轻轨用钢在模拟酸雨溶液中的腐蚀行为研究

摘要

酸雨作为人类当今面临的三大环境问题之一，不仅对生态环境造成了严重的破坏，而且也被证实能够明显加速材料的腐蚀破坏进程。随着城市化进程加快，为了缓解城市交通压力，快速轨道交通——铁路或轻轨特有的优势成为近年来开发建设的新型公共交通方式。然而，目前大多数钢轨都常年暴露在大气雨水环境下，受到严重的大气腐蚀。由于重庆地形特殊性轻轨轨道未采用传统的钢轨，而采用混凝土轨道。混凝土轨道间用金属质地的指型板——螺栓(35CrMn)来连接板座(35钢)与混凝土，指型板板面(Q235)直接放在板座上。经调查发现，轻轨轨道指型板部分的钢材腐蚀严重。因此，如何减缓指型板受到的酸雨腐蚀是一个保障轻轨线路运行安全、降低轻轨后期维护成本的重要课题，本文研究轻轨建设中广泛应用的Q235，35钢以及35CrMn钢在模拟酸雨中的腐蚀行为，以期为轻轨选材和防腐措施提供参考。
　　 利用极化曲线、电化学交流阻抗（EIS）及扫描电镜（SEM）方法研究了轻轨用钢—35CrMn钢、35钢和Q235三种钢在模拟酸雨溶液中的腐蚀行为，探讨了溶液pH、溶液中侵蚀性阴离子以及干湿交替浸泡时间对轻轨钢腐蚀行为影响，并用EDS及XRD分析了三种钢锈层成分。结果表明：随着溶液pH的减小，三种钢的自腐蚀电流均逐渐增加，自腐蚀电位负移；随着干湿交替浸泡时间的延长，钢表面生成的锈层聚集较多，腐蚀膜阻抗变大，腐蚀速率降低，腐蚀产物对基体具有一定的保护作用；增加Cl-，SO42-侵蚀性阴离子浓度使三种钢的极化电阻均变小，腐蚀电流密度增大，促进了钢的阳极溶解，但NO3-却表现了相反的变化趋势；SEM、EDS及XRD分析表明三种钢锈层相成分相近，但35CrMn锈层中含较多的致密α-FeOOH，对基体有更好的保护作用，降低腐蚀速率。通过量子化学计算软件Material Studio(MS)的Dmol3模块计算氯离子在Fe(111)面的顶位，桥位和空位三个不同吸附位的能量及电子态密度，结果表明氯离子在Fe(111)面的吸附能都大于40KJ，属于稳定的化学吸附，在顶位的吸附能相对较大，说明其与金属表面的某一位置的吸附最强。这与实验相符合，大量的实验证明Cl-具有强烈穿透力，容易使金属发生点蚀作用，从而促进了铁的阳极溶解，腐蚀速率增大。

目录

文摘

英文文摘

1 绪 论

2 模拟酸雨溶液中轻轨钢的腐蚀行为研究

3 轻轨用钢在模拟酸雨溶液中的量子化学研究

4 结论与展望

致 谢

参考文献

附 录