C15不銹鋼在3.5%NaCl溶液中的耐蝕性

在海洋環(huán)境、油田污水及含氯離子的化工介質(zhì)中，氯離子含量高，一般無錫不銹鋼產(chǎn)品在此環(huán)境中的耐全面腐蝕能力尚好，但易發(fā)生點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕等局部腐蝕，影響使用壽命。C15不銹鋼是一種在含氯離子腐蝕環(huán)境中具有優(yōu)良耐蝕性的材料。多年來的現(xiàn)場使用經(jīng)驗(yàn)表明，C15不銹鋼產(chǎn)品具有全面腐蝕率低、使用壽命長、且耐點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

上海材料研究所的研究者們利用電化學(xué)方法，按照國家標(biāo)準(zhǔn)對C15不銹鋼試樣進(jìn)行點(diǎn)蝕電位和縫隙腐蝕測試，進(jìn)一步研究其耐局部腐蝕的機(jī)理。

試驗(yàn)用C15不銹鋼及對比材料316L、1Cr18Ni9Ti不銹鋼均進(jìn)行固溶處理，尺寸為10mm×10mm×10mm。對不銹鋼而言，化學(xué)成分特別是Cr、Mo、Ni等耐蝕元素的綜合作用，不僅決定了不銹鋼組織形態(tài)，還決定了不銹鋼表面鈍化膜成分與性質(zhì)。C15不銹鋼組織較均勻，晶界只有少量沿晶碳化物，減少了因晶界腐蝕而發(fā)生點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕的誘因。

對不銹鋼表面鈍化膜形成有影響的成分主要是Cr、Mo、Ni等元素。鈍化膜是一層很薄的致密氧化物膜。根據(jù)電化學(xué)理論，在NaCl溶液中，Cl-主要是通過與鈍化膜中的O2-發(fā)生交換吸附破壞鈍化膜進(jìn)而于與Fe、Cr、Mo、Ni等金屬離子發(fā)生反應(yīng)，促進(jìn)金屬基體陽極溶解而腐蝕。

增加不銹鋼抗點(diǎn)蝕能力最有效的合金元素是Cr、Mo。根據(jù)化學(xué)成分分析，三種鋼的Cr含量相差不多，屬于18Cr型不銹鋼，都能形成鈍化區(qū)。Mo是提高不銹鋼耐蝕性的有效元素，在不銹鋼中同時加入Cr、Mo元素，材料的化學(xué)穩(wěn)定性、鈍化膜耐蝕性尤其是耐點(diǎn)腐蝕性能，都能明顯提高。Ni是形成奧氏體和穩(wěn)定奧氏體的最佳元素，可以避免氧化膜的還原，也能提高鋼的耐點(diǎn)蝕性能。C15不銹鋼的點(diǎn)蝕電位比316L、1Cr18Ni9Ti不銹鋼的高，這可能是C15不銹鋼的Mo、Ni含量高、耐點(diǎn)蝕當(dāng)量大的緣故。比較試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：

（1）C15不銹鋼與對比材料316L、1Cr18Ni9Ti銹鋼的Ni含量大致按2%左右遞減，Mo含量按2%～3%遞減。根據(jù)PREN結(jié)果，C15不銹鋼的耐點(diǎn)蝕能力最強(qiáng)。

（2）固溶后的C15不銹鋼的金相組織是奧氏體組織，含有彌散分布的第二相和少量沿晶碳化物。

（3）在30℃的3.5%NaCl溶液中，C15不銹鋼的自腐蝕電位和點(diǎn)蝕電位比對比材料316L和1Cr18Ni9Ti不銹鋼的高，這表明C15不銹鋼耐均勻腐蝕和耐點(diǎn)腐蝕的能力高于對比材料。

（4）縫隙腐蝕試驗(yàn)結(jié)果表明，C15不銹鋼施加0.800V恒電位后的瞬間電流急劇降低；隨時間的延長，電流也逐漸緩慢降低；試驗(yàn)面無明顯腐蝕、環(huán)氧樹脂密封完好。誘發(fā)縫隙腐蝕后能再鈍化的最正電位VRP＞0.800V。