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影响双相不锈钢点蚀性能的因素有哪些
发布者: 发布时间:2020/9/12 阅读:605

 点蚀受诸多因素控制,受不锈钢合金元素、组织结构、环境温度、腐蚀介质浓度等因素的影响。合金元素对双相不锈钢的耐点蚀性能有巨大影响,产生影响的元素包括铬、钼、镍、锰、氮、铜、钨等。

 

 浙江宏盛特钢有限公司技术人员发现,氮元素对双相不锈钢耐蚀性的影响主要体现在其对奥氏体的影响方面。氮元素的含量的提高增强了奥氏体的耐点蚀性能。钢中氮含量越高,钢在酸性溶液中自腐蚀电位越高,在中性碱性溶液中自腐蚀电位变化不大。

 

 宏盛特钢研究表明铬当量与镍当量的比值决定了双相不锈钢中的相比例。合金元素可通过影响铬当量与镍当量,对双相不锈钢的相比例产生影响。继续通过对S32304双相不锈钢的焊接后耐点蚀性能研究发现,铬当量/镍当量值越低,焊接或热循环后形成的奥氏体相越多,且焊接或焊接热循环后耐点蚀性能的下降与铬当量/镍当量值密切相关。

 

 学者们引入耐点蚀当量PREN这一概念,用以描述双相不锈钢中各元素含量与耐蚀性的关系,在两相间的分配并不平衡时,应分别对每一相的PREN值加以计算,钢的耐点蚀能力取决于PREN较低的一相。

 

 通过热处理可以改变双相不锈钢的相比例及合金元素分配,进而改变双相不锈钢的耐腐蚀能力。宏盛特钢将S32750超级双相不锈钢保温1小时后进行淬火处理,发现铁素体含量随固溶温度的提高。铬、钼在α中富集,且随α相比例增大而减少;镍、锰在γ中富集,α中的镍随α相比例增大而增多;绝大多数氮在γ中富集,且随α相比例增大而略微增多。发现,保温1小时的S32304节约型双相不锈钢经淬火后,随固溶温度由1000℃提高至1200℃,奥氏体晶粒长大,铁素体区域宽化,铁素体含量由45%提高至63%,奥氏体含量下降。随着温度提高,铁素体PREN不断减小,奥氏体PREN不断增大,在1080℃处二者PREN近似相等。同时Ziying Zhang等人发现S32304双相不锈钢的点蚀电位与PREN较低值变化规律相同,且点蚀优先发生在耐点蚀较弱相中,因此双相不锈钢的整体耐点蚀能力由耐点蚀能力较弱的一相决定。

 

 宏盛特钢对15Cr-2Ni双相不锈钢进行研究,发现合金元素在δ和γ相之间的分配系数随退火温度、时间和冷却速度的变化而变化。当δ相体积分数增大时,分配系数趋于均匀,接近于1;随着退火时间的延长,铬和铝的分配系数增大,镍和锰的分配系数减小,最终在15Cr-2Ni双相不锈钢达到等温相平衡状态后趋于平稳。单一相的耐点蚀性能并不完全决定15Cr-2Ni双相不锈钢的整体耐点蚀性能,显微组织对双相不锈钢的耐点蚀性能有影响。退火时间越长有利于提高δ相的耐点蚀性能。高退火温度下,15Cr-2Ni双相不锈钢发生γ-δ相变,可以迅速提高δ相的耐点蚀性能。

 

 宏盛特钢对S32101双相不锈钢的点蚀与相组成关系进行研究,发现铁素体相比例增加时,点蚀电位呈线性下降,亚稳态点蚀的起始电位不受铁素体相比例的影响。点蚀的萌生和扩展都发生在铁素体相,且铁素体相比例较高的样品中的点蚀坑传播速率更快。他们认为稳定点蚀电位随退火温度提高的下降与铁素体相/奥氏体相的溶解速率的关系更为密切。

 

 宏盛特钢对2205双相不锈钢的研究中,对铁素体相PREN计算运用公式,由此得到PREN变化值如图所示。运用点蚀电位对其点蚀性能进行表征发现,当铁素体相比例增加到57%时,点蚀电位水平逐渐升高,然而,在63%的样品中观察到点蚀电位水平的显著降低。测量的点蚀电位水平与铁素体相比例的关系图呈倒V形,并且在包含57%铁素体相的样品中测量最高的点蚀电位。在所有退火试样中,点蚀主要发生在靠近奥氏体的铁素体,并扩展到铁素体。

 

 综合上述研究不难发现,PREN的计算公式只考虑了铬、钼、氮、锰等元素的作用,且在计算其PREN时,将铁素体与奥氏体分开考虑,未考虑到两相之间的电偶腐蚀对点蚀的影响。同时,在运用PREN表征双相不锈钢的耐点蚀能力时,未考虑到双相不锈钢组织的不均匀性以及析出相的影响。由此,PREN对双相不锈钢耐点蚀能力的表征存在一定的局限性,PREN当量不足以成为确定双相不锈钢的耐点蚀能力充分条件,但其仍可作为判断双相不锈钢耐点蚀性能的重要参考。

 

 除了合金元素、微观组织等内在元素,腐蚀环境对点蚀的影响也尤为重要。宏盛特钢认为氯离子的化学吸附作用随温度的升高而增强,促进钝化膜破裂导致击穿电位的下降。Fe2+的水解也随温度的升高而加强,有利于酸化自催化作用的加剧,促进双相不锈钢点蚀的发生。

 

 宏盛特钢对S32750超级双相不锈钢临界点蚀温度与腐蚀行为的研究中发现:S32750超级双相不锈钢的点蚀电位随着腐蚀溶液温度的提高而降低,同时腐蚀电流密度增大,极化电阻减小;容抗弧直径随温度提高而减小,在溶液温度高于75℃时的高频段内,因点蚀产生感抗特性,表明此时S32750双相不锈钢腐蚀严重,无法形成稳定钝化膜。发现高于临界点蚀温度时,由于氯离子的活性增加及钝化膜的溶解,不锈钢表面产生点蚀现象,且温度越高,点蚀越剧烈。临界点蚀温度上下的表面钝化点蚀机理也存在差异。

 

 宏盛特钢运用热脉冲法对S31803双相不锈钢进行研究,发现在热脉冲试验中,UNS31803的再钝化温度随冷却速度的增加呈倒V形变化趋势。对于多次热脉冲测试,第一脉冲的临界点蚀温度值高于随后的临界点蚀温度值,但随着脉冲数的增加,再钝化温度值减小;随着冷却速度的下降,点蚀的生长时间也越来越长。对于较深的坑,扩散限制的阳极电流密度较低,这表明再钝化温度随热脉冲的重复下降。

 

 宏盛特钢研究了温度因子对SAF2205和SAF2507这两种双相不锈钢的点蚀性能影响,通过在750mV外加电位下对两种双相不锈钢进行在1mol/L的NaCl溶液中的腐蚀电流密度-温度循环扫描,发现溶液温度越高双相不锈钢越容易发生点蚀,点蚀均优先在奥氏体相上形成。

 
 

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