耐蝕鋼筋20MnSiCrV在氯鹽環(huán)境下的腐蝕行為

鋼筋銹蝕是世界各國普遍關(guān)注的一個工程性問題，尤其是在沿海和鹽湖地區(qū)，已經(jīng)成為引起鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)過早破壞的主要原因。耐腐蝕鋼筋的開發(fā)是延長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的重要措施。針對海洋環(huán)境的特殊使用要求，科研人員通過對合金成分和生產(chǎn)工藝的優(yōu)化設(shè)計，成功開發(fā)出具有優(yōu)良耐海水腐蝕性能的耐蝕鋼筋20MnSiCrV，其室溫組織為鐵素體和珠光體，屈服強度達到450MPa、抗拉強度達到650MPa、斷后伸長率達到30%，各項力學(xué)性能和工藝性能均滿足GB1499.2-2007標(biāo)準(zhǔn)對400MPa級螺紋鋼筋的性能要求。

本工作借助鹽霧腐蝕試驗、電化學(xué)阻抗譜和極化曲線對含Cr耐蝕螺紋鋼筋20MnSiCrV的腐蝕行為進行研究，嘗試分析其耐腐蝕機理。

分別選用工業(yè)生產(chǎn)的直徑為25mm的耐蝕鋼筋20MnSiCrV和普通鋼筋20MnSiV，成分見表1。鹽霧腐蝕實驗用樣為Φ25mm×3mm的塊狀樣品，其中一個端面作為工作面，面積為122.50000000000001px2，其余各面用石蠟進行密封。實驗采用（5.0±0.5）%NaCl中性水溶液，溫度為（35±2）℃，實驗時間分別為4、24、72、168和360h。實驗前用180～1500#水磨砂紙對試樣進行逐級打磨拋光，依次用蒸餾水、酒精和丙酮溶液清洗。實驗后采用增重法評價試樣腐蝕性能，利用真彩共聚焦顯微鏡測量試樣腐蝕坑深度，用JSM7100F型掃描電鏡進行表面銹層形貌觀察，用D/max-2500/PC型X射線衍射儀進行銹層組成分析，用1610型電子探針顯微分析儀觀察銹層中元素分布。

表1實驗鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）

鋼號CSiMnPSCrV

20MnSiCrV0.2000.6400.7100.0240.0040.8700.030

20MnSiV0.2100.4901.4400.0190.007-0.028

結(jié)果表明：

（1）鋼筋20MnSiCrV在pH值為12.8的飽和Ca（OH）2溶液中的耐Cl-腐蝕能力是普通鋼筋20MnSiV的1.5倍。與普通鋼筋相比，耐蝕鋼筋表現(xiàn)出較好的耐蝕性，鹽霧實驗中腐蝕速率為普通鋼筋的58%，腐蝕坑深度為普通鋼筋的74%。

（2）合金元素Cr的添加使耐蝕鋼筋基體的腐蝕敏感性大大降低，但隨著在氯鹽環(huán)境下腐蝕時間的延長，其腐蝕敏感性仍呈上升趨勢。

（3）普通鋼筋鹽霧腐蝕后的銹層為單層結(jié)構(gòu)，而耐蝕鋼筋的銹層為雙層結(jié)構(gòu)，且Cr和Si在其內(nèi)銹層中出現(xiàn)富集，有助于形成致密的內(nèi)銹層。