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再钝化性能在钝性材料冲刷腐蚀临界流速现象中的关键作用

再钝化性能在钝性材料冲刷腐蚀临界流速现象中的关键作用

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第十一届全国腐蚀与防护大会

作者：王政彬李琳琳郑玉贵中国科学院核用材料与安全评价重点实验室中国科学院金属研究所

冲刷腐蚀是许多军事设施和工业设备的泵、阀门、管道、叶轮、螺旋桨等过流部件的常见失效原因。解决冲刷腐蚀问题在军、民领域均具有重大需求。临界流速现象是冲刷腐蚀的典型现象,临界流速是评价材料耐冲刷腐蚀性能的关键指标。然而,临... 详细信息

冲刷腐蚀是许多军事设施和工业设备的泵、阀门、管道、叶轮、螺旋桨等过流部件的常见失效原因。解决冲刷腐蚀问题在军、民领域均具有重大需求。临界流速现象是冲刷腐蚀的典型现象,临界流速是评价材料耐冲刷腐蚀性能的关键指标。然而,临界流速现象的内在机理一直未被澄清。本研究首先探究了点蚀对冲刷腐蚀临界流速的影响,发现只要点蚀发生,就会显著降低临界流速（图1a）,由此推测再钝化性能可能在冲刷腐蚀临界流速现象中扮演着重要角色。为了验证这一推测,本研究设计了颜色和离子标记实验研究低流速下钝化膜的破裂行为（图1b和c）,首次实验证明了冲刷腐蚀临界流速现象的根本原因在于力学去钝化和电化学再钝化过程的竞争,当力学去钝化速率等于电化学再钝化速率时,即达到了临界条件,由此明确再钝化性能决定了钝性材料冲刷腐蚀临界流速。在此基础上,本研究基于流体力学,理论推导出了基于再钝化的临界流速定量表达式（图1d）,并利用实验结果进行了验证,实现了临界流速变化规律的预测,;搭建了国内首台单颗粒冲刷腐蚀实验装置（图1e）,解决了冲刷腐蚀条件下去钝化-再钝化单元过程的测试问题;将钝化膜生长的高场模型（high field ion conduction model）、点缺陷模型（point defect model）和位置交换模型（place exchange model）进行了近似统一,提出了可靠的再钝化时间快速获取方法（图1f）,解决了再钝化性能无量化指标的问题;明确了冲刷腐蚀条件下去钝化损伤面积与再钝化性能的定量关系（图1g）,解决了测试参数对再钝化性能的影响问题。根据上述系列研究,我们明确了再钝化性能在钝性材料冲刷腐蚀临界流速现象中的关键作用,通过建立再钝化相关的临界流速表达式、搭建冲刷腐蚀条件下的再钝化测试装置、提出再钝化时间获取方法、揭示去钝化损伤对再钝化性能的影响,形成了以再钝化性能为核心的冲刷腐蚀研究体系,为澄清复杂的冲刷腐蚀损伤机制和开发耐冲刷腐蚀钝性材料提供了新思路。

关键词：冲刷腐蚀再钝化性能临界流速钝性材料

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Mn对奥氏体不锈钢耐蚀性能影响的研究

Mn对奥氏体不锈钢耐蚀性能影响的研究

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作者：马国艳西安建筑科技大学

学位级别：硕士

近年来,Cr-Mn-Ni系奥氏体不锈钢,特别是一些非标准牌号的Cr-Mn-Ni系奥氏体不锈钢产量急剧增加,然而Cr-Mn-Ni系奥氏体不锈钢表现出较差的耐蚀性能。因此,本文以市场中现流行的Cr-Mn-Ni系奥氏体不锈钢(LH、L1、L4)及Cr-Ni系奥氏体不锈钢(3... 详细信息

近年来,Cr-Mn-Ni系奥氏体不锈钢,特别是一些非标准牌号的Cr-Mn-Ni系奥氏体不锈钢产量急剧增加,然而Cr-Mn-Ni系奥氏体不锈钢表现出较差的耐蚀性能。因此,本文以市场中现流行的Cr-Mn-Ni系奥氏体不锈钢(LH、L1、L4)及Cr-Ni系奥氏体不锈钢(304)为研究对象,系统地研究了Mn对奥氏体不锈钢耐蚀性能的影响。本文采用光学显微镜和电子扫描显微镜(SEM)研究了钢中的非金属夹杂物,结果表明:Cr-Mn-Ni系奥氏体不锈钢中的非金属夹杂物主要是A类长条状Fe-S-Mn夹杂物和D类球状氧化物Fe-Cr-S-Mn-O-Al-Mg;Cr-Ni系奥氏体不锈钢中的非金属夹杂物主要是B类氧化物Mg O·Al2O3和D类球状氧化物夹杂物Mg-Ca-O-Fe-Al。随着Mn含量增加,Cr-Mn-Ni系奥氏体不锈钢中A类非金属夹杂物尺寸增大,大尺寸夹杂物数目增多。线扫描结果表明非金属夹杂物与不锈钢基体之间的化学成份存在很大差异。本文采用盐雾腐蚀实验、电化学阳极极化曲线、化学浸泡法与电化学法、快速刮伤法分别研究四种奥氏体不锈钢的耐盐雾腐蚀性能、耐点蚀性能、耐缝隙腐蚀性能、再钝化性能,结果表明:(1)Cr-Ni系奥氏体不锈钢的耐蚀性能最好,三种Cr-Mn-Ni系奥氏体不锈钢随着Mn含量的增加,盐雾腐蚀程度加剧,腐蚀率增大。(2)Cr-Ni系奥氏体不锈钢的点蚀电位最高,三种Cr-Mn-Ni系奥氏体不锈钢的点蚀电位随着Mn含量的增加逐渐降低。与整个试样相比,无夹杂试样的点蚀电位偏低,且随着Mn含量的增加,二者之间的点蚀电位差值增大,这意味着Mn主要以形成夹杂物的形式对奥氏体不锈钢的耐点蚀性能产生影响。Cr-Mn-Ni系奥氏体不锈钢的点蚀起源主要是A类硫化物夹杂物,而Cr-Ni系奥氏体不锈钢的则是B类氧化物夹杂物。(3)随着Mn/Ni增加,表面缝隙腐蚀现象加剧,腐蚀率增加;随着Mn/Ni增加,缝隙腐蚀起始p Hd增大,缝隙腐蚀更易发生,缝隙腐蚀扩展速率增加。(4)Cr–Ni系奥氏体不锈钢在快速刮伤后流过划痕处的电流密度峰值ipeak最低,生成钝化膜的能力最强。Cr-Mn-Ni系奥氏体不锈钢的ipeak峰值随着Mn的增加而增加,再钝化能力递减。综合考虑,Cr-Mn-Ni系奥氏体不锈钢中的Mn含量应控制在8wt%以内。

关键词：奥氏体不锈钢非金属夹杂物耐蚀性能再钝化性能

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