模拟大气环境下重轨钢腐蚀性能的分析

《模拟大气环境下重轨钢腐蚀性能的分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、内蒙古科技大学硕士学位论文引言自从人类文明发现铁这一金属开始，钢铁材料一直起到非比寻常的重要作用。在古代，铁在农耕和战争中扮演了主要角色。时至今日，钢铁制品在日常生活中诸多方面的作用更是无可替代，大到航空母舰、桥梁和大厦，小到绣花针无一不有钢铁材料参与其中，可以预见在未来很长一段时间内钢铁材料仍然在我们的社会中起到重要的作用。然而，由于钢铁材料的多种多样及其所使用的环境的复杂性，腐蚀这一钢铁材料的主要失效形式，对社会和经济发展的影响越来越不容忽视。目前，世界上各国钢铁材料的腐蚀损失最少也占到国民生产总值的2%。据统计，我国每年因腐蚀造成的经济损失[1,2]占到GDP的5%。所以腐蚀问题是困扰经

2、济社会发展的主要原因之一。除经济损失以外，钢铁材料的腐蚀还加重了环境污染，影响人类的可持续发展，严重时甚至危及人们的生命安全，比如桥梁垮塌等恶性事故的发生充分证明了钢铁材料腐蚀危害的严重性。鉴于上述原因，目前对于钢铁材料而言一个很重要的研究方向旨在提高其耐腐蚀性能。一方面，暴露在复杂环境下的钢铁材料会与各种腐蚀介质不同程度地接触。虽然不同介质的腐蚀性相差很大，但都会对钢铁的使用产生不同程度的不利影响，严重时甚至会导致财产和相关人员的重大损失；另一方面，铁矿石的总储量是有限的，这种不可再生资源过不了多久就会消耗殆尽。所以，怎样有效防止或减小腐蚀造成的损失，节约资源和能源，延缓铁矿石资源和能源的消

3、耗速度，是一个亟需解决的严峻问题。近几十年来，为提高钢铁材料的耐腐蚀性能，大量科研工作者都在致力于研究钢铁表面腐蚀产物层的形成、环境和合金元素对腐蚀产物层的影响及腐蚀产物中各物相的相互转化等方面[3]，但因为影响腐蚀的因素较多，对钢铁材料的腐蚀成因及机理尚不完善，仍有一定的[4,5]局限性，可预见未来仍是一项十分重要的课题。由于重轨钢所处的特殊工况条件，除受到大气腐蚀外，还遭受土壤腐蚀、接触腐蚀等影响，使钢轨及相关配件的损伤十分严重。一般的防腐涂层除了提高成本外几乎起不到任何作用，而高频率的换轨工作既影响了运输生产，又增加了铁路工人的劳动强度。2007年以来，我国铁路一共进行了六次大的提速，特

4、别是2010年7月1日，我国正式步入高铁时代，列车最快时速可达350km/h。为了适应这种变化，急需提高钢轨的综合性能。为此，原铁道部重新制订了铁道车辆耐大气腐蚀钢的技术标准，对钢材的耐腐蚀性能提出了更高的要求。由于高碳（~0.7wt%）高锰（~1.2wt%）珠光体重轨钢具有优-1-内蒙古科技大学硕士学位论文[11-14]良的机械性能而广泛应用于铁路系统。而耐腐蚀性作为诸多性能之一，其优劣对重轨钢的整体性能有很大影响。为此，人们开始寻求提高钢轨耐大气腐蚀性能的方法，但效果并不如人意。国外针对钢轨的防腐蚀手段仅局限在采用特殊材质的钢轨来减轻腐蚀作用，因成本太高而没有可行性；我国面对钢轨的腐蚀问题

5、除了频繁地更换钢轨，几乎没有什么有效的措施。近年来，人们根据钢轨大气腐蚀的现状及原因，从以下几个方面进行了改良：（1）用电力机车代替内燃机车和蒸汽机车。可降低相对湿度、列车的烟尘以及SO2排放量，使列车本身对钢轨的不良影响进一步减小。目前，随着国民经济的发展，我国电力机车占所有运营机车的比例在不断增加，但面对日益严重的大气污染，此方法并不能从根本上解决问题；（2）目前广泛应用的牺牲阳极保护法具有成本低、效益高等优点，已广泛应用于船舰、地下金属管线及石油钻井平台等设备，并取得[37]了良好的效果。受铁路运输的实际条件限制，铺设的钢轨线路一般都比较长，沿线的环境也千变万化，考虑到人力和经济成本，此

6、方法对于钢轨而言并不可行；（3）在原有普通钢轨的基础上通过冶炼或精炼手段加入铜等耐蚀性元素，以增强其耐腐蚀性能。近几十年来，人们在此方面投入了大量精力，得出了许多宝贵的实验数据和科研成果，为后续的研究提供了理论支撑。包钢是我国四大钢轨生产基地之一。2009年，包钢在全球金融危机的巨大冲击下抓住有利时机，全力提升钢轨产能，当年包钢钢轨产量达130万吨，居世界第一。然而同时，在我国南部地区，包钢所生产的某些规格重轨钢受当地环境的影响腐蚀较为严重。为解决这一问题，本文研究了包钢生产的珠光体组织重轨钢U75V及U76CrRE、低碳贝氏体组织重轨钢KB1250和实验钢在工业大气条件下的腐蚀行为，为新型耐

7、大气腐蚀重轨钢的设计提供理论依据。-2-内蒙古科技大学硕士学位论文第一章文献综述1.1钢铁的大气腐蚀1.1.1大气腐蚀的影响因素大气腐蚀是指钢铁材料在大气自然环境条件下的腐蚀，是最为常见的腐蚀现象之一，约占总腐蚀损失量的一半以上。据调查，超过六成的金属构件是在大气环境下工作的。对于那些做工精密的仪器设备，即使是轻微的大气腐蚀也是不允许的，大多数情况下甚至是绝对禁止的。目前，随着大气污染的不断加剧，