904L和254SMO超級奧氏體不銹鋼在高氯酸性環(huán)境中的點蝕行為研究.pdf

1、鋼鐵工業(yè)中高爐煤氣冷凝水為氯離子含量非常高的酸性溶液，對管道材料耐蝕性要求較高，目前冷凝管道上的316L不銹鋼難以達到服役要求，在較短服役期內(nèi)就出現(xiàn)腐蝕穿孔現(xiàn)象，因此考慮采用超級奧氏體不銹鋼替代316L不銹鋼。超級奧氏體不銹鋼含有大量的Cr、Ni、Mo元素，具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，是針對工業(yè)生產(chǎn)中一些苛刻的工況條件開發(fā)出來的，成為替代常用奧氏體不銹鋼的首選材料。
　　本文以904L和254SMO超級奧氏體不銹鋼為研究對象，模擬鋼鐵企

2、業(yè)高氯酸性冷凝水為腐蝕介質(zhì)，采用電化學技術，如動電位極化，交流阻抗譜，恒電位極化以及Mott-Schottky曲線等對比研究兩種超級奧氏體不銹鋼在模擬環(huán)境中的臨界點蝕溫度，并研究了兩種鋼材在不同溫度、Cl-濃度及pH值的模擬環(huán)境中的耐點蝕規(guī)律;采用金相顯微鏡及體視顯微鏡觀察兩種超級奧氏體不銹鋼表面的點蝕密度及最大點蝕深度。所得的主要結論如下:
　　(1)隨著溫度升高，兩種超級奧氏體不銹鋼在模擬溶液中的點蝕電位Eb和保護電位Ep降低

3、，鈍化膜電阻減小，鈍化膜穩(wěn)定性變差。動電位極化和電化學阻抗結果表明，溫度低于45℃時，254SMO的耐點蝕性能與904L相當;溫度高于45℃時，254SMO的耐點蝕性能優(yōu)于904L。恒電位極化結果表明，904L和254SMO在模擬溶液中的臨界點蝕溫度分別為48.7℃和71.2℃。
　　(2)隨著Cl-濃度增大，兩種超級奧氏體不銹鋼在模擬溶液中的點蝕電位Eb和保護電位Ep降低，阻抗值減小，穩(wěn)態(tài)電流密度Iss增大，鈍化膜穩(wěn)定性和自修復

4、能力降低。Mott-Schottky實驗結果表明，隨著Cl-濃度增大，鈍化膜的施主密度ND和平帶電位Efb增大，鈍化膜空位增多，致密度下降。隨著Cl-濃度增大，化學浸泡后兩種鋼材表面的點蝕密度、最大點蝕坑深度均增加，其中904L的最大點蝕深度與Cl-濃度呈二次函數(shù)關系，254SMO的最大點蝕深度與Cl-濃度呈線性關系。對比研究發(fā)現(xiàn)，Cl-濃度對904L點蝕敏感性影響較大，Cl-濃度大于78500mg/L時，904L耐點蝕性能明顯下降，達

5、到了發(fā)生點蝕的臨界Cl-濃度;而254SMO始終保持良好的耐點蝕性能。
　　(3)隨著pH降低，兩種超級奧氏體不銹鋼在模擬溶液中的點蝕電位Eb和保護電位電位Ep降低，阻抗值減小，穩(wěn)態(tài)電流密度Iss增大，點蝕孕育期縮短。Mott-Schottky實驗結果表明，隨著pH降低，鈍化膜施主密度ND和平帶電位Efb增大，鈍化膜電阻降低。隨著pH降低，浸泡后兩種鋼材表面腐蝕加重，點蝕坑密度、點蝕坑深度均增大。904L和254SMO的最大點蝕深

6、度與pH均呈線性關系，但pH變化對904L的點蝕深度影響更明顯。對比研究發(fā)現(xiàn)，pH對904L點蝕敏感性影響較大，當模擬液pH＜6.00時，904L腐蝕傾向性明顯增加，達到了發(fā)生點蝕的臨界酸度。而254SMO僅在模擬液酸性增加至pH=3.00時，鈍化膜出現(xiàn)局部溶解，但未出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)點蝕，耐點蝕性能無明顯降低。
　　(4)綜合分析認為，904L和254SMO超級奧氏體不銹鋼在冷凝水環(huán)境中是否發(fā)生點蝕很大程度取決于腐蝕介質(zhì)的變化。在高溫、高