【摘 要】
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超级奥氏体不锈钢是不锈钢发展的热点材料,其与普通奥氏体不锈钢相比一般具有更加优异的性能。在日常生产中,尽管奥氏体不锈钢在众多领域表现出优异的性能,但在一些长期高腐蚀性的服役条件中,奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能有限。因此,需要一种耐腐蚀性能更加优异不锈钢来作为候选材料,本文以奥氏体不锈钢317L作为对比钢,对比研究254SMo在不同温度和腐蚀性阴离子下的多种因素交互作用下的点蚀行为。为拓展其在石化领域和
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超级奥氏体不锈钢是不锈钢发展的热点材料,其与普通奥氏体不锈钢相比一般具有更加优异的性能。在日常生产中,尽管奥氏体不锈钢在众多领域表现出优异的性能,但在一些长期高腐蚀性的服役条件中,奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能有限。因此,需要一种耐腐蚀性能更加优异不锈钢来作为候选材料,本文以奥氏体不锈钢317L作为对比钢,对比研究254SMo在不同温度和腐蚀性阴离子下的多种因素交互作用下的点蚀行为。为拓展其在石化领域和造纸环境的应用提供试验数据,促进254SMo钢在上述环境中的应用。本文主要针对超级奥氏体不锈钢254SMo和奥氏体不锈钢317L在石化领域和造纸环境中的点蚀行为进行研究。采用动电位极化、恒电位极化、电化学阻抗谱(EIS)、M-S曲线等电化学检测方法,研究254SMo和317L钢在模拟石化领域和造纸环境中的点蚀行为,利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)观察254SMo和317L钢在模拟石油酸化和造纸环境的点蚀形貌。在模拟酸性石化环境中,根据极化测试和阻抗谱的试验结果可以看出,在Na2SO4、H2SO4和Na Cl混合溶液中,317L钢的点蚀电位随着Cl-浓度的增加逐渐降低,电荷转移电阻随着Cl-浓度的升高逐渐减小,说明Cl-浓度对317L的点蚀性能影响较大;而254SMo腐蚀电位和点蚀电位基本不变,说明Cl-浓度对其点蚀性能影响较小,在Na2SO4、H2SO4和Na Cl混合溶液中,254SMo的耐腐蚀性能较好。利用M-S测试对钢表面钝化膜的半导体性质进行分析表明,随着极化电位的增加钝化膜由n型半导体变为p型半导体,254SMo的平带电位更负,施主密度更小,表明其钝化膜更为稳定致密。利用扫描电镜观察两种钢的点腐蚀形貌,发现点蚀优先在奥氏体钢表面的夹杂处孕育而生,254SMo的主要夹杂物是Al的氧化物和Mn S,317L的主要夹杂物是Mn S。254SMo的PER系数可达43.338,在p H为1,Cl-浓度为7%的Na2SO4、H2SO4和Na Cl混合溶液中展现优异的耐点蚀性能,而317L腐蚀较为严重,出现了大量的腐蚀坑。随着温度的增加,317L点蚀电位降低,电荷转移电阻也减小,耐腐蚀性能下降;254SMo与317L相比腐蚀较小,在80℃时,点蚀电位才出现明显下降,说明温度对其腐蚀性能影响较小。Cr、N、Mo等合金含量的增加可以提高不锈钢的耐点蚀当量值,从而提高了254SMo在酸性Cl-介质中的耐点蚀性能。在模拟碱性造纸环境中,从极化测试和阻抗测试可以看出,在Na OH溶液中,随着S2-的添加,254SMo与317L钢的腐蚀电位都降低。当S2O32-添加后,254SMo与317L钢都出现了活化-钝化转变,钝化更加困难,耐点蚀能力持续降低。从Na OH溶液中极化后的形貌图可以看出,317L表面出现了少量的点蚀坑,而254SMo点蚀坑的数量更少,254SMo与317L钢在Na OH溶液中的腐蚀倾向都不大,在造纸环境中从形貌图可以看出,317L在Na OH和Na2S溶液中的腐蚀较为严重,出现了较多的腐蚀裂纹,裂纹有相互连接的趋势;而254SMo在Na OH和Na2S溶液中形貌图只看到零星小坑,说明254SMo在造纸环境中的耐腐蚀性能较强。M-S曲线结果表明在钝化膜中存在明显的p-n结,钝化膜的半导体性能会随着极化电位的增加由n型半导体变为p型半导体,254SMo的平带电位更负,施主密度更小,表明其钝化膜更为稳定致密。在Na OH和Na2S溶液中,随着温度的增大,317L腐蚀电位降低,电荷转移电阻也减小,耐腐蚀性能下降;而254SMo在温度为80℃时,腐蚀电位才出现下降,说明温度对其腐蚀性能影响较小,同时,恒电位极化研究表明,随着温度的升高,电流密度也逐渐增大,这都表明温度的升高,钝化膜对金属基体的保护作用减弱,腐蚀发生的概率增大。
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