典型不锈钢在海洋环境混凝土内的腐蚀行为

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1、典型不锈钢在海洋环境混凝土内的腐蚀行为CorrosionBehaviorofTypicalStainlessSteelsintheConcreteunderMarineEnvironment学科专业：材料科学与工程作者姓名：苗伟行指导教师：高志明教授天津大学材料科学与工程学院二零一七年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研宄工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证．一书而使用过的

2、材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：＞〇／７年＂月＾日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库讲行柃索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：韌Ｍｊ＞夕签字日期：月上日签字

3、日期年：年＂月日＞／丨｜７５摘要钢筋混凝土结构由于混凝土提供的高碱性环境可以使得内部的钢筋得到良好的保护。可是在海洋环境下，由于氯离子的侵入以及蒸腾效应，氯离子会很快富集到很高的水平。此时，普通的碳钢便难以保持钝化，从而造成锈蚀。锈蚀造成的体积膨胀会对混凝土造成破坏，加速构件的失效。而使用不锈钢代替碳钢，则可以大大提高钢筋表面形成的钝化膜的稳定性，增强耐受氯离子的侵蚀作用，大大延长构件寿命，防止事故的发生。本文通过循环极化曲线、电化学阻抗谱、电化学噪声、Mott-Schottky等电化学技术以及X射线光电子能谱分析(XP

4、S)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)等物相技术对多种不锈钢在模拟海洋环境混凝土孔隙液中的钝化以及腐蚀行为进行了研究。研究表明随着氯离子浓度的上升以及碱度的下降，不锈钢的耐蚀性在不断降低。不锈钢之间耐蚀性强弱的关系为2507﹥2205﹥2304﹥316L﹥304SS﹥301SS，符合耐点蚀当量(PREN)关系。通过XPS分析可知，在较高pH值的溶液中生成的钝化膜的含铬量较高，含铁量较低。对2304不锈钢中的夹杂物进行了研究，研究表明在碱性环境下，氧化铝会发生溶解，而镁铝氧化物则不会。这导致了氧化铝夹杂物对偏碱性环

5、境更敏感以及镁铝氧化物区域对偏中性环境更敏感。并造成了含有氧化铝夹杂物的不锈钢的耐蚀性随着溶液碱度的上升先降后升的规律。对真实不锈钢混凝土体系进行碳化过程的研究，研究表明混凝土对内部不锈钢的保护能力很强，在混凝土碳化过程进行完全之前，不锈钢不会发生局部腐蚀。并基于实验构建了不锈钢电极电位与腐蚀行为的关系。并提出了不锈钢混凝土结构在线检测的方法。关键词：钝化膜，不锈钢，XPS，EIS，pH，氯离子IABSTRACTThehighalkalineenvironmentprovidedbyconcretepolesolutioninr

6、einforcedconcretestructurecanprotecttherebar.However,inthemarineenvironment,chlorideionscanrapidlyenrichtoaveryhighlevelduetotheintrusionandtranspiration.Underthehighchlorideionconcentrationsolutions,carbonsteelcannotremainpassivated,thuscausingcorrosion.Thevolumeexp

7、ansioncausedbythecorrosionproductswilldestroytheconcreteandacceleratethefailureofthecomponents.Stainlesssteelcangreatlyimprovethestabilityofpassivefilm,resistchlorideionerosionandgreatlyextendthelifeofthecomponents.Inthispaper,thecyclicpolarizationcurve,electrochemic

8、alimpedancespectrum,Mott-Schottky,X-rayphotoelectronspectroscopy(XPS),scanningelectronmicroscope(SEM),EnergyDispersiveSpectrometer(