耐候钢优良的抗大气腐蚀性能来源于其表面致密的保护性锈层,但在钢结构的服役过程中,由于各种自然的和人为的原因,会造成锈层的局部损伤。在大气环境中,这可能导致两种截然不同的结果:一是腐蚀沿损伤处深入发展并最终导致钢结构的整体失效;二是损伤处产生新的致密锈层,使锈层保护性得到恢复。至于具体得到哪种结果,应该与损伤的特征,耐候钢的成分结构以及环境因素等相关,但以往并没有被专门研究过。有鉴于此,本工作中通过热震和挤压两种便于定量控制的方式,在耐候钢和碳钢表面锈层中人为制造了损伤,进而研究了损伤对它们在实验室加速环境和沿海大气曝晒时腐蚀行为的影响。借助光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、电化学测量以及自创的醇吸附/脱附法等分析测试手段,重点表征了锈层损伤特征及其在继续腐蚀过程中的变化,主要包括以下内容:发明了一种对锈层致密性进行无损分析的醇吸附/脱附方法,并建立了由醇吸附/脱附实验数据计算锈层比表面积、锈层孔隙率、孔隙比表面积等定量指标的理论模型。该方法可以获得锈层孔隙率等传统的氮吸附方法所不能反映的指标,同时避免了氮吸附方法扰动锈层的缺点,也消除了水吸附方法在测量中会导致进一步腐蚀的不足。发现热震损伤后,锈层对醇的吸附/脱附速率与孔隙率明显增大,锈层电阻出现明显的下降。耐候钢锈层的抗热震损伤能力优于普通碳钢,同时耐候钢内锈层比外锈层具有更高的抗热震损伤能力。在耐候钢锈层中,热震诱导的裂纹扩展基本平行于锈层/钢基体界面,而普碳钢中热震裂纹扩展方向随机。耐候钢的锈层截面呈现明暗相间的条带,条带长度方向平行于锈层/钢基体界面。亮带中Fe/O比较高,合金元素含量较低,金属性更强,暗带与之相反。腐蚀前沿在耐候钢基体中的纵向深入和横向扩展交替进行,是造成锈层带状结构的原因。亮带和暗带成分的差异,使裂纹倾向于沿亮/暗带界面扩展,因而耐候钢锈层中大部分裂纹的扩展方向近似平行于锈层/钢基体界面。损伤样品的致密性、锈层电阻、锈层稳定性指数等在继续腐蚀过程中呈现先降低后升高的趋势;同时,锈层出现分层,在室内加速腐蚀中更为明显,说明继续腐蚀过程中新锈在损伤处优先形成,既填充缺陷,也会在腐蚀初期造成二次损伤。在室内加速腐蚀实验后接续大气曝晒试验,无损伤样品的锈层也出现了分层现象,且其锈层电阻先降低后增加,伴随腐蚀电流先增大后减小。说明腐蚀产物的稳定组成与腐蚀环境相关,加速腐蚀过程中形成的腐蚀产物比例在随后的大气环境中会发生改变。锈层损伤在加速腐蚀过程中修复较快,但在真实大气中修复的质量更好。