耐候钢因其具有耐蚀性能强、经济损失少、制造和装配成本低等优点被广泛应用于桥梁建设。目前,大气环境复杂多变,桥梁耐候钢的发展面临更高的挑战,且学者们多对单一、典型的腐蚀环境以及真实的大气环境进行研究,缺乏对实际工程应用中复杂环境的腐蚀行为及腐蚀机理的分析。基于此,本文以桥梁耐候钢Q345qNH为研究对象,通过干湿交替加速腐蚀试验,系统的考察了Nb元素对桥梁耐候钢Q345qNH组织、耐蚀性能的影响。重点研究了桥梁耐候钢Q345qNH在不同环境下的耐蚀性能及腐蚀行为,讨论了其在复杂的除冰盐环境下、NaHSO₃环境下以及共同作用的混合环境下的腐蚀机理,为桥梁钢在复杂环境下耐蚀性能的研究、应用与发展提供理论依据。通过分析,本文取得主要成果与结论如下:1.桥梁耐候钢Q345qNH中添加微量Nb元素能提高耐蚀性,其主要以细化组织晶粒,在晶界上析出NbC,减少晶界析出碳化铬含量的方式,有效的降低晶间腐蚀,且在模拟除冰盐腐蚀环境中,含Nb的Q345qNH钢比无Nb的Q345qNH钢形成的锈层更加稳定、致密。2.不同腐蚀环境下的腐蚀规律差异。Q345qNH裸桥梁耐候钢在除冰盐介质中腐蚀失重最少,在NaHSO₃介质中腐蚀失重最大;在腐蚀初期,三种介质中Q345qNH钢腐蚀速率呈急速上升趋势,144 h后腐蚀速率明显下降,但腐蚀288⁴80 h时,NaHSO₃中的钢样腐蚀速率下降趋势明显,约是混合介质中的1.5倍、除冰盐介质中的3.8倍。而三种介质中含氧化皮的Q345qNH钢与裸钢的腐蚀规律相反,在腐蚀初期速率较缓,192 h后腐蚀速率明显上升,且在除冰盐和混合介质中上升趋势明显较NaHSO₃介质中快。3.不同腐蚀环境下的锈层区别。随着腐蚀时间的延长,桥梁耐候钢Q345qNH在NaHSO₃环境下腐蚀形成的锈层致密性、稳定性最高,而除冰盐环境下腐蚀形成的锈层最为疏松多孔。这主要与不同腐蚀介质的作用机理以及形成锈层的物相成分有关,在模拟三种环境下的腐蚀行为中,裸钢表面生成的锈层成分均包含α-FeOOH、γ-FeOOH、Fe₃O₄三种物相,由于除冰盐环境和混合环境属于高Cl^-环境,因而这两种腐蚀环境中还生成大量的不稳定β-FeOOH物相,降低了锈层的稳定性。含氧化皮的Q345qNH钢腐蚀生成物相成分情况与其相似,且锈层成分多含Fe₂O₃物相。4.不同腐蚀环境下的腐蚀机理。模拟除冰盐环境,Q345qNH裸钢的腐蚀行为主要受Cl^-腐蚀为主及多种离子相互耦合作用的影响,易形成不稳定且松散的片层状锈层;模拟SO₂腐蚀环境,Q345qNH裸钢的腐蚀行为主要受HSO₃^-的影响,易形成“SO₄^2-循环再生机制”;模拟混合腐蚀环境,其腐蚀行为是前两种腐蚀环境共同作用的结果。含氧化皮的桥梁耐候钢Q345qNH腐蚀行为更为复杂,不仅受不同腐蚀介质的影响,还受氧化皮材料本身的影响。腐蚀初期,氧化皮对Q345qNH钢起保护作用,腐蚀速率较缓,在除冰盐环境中,腐蚀以Cl^-优先在氧化皮缺陷处造成的点蚀为主;在模拟SO₂腐蚀环境中,腐蚀以氧化皮缓慢溶解的全面腐蚀为主。腐蚀中后期氧化皮与Q345qNH钢形成“大阴极、小阳极”的电偶腐蚀,对腐蚀速率起加快作用。在混合环境中腐蚀受两种介质共同作用,腐蚀速率变化趋势与除冰盐环境的腐蚀一致。