲線圖(tu)，具(ju)體數值(zhi)(zhi)如表(biao)(biao)3所示，3種橋(qiao)(qiao)梁(liang)鋼(gang)(gang)的(de)n值(zhi)(zhi)均小(xiao)于1，表(biao)(biao)明全(quan)浸(jin)腐(fu)蝕速率隨時(shi)間不斷(duan)的(de)衰減，因此3種橋(qiao)(qiao)梁(liang)鋼(gang)(gang)銹層(ceng)的(de)形成均具(ju)有(you)保護(hu)性(xing)。3種橋(qiao)(qiao)梁(liang)鋼(gang)(gang)中Q345qENH鋼(gang)(gang)的(de)A值(zhi)(zhi)最低，說明其(qi)初(chu)期的(de)耐腐(fu)蝕性(xing)能較(jiao)(jiao)好(hao)。3種橋(qiao)(qiao)梁(liang)鋼(gang)(gang)中Q420qENH鋼(gang)(gang)的(de)n值(zhi)(zhi)較(jiao)(jiao)低，說明其(qi)腐(fu)蝕產物(wu)的(de)致(zhi)密性(xing)較(jiao)(jiao)好(hao)，即隨全(quan)浸(jin)時(shi)間的(de)延長(chang)其(qi)最終腐(fu)蝕失厚最小(xiao)。

圖7   3種橋梁鋼(gang)全浸實(shi)驗腐(fu)蝕減薄量擬(ni)合曲線

表3   全浸(jin)實驗回歸方程

兩種腐蝕過程均遵(zun)循冪指數規律，由于是(shi)非線(xian)性方程，所以加速(su)倍(bei)率 （周(zhou)(zhou)浸(jin)實(shi)(shi)驗與(yu)全浸(jin)實(shi)(shi)驗的(de)腐蝕率的(de)比） 是(shi)隨實(shi)(shi)驗時間而變化的(de)，因此可以將周(zhou)(zhou)浸(jin)實(shi)(shi)驗與(yu)全浸(jin)實(shi)(shi)驗得到相同腐蝕量所對應(ying)的(de)時間比的(de)倒數定義為(wei)加速(su)倍(bei)率，即D周(zhou)(zhou)浸(jin)=D全浸(jin)。

Q345qENH：0.00675t周浸(jin)0.55981=0.00117t全浸(jin)0.54626

Q420qENH：0.00631t周浸0.56434=0.00128t全浸052377

Q345qE：0.0085t周浸0.5766=0.00127t全浸0.55827

設(she)t周浸(jin)(jin)(jin)為32 d，分別(bie)代入上述3個(ge)關系式，得(de)Q345qENH t全(quan)浸(jin)(jin)(jin)=860 d，Q420qENH t全(quan)浸(jin)(jin)(jin)=880 d，Q345qE t全(quan)浸(jin)(jin)(jin)=1080 d。因此(ci)Q345qENH、Q420qENH和Q345qE干(gan)濕交替(ti)腐蝕的加速倍(bei)率(lv)分別(bie)是其全(quan)浸(jin)(jin)(jin)腐蝕的26.88倍(bei)、27.5倍(bei)和33.75倍(bei)。說明同種橋(qiao)梁鋼(gang)在(zai)不同的結構部位(wei)受(shou)除冰(bing)鹽(yan)腐蝕程(cheng)度相差較大(da)，空氣流(liu)動較大(da)常處于除冰(bing)鹽(yan)干(gan)濕交替(ti)的結構部位(wei)腐蝕環境較苛刻，排水(shui)較差、易(yi)受(shou)潮(chao)、常浸(jin)(jin)(jin)潤在(zai)除冰(bing)鹽(yan)的結構部位(wei)由于供氧不充分腐蝕程(cheng)度較輕(qing)。

2.3 干濕交替腐蝕后銹層XRD分析(xi)

經(jing)過(guo)干(gan)濕交替(ti)后的(de)(de)銹層(ceng)(ceng)(ceng)分為(wei)(wei)兩部(bu)分，外(wai)銹層(ceng)(ceng)(ceng)疏(shu)松(song)、結合不(bu)牢；內(nei)(nei)銹層(ceng)(ceng)(ceng)則存在明顯(xian)區別，內(nei)(nei)銹層(ceng)(ceng)(ceng)位(wei)于基體與(yu)銹層(ceng)(ceng)(ceng)結合界面(mian)處并且較為(wei)(wei)致(zhi)密(mi)，因此內(nei)(nei)銹層(ceng)(ceng)(ceng)在防腐蝕(shi)過(guo)程中起到重(zhong)要(yao)的(de)(de)作用[15,16]。取干(gan)濕交替(ti)實驗后的(de)(de)內(nei)(nei)銹層(ceng)(ceng)(ceng)進(jin)行研磨，分析物相(xiang)結構對其耐蝕(shi)性的(de)(de)影(ying)響。圖8為(wei)(wei)3種橋梁鋼除冰鹽干(gan)濕交替(ti)腐蝕(shi)后第(di)一周(zhou)期2 d和(he)第(di)五(wu)周(zhou)期32 d的(de)(de)內(nei)(nei)銹層(ceng)(ceng)(ceng)XRD圖譜。

圖(tu)8   干(gan)濕交替腐(fu)蝕(shi)產物XRD譜

從(cong)(cong)圖8中(zhong)(zhong)可以(yi)看(kan)出(chu)，干(gan)濕交替實驗(yan)(yan)2 d試(shi)樣(yang)內銹(xiu)層(ceng)物(wu)(wu)(wu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)由α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH、CaCO3組成(cheng)(cheng)，32 d試(shi)樣(yang)內銹(xiu)層(ceng)物(wu)(wu)(wu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH、CaCO3、Fe3O4、NaCl。表4為干(gan)濕交替腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)產(chan)物(wu)(wu)(wu)物(wu)(wu)(wu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組成(cheng)(cheng)，從(cong)(cong)半定量(liang)數據及物(wu)(wu)(wu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)結(jie)(jie)構分(fen)析(xi)，隨著干(gan)濕交替腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)實驗(yan)(yan)時(shi)間的(de)(de)延(yan)長銹(xiu)層(ceng)物(wu)(wu)(wu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)結(jie)(jie)構及含(han)量(liang)有(you)所(suo)變(bian)(bian)化：銹(xiu)層(ceng)中(zhong)(zhong)生(sheng)成(cheng)(cheng)了Fe3O4，3種橋(qiao)(qiao)梁鋼(gang)(gang)(gang)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)2 d銹(xiu)層(ceng)中(zhong)(zhong)均沒有(you)Fe3O4，32 d則出(chu)現Fe3O4；γ-FeOOH的(de)(de)量(liang)逐(zhu)漸(jian)減少(shao)，α-FeOOH的(de)(de)量(liang)逐(zhu)漸(jian)增多。表4為物(wu)(wu)(wu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)半定量(liang)分(fen)析(xi)結(jie)(jie)果，Q345qENH鋼(gang)(gang)(gang)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)2 d到(dao)32 d，α-FeOOH從(cong)(cong)6%增至(zhi)(zhi)16%，γ-FeOOH從(cong)(cong)42%降為6%；Q420qENH鋼(gang)(gang)(gang)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)2 d到(dao)32 d，α-FeOOH從(cong)(cong)7%增至(zhi)(zhi)10%，γ-FeOOH則從(cong)(cong)45%降至(zhi)(zhi)7%；Q345qE鋼(gang)(gang)(gang)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)2 d到(dao)32 d，α-FeOOH從(cong)(cong)7%增至(zhi)(zhi)7.9%，γ-FeOOH從(cong)(cong)44%降至(zhi)(zhi)9.9%。因(yin)為γ-FeOOH的(de)(de)化學穩定性(xing)低，是最(zui)先形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)亞穩定產(chan)物(wu)(wu)(wu)，在(zai)(zai)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)“濕”的(de)(de)階段，γ-FeOOH開始(shi)溶解(jie)，重新結(jie)(jie)晶(jing)，形(xing)成(cheng)(cheng)α-FeOOH或Fe3O4，其轉變(bian)(bian)將引(yin)起(qi)體(ti)積的(de)(de)變(bian)(bian)化，易產(chan)生(sheng)裂紋或空洞等(deng)缺陷[17,18]。α-FeOOH是絕緣的(de)(de)非活(huo)性(xing)物(wu)(wu)(wu)質，是銹(xiu)層(ceng)中(zhong)(zhong)最(zui)為穩定的(de)(de)物(wu)(wu)(wu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，在(zai)(zai)銹(xiu)層(ceng)中(zhong)(zhong)基本不(bu)(bu)發生(sheng)物(wu)(wu)(wu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)演變(bian)(bian)，不(bu)(bu)會產(chan)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)演變(bian)(bian)帶來的(de)(de)體(ti)積轉變(bian)(bian)而在(zai)(zai)銹(xiu)層(ceng)中(zhong)(zhong)引(yin)起(qi)裂紋或孔洞等(deng)缺陷，對(dui)(dui)鋼(gang)(gang)(gang)具(ju)有(you)保護作用，該相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)增加是導致實驗(yan)(yan)后期腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率下降的(de)(de)重要原因(yin)。兩種耐(nai)候(hou)橋(qiao)(qiao)梁鋼(gang)(gang)(gang)Q345qENH和(he)Q420qENH的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)合金元素Ni、Cu、Mo、Ti、Nb和(he)Cr的(de)(de)總含(han)量(liang)分(fen)別為1.001和(he)1.187，而對(dui)(dui)比試(shi)樣(yang)Q345qE僅為0.182，因(yin)此兩種耐(nai)候(hou)橋(qiao)(qiao)梁鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能明(ming)顯優于對(dui)(dui)比試(shi)樣(yang)Q345qE。

3 結論

（1） 利用干濕交替腐蝕實驗和全浸腐蝕實驗分別模擬了橋梁(liang)鋼(gang)(gang)位(wei)于排(pai)水(shui)好、并且(qie)通(tong)風的結構部(bu)位(wei)和排(pai)水(shui)較差、易受潮的結構部(bu)位(wei)，耐候橋梁(liang)鋼(gang)(gang)Q345qENH、Q420qENH在除(chu)冰鹽腐蝕環境的耐腐蝕明顯優于對比試樣Q345qE。

（2） 同種(zhong)橋梁鋼在不同的結構(gou)部位受除冰(bing)鹽腐(fu)蝕(shi)(shi)程度相差較大，Q345qENH、Q420qENH和(he)Q345qE干濕(shi)交替腐(fu)蝕(shi)(shi)的加(jia)速倍率分別(bie)是其(qi)全(quan)浸(jin)腐(fu)蝕(shi)(shi)的26.88倍、27.5倍和(he)33.75倍。

（3） 干濕交替腐蝕(shi)(shi)實驗(yan)(yan)隨著(zhu)時間的(de)延長(chang)銹層物(wu)相結(jie)構及含量(liang)均有所變化：銹層中生成(cheng)了(le)Fe3O4，γ-FeOOH的(de)量(liang)逐(zhu)漸減少，α-FeOOH的(de)量(liang)逐(zhu)漸增(zeng)多。α-FeOOH是(shi)絕緣的(de)非活性物(wu)質，該(gai)相的(de)增(zeng)加是(shi)導致實驗(yan)(yan)后期腐蝕(shi)(shi)速率下降(jiang)的(de)重要原(yuan)因。