445J2超纯铁素体不锈钢在溴化锂溶液中的腐蚀行为研究

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目前空调在人们日常生产和生活中不可缺少,作为主流制冷设备的溴化锂吸收式制冷机由于对环境友好以及安装维护方便等越来越受到人们青睐,市场潜力巨大。溴冷机中的主要金属零部件和加热系统常常采用耐蚀材料如316L不锈钢,主要原因是溴冷机中的溴化锂溶液具有强腐蚀性,会对机组零件造成点蚀、应力腐蚀和缝隙腐蚀等,严重时会导致设备失效。奥氏体不锈钢含镍较多,作为一个镍资源短缺国家,近年来镍价格上涨给我们国家的不锈钢产业带来巨大波动,于是人们把目光投向少镍无镍的铁素体不锈钢。铁素体不锈钢相比奥氏体不锈钢有更优良的抗腐蚀性能以及导热性能,而超纯铁素体不锈钢不仅延续了传统铁素体不锈钢的优点,而且通过提高Cr含量,加入Ti、Nb、Cu等元素,使其加工性和耐蚀性得到提高。445J2超纯铁素体不锈钢是通过采用VOD精炼技术,并且加入Ti、Nb、Mo等元素而设计的一种新型经济型高耐蚀不锈钢,有望用于溴冷机中。因此本文通过电化学测试方法对比研究了445J2和316L在溴化锂溶液中的点蚀行为;通过慢应变速率法(SSRT)研究了敏化温度和敏化时间对445J2不锈钢在溴化锂溶液中应力腐蚀开裂(SCC)敏感性的影响。具体结果如下:(1)通过动电位极化测试发现445J2和316L两种不锈钢耐点蚀性均随溴化锂溶液温度和浓度的升高而降低,相同条件下445J2的耐点蚀性优于316L。电化学阻抗测试表明在1 M不同温度的溴化锂溶液中,两种不锈钢均表现出单一容抗弧,相同温度下445J2容抗弧半径大于316L。结合动电位极化以及电路拟合结果可以看出相同条件下445J2耐蚀性好于316L。(2)电化学测试后的形貌图可以看出316L表面点蚀坑尺寸和数量随溴化锂溶液温度和浓度的变化明显,点蚀坑在数量增多的同时出现了互相连接的趋势,最严重时点蚀坑平均尺寸达到1075μm。445J2表面点蚀坑尺寸和数量随溶液温度和浓度略微增加。相同条件下445J2表面点蚀坑平均尺寸小于316L,表明445J2耐点蚀性优于316L。(3)氧化物和硫化物夹杂是445J2和316L钢中引发点蚀的主要原因,但相较于316L,445J2更适合应用于LiBr溶液,高含量的Cr以及Mo、Nb、Ti、Al等合金元素使得445J2更加耐点蚀。(4)随着敏化温度(550℃-750℃)的升高,445J2应力腐蚀开裂敏感性先增大后减小,也就是说在650℃时应力腐蚀开裂敏感性最高。750℃下随着敏化时间(15min-120 min)的延长,445J2应力腐蚀开裂敏感性先增大后减小。当敏化时间为120 min时,445J2应力腐蚀开裂敏感性最低。(5)随着溴化锂溶液温度(20℃-60℃)的升高,445J2应力腐蚀敏感性增大。
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