超级马氏体不锈钢腐蚀性能的影响因素研究

论文摘要

在常温常压下研究了热处理制度对超级马氏体不锈钢（SMSS）腐蚀性能的影响,解释了组织与腐蚀性能的关系,研究了成分（No.1钢不含W、Cu, No.2钢含W、Cu）对腐蚀性能的影响；探讨了Cl-浓度、温度、CO2等腐蚀环境下的腐蚀规律；讨论了稳定的钝化膜在腐蚀过程中的作用,分析了极化处理对样品钝化性能的影响。通过金相和XRD分析得出,随着淬火温度的升高,No.1钢和No.2钢的晶粒尺寸变大；随着回火温度的升高,两个钢种晶粒内部的回火马氏体束变得密集。在650℃下回火组织中含有逆变奥氏体。通过对不同热处理制度的No.1钢和No.2钢进行循环极化曲线测量发现,淬火温度不同对其点蚀性能造成影响,1050℃最佳,950℃次之,1000℃最差；回火温度对SMSS的点蚀性能的影响更为显著,550℃最佳,650℃次之,750℃最差。淬火态下得到组织耐蚀性要好于回火态的组织。综合热处理制度的相关实验数据,分析得出,马氏体束越密集,两个钢种越不耐蚀。并且在经过1050℃温度下固溶0.5h后淬火、在温度550℃下回火2h的热处理工艺后,可以获得具有最好耐点蚀性能的SMSS。针对具有最佳热处理制度的No.1钢和No.2钢,加以深入分析。通过对不同环境中的循环极化曲线和交流阻抗的综合分析发现,随着C1-浓度的提高,点蚀电位负向移动,维钝电流密度呈升高趋势,交流阻抗值呈减少趋势,说明Cl-的存在具有降低点蚀电位的作用；与不含CO2的NaCl溶液中的结果相比较,通入CO2明显提高了超马钢的点蚀电位。还发现,在不通CO2的溶液中形成的钝化膜不完全,说明CO2的通入有一定的促进钝化的作用；随着腐蚀液温度的升高,点蚀电位呈先降低后升高的趋势,说明在不同的温度段有不同的腐蚀机理,60℃以上开始形成致密的钝化膜,有效的保护了基体组织,降低了点蚀发生的敏感性。在饱和C02且含C1-浓度为2.1%的NaCl溶液中浸泡时,不同时间下的交流阻抗实验结果表明,随着时间的推移,交流阻抗曲线出现一定的波动,此时处于钝化膜趋于稳定的一个过渡阶段；并且就最终得到的阻抗值来看,No.2的值要大的多,说明添加W、Cu后,SMSS的耐点蚀性能得到改善；通过进行电路模拟的方法发现,模拟电路中,No.2离子穿过钝化膜的阻抗值部分无限大,其钝化膜具有更加优良的阳离子选择透过性。在与浸泡试验同样的NaCl溶液中,通过对SMSS进行极化钝化得出,两个钢种在低于点蚀电位高于腐蚀电位的区间都可发生钝化,通过阻抗的模拟比较发现,钝化膜对基体有较好的保护作用,No.2钢具有更好的钝化效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪言
• 1.1 超级马氏体不锈钢的产生与发展
• 2腐蚀的研究现状'>1.2 石油管材钢CO₂腐蚀的研究现状
• 1.3 合金元素的作用
• 1.3.1 碳（C）的作用
• 1.3.2 铬（Cr）的作用
• 1.3.3 镍（Ni）的作用
• 1.3.4 锰（Mn）的作用
• 1.3.5 钼（Mo）的作用
• 1.3.6 硅（Si）的作用
• 1.3.7 钨（W）的作用
• 1.3.8 铜（Cu）的作用
• 1.4 腐蚀环境的影响
• -的影响'>1.4.1 Cl^-的影响
• 2的影响'>1.4.2 CO₂的影响
• 2腐蚀的研究背景'>1.4.2.1 CO₂腐蚀的研究背景
• 2的腐蚀机制'>1.4.2.2 CO₂的腐蚀机制
• 1.4.3 温度的影响
• 1.4.4 流速的影响
• 1.5 本论文研究的目的、方法与意义
• 第二章 实验材料与准备
• 2.1 材料成分及热处理制度
• 2.2 样品尺寸及保存
• 2.3 溶液的配置及pH的测定
• 2.4 实验设备
• 2.5 电化学测试方法
• 2.6 金相观察步骤
• 2.7 XRD的测量
• 第三章 热处理制度对腐蚀性能的影响研究
• 3.1 金相分析
• 3.1.1 不同淬火温度的金相组织
• 3.1.2 不同回火温度的金相组织
• 3.2 XRD图谱分析
• 3.3 循环极化曲线分析
• 3.3.1 试验方法
• 3.3.2 不同热处理制度对SMSS腐蚀性能的影响
• 3.3.2.1 不同淬火温度对SMSS耐蚀性能的影响
• 3.3.2.2 不同回火温度对SMSS耐蚀性能的影响
• 3.3.2.3 淬火态、回火态对SMSS腐蚀性能的影响
• 3.3.3 不同成分对SMSS腐蚀性能的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 腐蚀环境的影响研究
• 4.1 循环极化曲线分析
• 4.1.1 试验方法
• 4.1.2 结果与分析
• 4.2 交流阻抗分析
• 4.2.1 试验方法
• 4.2.2 结果与分析
• 4.3 点蚀孔金相分析
• 2对腐蚀性能的影响'>4.4 CO₂对腐蚀性能的影响
• 4.5 腐蚀温度对SMSS腐蚀性能的影响
• 4.5.1 试验方法
• 4.5.2 结果与分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 钝化膜的研究
• 5.1 浸泡实验交流阻抗分析
• 5.1.1 试验方法
• 5.1.2 结果与分析
• 5.2 电路拟合及分析
• 5.3 极化处理
• 5.3.1 试验方法
• 5.3.2 结果与讨论
• 5.4 交流阻抗分析
• 5.4.1 试验方法
• 5.4.2 结果与讨论
• 5.4.2.1 交流阻抗对比分析
• 5.4.2.2 电路模拟及分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表的论文