多相高速流动环境中13Cr不锈钢冲刷腐蚀特性

以油井管13Cr不锈钢为研究对象,基于分离变量法控制实验参数,利用高速气固射流实验装置,测量冲刷速率;在2%NaCl射流液体中,测量材料表面电化学腐蚀速率;在2%NaCl液固两相流中,测量冲刷腐蚀速率。分别对3种实验中的试样进行表征,根据结果对材料冲刷与腐蚀间的相互作用进行讨论。结果表明随着溶液流速的增加,13Cr不锈钢的腐蚀速率增大,材料表面出现点蚀坑;颗粒冲刷速度的增大显著加速材料的损失,使材料表面出现片状划痕;在液固两相流动溶液中,冲刷速率远大于电化学腐蚀速率,并且两者相互促进,材料表面同时出现点蚀坑和片状划痕。     

合金元素对316 LN 不锈钢的力学性能和点蚀性能的影响

研究了N、Cr、Mo和Ni四种合金元素含量的变化对核电主管道用固溶态316LN不锈钢的晶粒尺寸以及常规力学性能和点蚀性能的影响.随着N含量的升高,316LN的晶粒明显细化,其在固溶处理过程中晶粒长大趋势也减小. N含量的升高可改善316LN的力学性能和耐点蚀性能,但是当N质量分数达到0.20%时,其耐点蚀性能又开始变差.晶粒细化对316LN强度的影响远小于N含量对316LN强度的影响. Cr及Ni含量对316LN的晶粒尺寸及抗拉强度、屈服强度等力学性能影响不大;Cr含量增加可轻微改善316LN的抗点蚀能力,Ni元素对316LN的耐点蚀性能影响不大,但可增大钝态的腐蚀速度从而不利于钝化膜的稳定.随Mo含量增加,316LN的晶粒尺寸略有减小,强度增大,延伸率显著降低,耐点蚀能力改善.     

新型高锰奥氏体合金耐液锌的腐蚀机理

对自制的一种新型高锰奥氏体耐液锌腐蚀合金在490 ℃的熔融纯锌液中的腐蚀行为进行了系统的研究,并探讨了其耐液锌腐蚀机理. 结果表明,与316 L不锈钢相比,新型高锰奥氏体合金具有更好的耐液锌蚀能力,其腐蚀速率为6.42×10-4 g·cm-2·h-1,而316 L不锈钢的腐蚀速率为1.54×10-3 g·cm-2·h-1. 新型高锰奥氏体合金在锌液中的最终腐蚀产物为Γ相+δ相+ζ相,而316 L不锈钢的腐蚀产物几乎全是ζ相. 新型高锰奥氏体合金的腐蚀产物中δ相固溶了质量分数在8.5%左右的Cr,Cr的存在使得δ相稳定性增加,致密的富含Cr的δ相的存在减缓了铁、锌反应速率,提高了新型高锰奥氏体合金的耐液锌腐蚀能力. 因此,以锰代镍来制取低成本的新型高锰奥氏体耐液锌腐蚀合金具有可行性.     

氮含量和环境温度对316L不锈钢耐腐蚀性的影响

研究低温条件下腐蚀溶液温度以及钢中氮含量对316L奥氏体不锈钢耐腐蚀性能的影响,在1 mol/L H2SO4+0.5 mol/L NaCl的腐蚀液中,对氮含量为0.009 5%～0.557 5%的316L奥氏体不锈钢进行阳极极化曲线及电化学阻抗测量.结果表明,提高氮含量,316L奥氏体不锈钢耐蚀性增强;腐蚀液温度升高,316L奥氏体不锈钢耐蚀性减弱.     

304和316L不锈钢的高温电化学腐蚀行为

通过模拟压水堆一回路水环境,研究了溶液温度和溶氧量(DO)对304和316L不锈钢高温电化学腐蚀行为的影响.结果表明:随着溶液温度升高,在304和316L不锈钢表面所形成的氧化膜的保护性能降低;随着DO升高,304和316L不锈钢的自腐蚀电位升高,自腐蚀电流密度降低,钝化区缩小;304和316L不锈钢表面形成了双层氧化膜,外层氧化膜颗粒尺寸和颗粒间隙随着温度的升高而增大,随着DO增加而减小;在所用实验条件下,316L不锈钢表现出比304更优异的抗腐蚀性能.     

冷加工对316L不锈钢裂尖力学特性的影响

采用弹塑性有限元软件的子模型技术,研究了核电压力容器高温水环境中冷加工程度对316L不锈钢应力腐蚀裂纹尖端应力应变状态和断裂参量的影响,并结合316L不锈钢在不同冷加工程度下屈服强度、杨氏模量、硬化指数和偏移系数的变化规律,对比冷加工程度对微观裂纹尖端应力腐蚀开裂速率的影响,发现冷加工程度不同,材料的力学参数不同,进而影响应力腐蚀裂纹尖端Mises应力、等效塑性应变、拉伸应力、拉伸应变的分布状态和裂尖J积分变化规律。结果表明:不同冷加工程度引起316L不锈钢材料力学性能的变化会改变应力腐蚀裂纹裂尖应力应变状态和断裂参量的分布规律,当应力强度因子一定时,随着冷加工程度的增大,应力腐蚀裂尖Mises应力增大,而裂尖的等效塑性应变减小,同时应力腐蚀裂尖的拉伸应力随着冷加工程度的增大而增大,而拉伸应变随着冷加工程度的增大而减小,裂尖J积分随着冷加工程度的增大而增大,冷加工程度的增加在一定范围内加剧了高温高压水环境中316L不锈钢应力腐蚀开裂速率。     

4种钢在含硫拜耳液中的腐蚀行为

通过高温浸泡腐蚀实验、动电位极化曲线法和循环伏安法研究比较16Mn低合金钢、A3碳钢、304L和316L不锈钢在含硫拜耳液中的腐蚀行为。研究结果表明:4种钢在含硫拜耳液中的腐蚀速率从小到大依次为:316L不锈钢、304L不锈钢、A3碳钢和16Mn低合金钢。16Mn低合金钢和A3碳钢在含硫拜耳液中均发生铁的活性溶解使极限电流密度显著增大,与表面形成不稳定的铁硫化物有关,因而耐S2-腐蚀性差。304L和316L能在较低电位下发生钝化,与不锈钢中含Cr,Ni和Mo等合金元素有关,为含硫拜耳液的耐腐蚀性材料。     

高温水环境下温度对316 L不锈钢应力腐蚀开裂的影响

在高温水环境中,采用慢应变速率拉伸实验方法研究了温度对316 L不锈钢应力腐蚀开裂的影响规律,并通过扫描电镜(SEM)对试样断口形貌进行分析. 结果表明:在高温水环境中,温度为200～345 ℃时316 L不锈钢具有应力腐蚀开裂敏感性;材料脆性指标随温度升高而增大,应力腐蚀开裂敏感性增强,断口分析与之吻合;250 ℃是316 L不锈钢发生应力腐蚀开裂的敏感温度,断口边缘形貌呈现明显脆性断裂特征.     

钝化预处理对316L不锈钢在漂液中电化学腐蚀性能的影响

采用电化学测试、SEM分析等方法,研究了316 L不锈钢在质量分数为30%的浓硝酸溶液及98%硫酸+20 g/L硝酸钾混合液两种钝化剂预处理后的特性,以及在ClO2漂液中的电化学抗腐蚀性能。结果表明,316 L不锈钢在25℃、30%硝酸介质中处理30 min时抗点蚀能力ΔE可达到773 mV,钝化效果较好。EIS图谱表明:316 L不锈钢在ClO2漂液中具有双容抗弧特征,钝化处理容抗弧半径较未钝化的增大,处理后的316 L不锈钢在60℃出现了Warburg阻抗;钝化膜的外层电阻和内层电阻均比未钝化的大。经钝化处理后的316 L不锈钢在ClO2漂液中的受腐蚀速率较未钝化的降低近一半,与钛材相比耐蚀性较差,但能在一定条件下起到减缓腐蚀的作用。     

316L不锈钢／Y-PSZ复合材料摩擦磨损特性

在MRH-3型高速环块磨损试验机上研究了粉末冶金方法制备的316L不锈钢/Y-PSZ金属陶瓷复合材料在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,并与T10钢(HRC 45)的耐磨性能进行了对比.考察了316L不锈钢体积分数(30%～50%)、颗粒尺寸(10.8～51.6μm)及对偶环转速(200～280r·min-1)对材料耐磨性的影响.结果表明:随着316L不锈钢含量的增加和颗粒尺寸的增大,或随着对偶环转速的提高,复合材料的耐磨性下降.在本文研究条件下,除个别情形外,所制备316L/Y-PSZ复合材料的耐磨性能优于T10钢;当不锈钢体积分数为30%、颗粒尺寸为10.8μm时,复合材料的耐磨性能达到T10钢的3.0～3.2倍.316L不锈钢/Y-PSZ复合材料的磨损机理主要为316L不锈钢颗粒剥落和Y-PSZ基体层片剥落.     

1Cr9Mo钢高速气-固两相流冲蚀磨损

采用自制的激波驱动气-固两相流冲蚀磨损试验装置,选取SiO2、Al2O3和SiC颗粒,对煤化工常用材料1Cr9Mo钢进行高速气-固两相流冲蚀磨损试验研究.结合试件表面冲蚀磨损形貌,分析冲击速度、冲击角度、颗粒硬度、颗粒粒径、试件温度等因素对材料的冲蚀磨损率的影响.结果表明:在20 ℃和400℃下,1Cr9Mo钢的最大冲蚀磨损率均出现在15°～25°的冲蚀角之间,体现出典型塑性材料的冲蚀磨损特征;低角度冲蚀时磨损机理以颗粒的切削作用为主,高角度冲蚀时颗粒垂直撞击材料表面产生凹坑并致使凹坑周围的片状物碎屑从材料表面剥离;试件冲击速度指数在2.3 ～3.2范围内,磨损率受颗粒硬度影响较大;在相同冲蚀条件下,硬度较高的Al2O3和SiC颗粒对试件的磨损率比SiO2颗粒高一个数量级;磨损率随颗粒粒径的增大呈现先递增后下降的趋势;在400℃时SiO2颗粒对试件的冲蚀磨损率明显提高,磨损率最大值约为20℃时的3倍.     

渗钛合金层对316L不锈钢晶间腐蚀性能的影响

采用等离子表面合金化技术在316L不锈钢表面进行渗钛处理,对渗层的结构及其晶间腐蚀性能进行了分析,结果表明,在温度为1000℃、保温时间为3.5h的渗钛条件下形成了表面改性合金层。在不锈钢10%草酸浸蚀试验中,316L不锈钢基体呈现七类凹坑组织Ⅱ晶间腐蚀;而渗钛合金层几乎没有发生晶间腐蚀,显著提高了316L不锈钢的耐晶间腐蚀性能。     

湿硫磺颗粒的腐蚀行为及材质选择

实验通过试片悬挂转动的方法来模拟现场水造粒硫磺成型过程,采用失重腐蚀速率、扫描电镜观察,能谱进行表征,研究了温度、位置因素对316L和20#钢在水造粒硫磺颗粒成型过程中的腐蚀规律特征。实验分析结果表明:316L在水造粒硫磺颗粒成型过程中抗腐蚀性能良好,失重腐蚀速率介于0.000 8 mm/a和0.007 0 mm/a之间。材质表面腐蚀产物较少,主要为氧化铁。20#钢在整个过程中腐蚀严重,失重腐蚀速率远远超出了含硫气田腐蚀控制标准0.075 mm/a,试片表面至少形成两层腐蚀产物膜,主要为氧化铁和硫化亚铁,高温和冲刷会加快腐蚀速率。通过模拟实验结果建议在现场硫磺颗粒成型过程中316L材质可长期使用,对使用20#钢的设备管线应尽早更换,并定期进行监测,确保生产装置的安全。     

316L不锈钢应力腐蚀研究进展

316L不锈钢具备良好的力学性能、焊接性能、耐蚀性能,被广泛应用于化工管道、船舶及核电等领域。因其应用环境复杂,316L不锈钢在特定介质环境和拉应力的协同作用下,易发生应力腐蚀开裂,导致严重事故。概述了316L不锈钢应力腐蚀裂纹萌生及扩展的规律,总结了其应力腐蚀的阳极溶解和氢致开裂两种微观主导机制的特点。在此基础上,针对介质环境、材料、表面应力状态3个影响因素,综述了近年来通过调节介质环境的pH、溶液浓度、引入压应力、优化微观结构及涂层工艺等方面,改善316L不锈钢应力腐蚀性能的研究进展。最后,基于316L不锈钢面临的应力腐蚀问题,从应力腐蚀机制和防护措施两方面展望了316L不锈钢应力腐蚀的研究热点和方向。     

冲蚀角度对Fe-2.5B耐锌液腐蚀性能的影响

将试样装夹在自制的预设一定冲蚀角度的转盘上进行锌液冲蚀试验,实现流动锌液对试样冲蚀表面0°、30°、60°和90°冲蚀角下的冲刷腐蚀。结果表明:在圆盘转速为70r/min,冲蚀时间为24h的条件下,Fe-2.5B合金(质量分数,%)的冲蚀率随冲蚀角度的增加而逐渐降低,并在高角度下呈现急剧降低的趋势;而316L不锈钢的冲蚀率在冲蚀角为30°时最大,冲蚀角为90°时最小,表现出典型韧性材料的冲蚀率特性。Fe-2.5B合金在流动锌液中的冲蚀率仅为316L不锈钢的33%~38%,其优异耐锌液冲蚀性能依赖于Fe-B合金中网状Fe2B相对流动锌液的阻挡效应。同时,一定韧性相基体的存在对Fe2B在冲蚀过程中起到支撑作用,进而表现出该合金中两相结构在锌液冲蚀中的"腐蚀协同效应"。此外,冲蚀角度的增加造成锌液流速在试样表面的切向冲刷分量弱化而法向冲击分量强化,这使得冲刷对最外层疏松ζ-FeZn13相的移除作用减弱。强的传质过程随冲蚀角度的增加不断弱化,从而使网络状组织结构的Fe-B合金在锌液中的冲蚀率明显降低。     

锌液流速对Fe-B合金耐锌液冲蚀性能的影响简

采用圆盘旋转技术,研究了锌液流速对Fe-B合金耐锌液冲蚀性能和冲蚀界面形貌的影响。在锌液温度和冲蚀角度一定时,随锌液冲蚀速度的增加,与316L不锈钢相比,Fe-3．5B （质量分数,％）合金的冲刷腐蚀率呈现较为缓慢的线性增加趋势,表现出低的锌液冲蚀率。在较低的锌液冲蚀速度下,Fe-B合金的冲蚀率仅为316L不锈钢的1/3,传质过程主要通过锌液在Fe2 B网状间隙中的物理流动而进行;而在较高的锌液冲蚀速度下,Fe-B合金的冲蚀率远低于不锈钢,表现出更优异的抗锌液冲蚀性能,此时的传质方式主要是铁、锌原子在界面前沿直接的扩散反应。界面形貌分析表明,Fe-B合金良好的抗锌液冲蚀性能得益于冲蚀初期基体快速腐蚀所产生的界面前沿裸露、密集Fe2 B抗蚀骨架对流动锌液良好的隔离、阻挡效应。     

316L不锈钢表面改性技术研究进展与展望

316L不锈钢是一种非常典型的奥氏体不锈钢,被广泛地用于石油、化工、电力、交通、航空、航海、能源开发以及轻工、医药等领域,它的耐磨性、耐腐蚀性、疲劳强度和亲水性等表面特性影响了不锈钢的使用。本文列举了传统不锈钢表面改性的常用方法,综述了现今316L不锈钢表面改性的各种途径及研究成果,并且展望了316L不锈钢表面改性的研究趋势。     

Martensite transformation induced by deformation and its phase electrochemical behavior for stainless steels AISI 304 and 316L

The martensite transformation induced by tensile elongation and its effect on the behavior of phase electrochemistry of AISI 304 and 316L in 3.5% NaCl solution were studied. The results show that the content of α'-martensite in stainless steel 304 increases with the true strain. As α'-martensite content increased, free corrosion potential and pitting potential of stainless steel 304 in 3.5% NaCl solution appeared the change trend of a minimum. It was also found that pitting nucleated preferentially at the phase interfaces between martensite and austenite. There existed apparent difference between electrochemical properties of austenite and of martensite for stainless steel 304 and 316L in 3.5% NaCl solution.     

高温浓硫酸中氟离子掺入对不锈钢耐蚀性能的影响

采用浸泡法和电化学测试方法结合扫描电镜和能谱仪研究了高温浓硫酸中氟离子的掺入对304、2507以及904L三种不锈钢耐蚀性能的影响.结果表明:氟离子的掺入对三种不锈钢在浓硫酸中的腐蚀具有抑制作用,综合来看,904L具有更为稳定的耐蚀性能;三种不锈钢在高温浓硫酸中由于生成了热力学不稳定的硫化镍而产生了活化转钝化现象,而掺入氟离子会和硫离子发生竞争使其排挤出电极表面,氟离子与镍离子结合形成另外一种更稳定的阻挡层使不锈钢耐蚀性提高.