文章摘要:本文以我国典型大气环境为背景,采用户外大气暴晒试验方法,应用超景深显微镜、SEM/EDS、拉曼光谱、红外光谱、X射线衍射仪等表征手段,Tafel极化曲线、EIS电化学测试技术和灰色关联度数学分析方法研究了不锈钢焊接材料、高分子氯丁橡胶等材料在各大气站点暴晒2年后的腐蚀行为,结合高铁现场工程应用案例分析,开发了部分结构材料的环保憎污涂层,主要研究结果如下:1.不锈钢焊接材料试样最大点蚀深度对应站点排序:万宁>青岛>北京>广州>江津>武汉>沈阳>漠河。在湿热城市武汉站、热带海洋性大气万宁站暴晒2年后表面筋板母材区界面钝化膜稳定性最好,抗腐蚀性能也最好。焊缝区表面钝化膜稳定性最差,更易发生点蚀,抗腐蚀性能最差。筋板区域、焊缝区、底板母材区表面腐蚀产物主要有:α-Fe₂O₃、γ-Fe₂O₃、α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH、Fe₃O₄等物质构成。电化学分析表明,万宁站试验后试样表面腐蚀严重,自腐蚀电流密度在10^-5A·cm^-2级别。灰色关联度分析表明,Cl^-、降尘、平均温度和日照时数是不锈钢焊接材料点蚀发展过程中的主要影响因素,自然大气中NH₃影响最小,平均温度、日照、Cl^-等因素影响水平从1年到2年表现出增大趋势。2.橡胶试样老化后粗糙度提高且布满大量取向各异网络状裂纹,力学性能拉伸强度、断裂伸长率降低,硬度值提高。红外分析表明,老化后试样表面有脂肪酸生成。灰色关联度综合分析表明影响橡胶件老化性能的主要气象因素排序,年均湿度>日照时间>年辐照总量>年均温度>年降雨量,其中年均湿度影响最大,年降雨量影响最小,从1年到2年户外试验老化后,环境因子与老化性能关联度呈现出下降趋势。3.通过高铁某海底隧道现场腐蚀调研及分析,结合金属材料现场环境暴晒试验及环境污染物测量结果发现:海底隧道中,高铁材料现场运行环境是多因素,多耦合的叠加作用。不单有高温、高湿、高盐的严酷环境,还有高铁列车运行时所带来的振动、疲劳,气流、电流影响等。根据研究结果设计了4种憎污清漆涂层方案,并进行了评价试验,其中氟硅FSi憎污涂料测试结果综合性能最优,满足技术指标要求。

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论文DOI:10.26914/c.cnkihy.2021.016002

论文分类号:U238;TG172;TQ336