2205双相不锈钢在酸性H_2S环境下的应力腐蚀行为及开裂机理

采用C型环实验研究了2205双相不锈钢在饱和H_2S环境下的应力腐蚀行为及开裂机理。结果表明,2205双相不锈钢在NACE标准A溶液中具有良好的抗应力腐蚀能力。通过OM、SEM、EDS及电化学手段分析得出2205双相不锈钢的应力腐蚀开裂经历了表面点蚀、蚀坑形成、H_2S解离、H原子吸附并从蚀坑位置扩散进入金属基体,在金属基体中聚集,通过氢致开裂机制导致裂纹萌生,并逐渐扩展。     

低铝脱氧不锈钢夹杂物演变规律分析

为改善2205双相不锈钢的洁净度以及探明夹杂物的演变规律,在不影响连铸可浇性前提下,以2205不锈钢"70 t EAF-70 t TSR-LF-CC"工艺流程中的"TSR还原期-LF二次精炼"部分为研究背景,尝试低铝脱氧工艺,将成品铝的质量分数控制在0.004 5%左右,使钢液中的夹杂物向镁铝尖晶石、钙铝酸盐等类型演变。通过对钢液中其气体含量以及夹杂物成分进行统计分析,试验结果表明:精炼结束后钢液全氧的质量分数为18×10-6,钢液中的夹杂物固液比例为1,呈半固半液结构;精炼阶段夹杂物按"MgO·Al_2O_3→MgO/MgO·Al_2O_3→CaO-MgO-Al_2O_3"的路径进行转变,LF出站得到的CaO-MgO-Al_2O_3夹杂物与常规铝脱氧得到的CaO-MgO-Al_2O_3夹杂物在结构组成存在差异:核心为纯MgO,中间层MgO·Al_2O_3,外层3CaO·Al_2O_3。     

含氯环境下温度对2205双相不锈钢点蚀行为的影响

采用化学浸泡实验研究了6%FeCl_3+1%HCl混合溶液中温度与浸泡时间对2205双相不锈钢点蚀行为的影响,并分析2205双相不锈钢在含Cl~-环境下点蚀机理。通过高分辨相机与激光共聚焦显微镜及X射线光电子能谱(XPS)观察并分析样品表面形貌及钝化膜成分,采用电化学手段及原子力显微镜分析模拟海水溶液中温度对2205不锈钢耐腐蚀性能的影响。结果表明:2205双相不锈钢的临界点蚀温度(CPT)在45℃左右,当温度低于45℃时,延长浸泡时间样品表面未出现明显点蚀;温度高于45℃时,随浸泡时间延长点蚀在样品表面随机萌生并长大扩展,55℃时点蚀坑尺寸达到500μm。随着温度的升高,样品钝化区间缩短,点蚀电位显著降低,由30℃时的0.74 V降低到60℃时的0.27 V。XPS结果显示,随温度增加,样品钝化膜稳定性增加,表现为金属稳定氧化物及氢氧化物的含量增加。样品阻抗值的大小随温度的升高不断减小,在30℃时样品阻抗值为5.066×10~5Ω·cm~2,温度升高到60℃阻抗值减小到1.814×10~5Ω·cm~2。随着温度的逐渐升高,2205不锈钢腐蚀速率增大,电化学阻抗值减小,钝化膜的保护能力下降,耐点蚀性能变差。     

2205双相不锈钢在模拟油田采出液中的点蚀行为

采用动电位和恒电位扫描方法研究了2205双相不锈钢在不同温度、不同极化电位和不同Cl-含量情况下的点蚀行为.结果表明:随着温度升高,2205双相不锈钢的点蚀击穿电位下降,钝化区间变窄;2205双相不锈钢在6％NaCl溶液中的临界点蚀温度约为56 ℃;当Cl-质量分数为6％?24％时,随Cl-含量增大,临界点蚀温度降低,...     

低H2S、高CO2分压条件下双相不锈钢应力腐蚀敏感性研究

目的针对IS15156标准中对双相不锈钢使用条件的限制,研究双相不锈钢2205在不同温度、不同低H_2S分压条件下的开裂敏感性。方法通过模拟我国西部酸性油田低H_2S、高CO_2工况环境,利用高温高压设备,进行了三点弯曲试验,结合失重法测试腐蚀速率,并使用SEM和EDS进行微观形貌观察和腐蚀产物分析。结果双相不锈钢2205的腐蚀速率较低,未超过0.014 mm/a,且硫化氢分压对腐蚀的影响较小,但发现了由氧化铝等夹杂导致的点蚀。双相不锈钢2205在低硫化氢分压的中温(100℃)区发生应力腐蚀开裂,同时发生了选择性腐蚀,铁素体相优先于奥氏体相腐蚀,其他温度条件下仅发现点蚀。硫化氢分压升高时,开裂敏感性有一定程度的降低。结论双相不锈钢2205在低硫化氢分压条件下的开裂类型为氢脆型应力腐蚀开裂。氧化物夹杂诱发点蚀,氢在应力集中区域聚集,发生氢脆。当硫化氢分压从6 k Pa增加到165 k Pa时,局部腐蚀敏感性的增加使氢脆得到缓解,开裂敏感性降低。双相不锈钢2205无法在低硫化氢的中温井口环境中使用,标准中以H_2S分压作为使用限制并不十分完善。     

拉应力对2205双相不锈钢耐点蚀性能的影响

目的探究分别在40℃和60℃下,拉应力与2205双相钢耐点蚀性能的关系。方法分析2205双相不锈钢在施加0、140、540 MPa三种拉应力的条件下,于临界点蚀温度以下(40℃)和临界点蚀温度附近(60℃)的3.5%Na Cl溶液中的动电位极化行为,并对比了不同拉应力对2205双相钢阻抗特性的影响。结果动电位极化曲线表明,140 MPa下点蚀电位稳定,40、60℃下击破电位分别为0.7、0.8 V;540 MPa拉应力使双相钢点蚀电位从无应力时的0.9 V下降至0.3 V。阻抗分析表明,40℃时所有样品均为单一阻抗特征,且阻抗值较大,应力会降低阻抗值。在60℃、开路电位条件下,0、140 MPa拉应力时具有较高阻抗,540 MPa拉应力时为具有点蚀萌生的阻抗弧;在60℃、600 m V偏压条件下,0、540 MPa拉应力时呈现点蚀阻抗特征,而140 MPa时阻抗仍较高。阻抗谱等效电路拟合结果结合不锈钢表面微观形貌表明,在40℃溶液中,OCP及600 m V偏压下试样表面均没有发生点蚀,应力对钝化膜电阻Rp没有明显影响,阻抗值为30 000Ω·cm2左右。温度升高至60℃后,钝化膜阻值明显降低;开路电位、540 MPa应力条件下不锈钢发生点蚀,阻抗值由0 MPa下的20 000Ω·cm2左右降到10 000Ω·cm2左右;在600m V偏压下,0、540 MPa拉应力时均发生点蚀,而140 MPa时均未发现点蚀。结论在40℃和60℃,140MPa拉应力可以抑制2205双相钢的点蚀,540 MPa拉应力则加速点蚀的发生。     

索氏体化率及夹杂物对82B盘条力学性能的影响

通过成分分析、金相观察、夹杂物形貌观察、能谱分析及拉伸断口分析,研究了82B盘条的索氏体化程度与夹杂物的类型及尺寸对其力学性能的影响。结果表明:82B盘条试样室温组织主要是索氏体与少量先共析铁素体,且索氏体含量均高于80%。索氏体化率低是影响82B盘条的抗拉强度、断面收缩率主要因素。随着索氏体化率增加,82B盘条的抗拉强度也相应增高,而断面收缩率也逐渐增大。82B盘条中的夹杂物主要是氧化物夹杂,且氧化物夹杂主要是Al_2O_3、Si O_2、Ca O和Cr O。夹杂物尺寸主要集中在0~20μm,较大尺寸的夹杂物含量较高时,主要对82B盘条断面收缩率的影响较大,并呈显著降低的趋势;而大尺寸的夹杂物对抗拉强度的影响较小。82B盘条拉伸断口属于韧性断裂,主要是剪切唇区和纤维区。纤维区夹杂物主要为氧化物,如Al_2O_3、Ca O,其晶粒尺寸为31.8μm。     

CO_2分压力对2205双相不锈钢在酸性油气田中腐蚀行为的影响

采用交流阻抗谱、动电位极化和SEM、EDS研究了CO_2分压力对2205双相不锈钢(DSS)在酸性油气田环境下腐蚀行为的影响。结果表明,2205 DSS在酸性油田模拟溶液中腐蚀形貌为点蚀,点蚀位置存在夹杂物CaO-SiO_2-MnO,导致钝化膜结构不稳定。2205 DDS在酸性油田模拟溶液中,在浸泡初期,随CO_2分压的增加,FeCO_3沉积率增加,电极表面腐蚀产物膜逐渐完整,导致腐蚀速率先增后降。随着浸泡时间的延长,2205 DSS表面的钝化膜被酸性介质溶解,保护性下降,腐蚀速率增加。当浸泡至30 d时,随CO_2分压的增加,侵蚀较为容易地穿过产物膜到达基体表面,导致材料在成膜较好的情况下平均腐蚀速率增加。     

2205双相不锈钢在卤水溶液中腐蚀初探

通过动电位极化、电化学阻抗和循环伏安法研究了温度对2205双相不锈钢在卤水中腐蚀行为的影响。结果表明:随着卤水温度的升高,2205双相不锈钢的自腐蚀电位降低,自腐蚀电流密度增大,电荷传递电阻降低,点蚀电位负移,钝化区间变窄,耐点蚀性能下降,腐蚀趋势加剧。     

2Cr13不锈钢小孔腐蚀敏感位置的研究

本文研究了2Cr13不锈钢小孔腐蚀敏感位置,试验证明:在NaCl介质中,2Cr13不锈钢蚀孔成核最敏感的位置是在包着Al_2O_3的复合硫化锰、钙夹杂物上。这种夹杂物被称之为“活性夹杂”。研究了合金元素S、Mn、Al(酸溶)和夹杂物Al_2O_3、MnS含量对耐蚀性的影响。当2Cr13不锈钢用铝脱氧时,钢中含有较多的此类“活性夹杂”,而且耐蚀性较低。但是,用Si-Fe脱氧时,钢中此类“活性夹杂”减少。2Cr13不锈钢耐蚀性明显提高。     

固溶处理对节镍型LDX2101及00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢腐蚀行为的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、动电位极化法以及慢应变速率拉伸试验,研究了950和1 100℃固溶处理对节镍型LDX2101以及00Cr22Ni5Mo3N(SAF2205)双相不锈钢中析出相、点蚀和应力腐蚀开裂行为的影响。结果表明:950℃固溶处理使两种钢的微观组织均匀性变差,尤其是2205双相不锈钢中σ相的析出使其耐点蚀及应力腐蚀性能明显下降,耐点蚀性能甚至劣于点蚀当量(PREN)较小的LDX2101双相不锈钢; 1 100℃固溶处理对两种钢的点蚀和应力腐蚀开裂的行为影响较小,但钢的塑性略有提高。     

夹杂物对316L不锈钢初期点蚀影响的数值模拟

稀土元素的添加通常能改善不锈钢的耐腐蚀性能。为了研究稀土元素铈对316L不锈钢耐腐蚀性能的影响,基于扫描电镜(SEM)、动电位极化(PDP)试验,采用有限元方法研究了含不同分布形态夹杂物的316L不锈钢在质量分数为0.9%的NaCl溶液中的早期腐蚀行为。结果表明:添加铈后,316L不锈钢中夹杂物的形态由长条状转变为圆形。有限元模拟发现:当腐蚀初期不锈钢暴露在溶液中的阳极面积相等时,含长条状夹杂物的不锈钢相较于含圆形夹杂物的不锈钢的纵向点蚀速度更快,点蚀坑的尺寸更大,点蚀孔窄且深,更利于点蚀的发展。当不锈钢中夹杂物面积为定值时,夹杂物的近邻分布会加快纵向点蚀速度,增加点蚀坑的数量和尺寸,点蚀孔窄且深;夹杂物远邻分布时,点蚀孔宽且浅。     

热处理工艺对2205双相不锈钢耐蚀性能的影响

对2205双相不锈钢采用不同温度进行热处理,然后用光学显微镜和电子扫描电镜观察其在0.33mol/L FeCl3+0.05 mol/L HCl溶液中腐蚀后的形貌;测试其显微硬度的变化、在沸腾的65%的硝酸溶液中浸蚀24 h的腐蚀速率和在25℃的3.5%NaCl溶液中的点蚀电位。研究表明:2205双相不锈钢在750~900℃保温4h有σ相析出,材料的显微硬度增大。同时随着热处理温度的升高,2205双相不锈钢的点蚀电位降低,腐蚀速率增大。     

真空度对2205双相钢在热浓缩海水中点蚀行为的影响

目的研究真空度对2205双相不锈钢在海水淡化环境中耐点蚀性能的影响。方法在1.5倍人工浓缩海水中,采用循环阳极极化曲线与电化学阻抗谱等电化学方法,研究了2205双相不锈钢的点蚀和再钝化行为,并通过扫描电子显微镜对极化后试样的腐蚀形貌进行分析。结果测试了七种不同真空状态下2205双相不锈钢的循环阳极极化曲线和电化学阻抗谱,发现随着真空度的升高,试样的自腐蚀电位和点蚀电位均不断降低,分别约从-256 m V和605 m V下降到-485 m V和363 m V(均vs.SCE),点蚀倾向明显增大。同时,Nyquist曲线中的半圆弧逐渐变得扁平,Bode图中的相位角约从80°下降到77°,但是点蚀电位与再钝化电位之差逐渐升高。不同真空度下循环阳极极化后,试样表面的点蚀坑形貌不完全相同,蚀坑数量随着真空度的升高而明显减少,当真空度升高为0.72时,点蚀坑尺寸明显减小。结论随着真空度的逐渐升高,不锈钢钝化膜的致密性和保护性降低,电化学阻抗值逐渐减小,耐点蚀性能变差,但是再钝化性能却有所增强。循环阳极极化后试样的腐蚀程度减小。     

DP780钢中大型夹杂物分析与控制

通过大样电解实验对DP780汽车用钢大型夹杂物进行了研究。结果表明,大型夹杂物的尺寸度在50~700μm之间。稳态铸坯中大型夹杂物以SiO_2-Al_2O_3和SiO_2-MnO复合氧化物为主;头坯中大型夹杂物以SiO_2-CaO-Al_2O_3和CaO-SiO_2氧化物夹杂为主;混浇坯中大型夹杂物以SiO_2和Al_2O_3-CaO-MgO复合氧化物为主,尾坯中大型夹杂物以SiO_2、SiO_2-Al_2O_3-MnO和SiO_2-Al_2O_3-CaO等复合氧化物为主。稳态坯各样大型夹杂物含量平均为34.25 mg/10 kg,处于正常水平。头坯大型夹杂物含量为39 mg/10 kg,比稳态坯高14%,混浇坯大型夹杂物含量平均为33.5 mg/10 kg,尾坯大型夹杂物含量为35 mg/10 kg,与稳态坯基本一致。     

固溶处理对2205双相不锈钢点蚀性能的影响

采用金相显微镜、电子能谱分析仪、透射电子显微镜、FeCl3溶液浸泡法和循环极化曲线法研究了固溶处理对2205双相不锈钢组织和点腐蚀性能的影响.结果表明,经1050℃×2h水冷固溶处理后,实验钢中α和γ两相体积含量约各占一半,组织均匀且细化,在6%FeCl3,溶液中的临界点蚀温度为45℃,在3.5%NaCl溶液中的点蚀电位Eb和保护电位Ep均为1028mV,表现出良好的耐点蚀性能.经950℃固溶处理后组织中析出σ相,σ相导致其抗点蚀性能下降.     

2205双相不锈钢铸坯皮下夹杂物含量探讨

采用金相显微镜(OM)夹杂物自动图像分析软件统计了2205双相不锈钢铸坯皮下3 mm位置处夹杂物数量和分布,并用扫描电镜(SEM)及X射线能谱仪(EDS)分析了夹杂物形貌和成分。结果表明:2205双相不锈钢铸坯中的夹杂物大小以5～15 μm为主,沿着铸坯宽度方向由表层到1/4位置夹杂物数量有增加的趋势;铸坯中的夹杂物均呈球形,主要有CaO Al2O3 SiO2和CaO Al2O3 SiO2 MgO两类夹杂物。     

不同氧含量高温水中低合金钢/不锈钢堆焊层的氧化膜特性

研究了在含氧和除氧高温水中合金钢(A508Ⅲ)/不锈钢堆焊层(309L/308L)表面氧化膜的特性。结果表明:在含氧高温水中A508Ⅲ钢表面腐蚀产物主要是γ-Fe_2O_3,在除氧高温水中其表面腐蚀产物主要为Fe_3O_4;除氧高温水中309L/308L堆焊层表面尖晶石型氧化物的颗粒比含氧高温水中的大且密集,降低高温水中氧含量有利于形成尖晶石型氧化物,且309L比308L表面氧化物颗粒更多且更大;在含氧高温水中或除氧高温水中浸泡后,309L表面均出现点蚀,而308L表面均未发现明显的点蚀,309L表面夹杂物在高温水中的优先溶解是形成点蚀的重要原因。     

2205双相不锈钢在HCl溶液中点蚀的AFM和电化学分析

为了解2205双相不锈钢(2205DSS)在0.5 mol/L和1 mol/L HCl中的点蚀行为,用原子力显微镜(AFM)观察了2205DSS在0.5 mol/L和1 mol/L HCl溶液中浸蚀不同时间后的点蚀形貌;通过动电位扫描曲线测试了2205DSS在两种溶液中的耐点蚀性能。结果表明,2205DSS在0.5 mol/L HCl和在1 mol/L HCl溶液中都具有较好的耐点蚀能力。     

非金属夹杂物对439M铁素体不锈钢耐点蚀性能的影响

研究了非金属夹杂物对Ti单稳定化及Ti、Nb双稳定化的439M铁素体不锈钢耐点蚀性的影响。通过金相显微镜、扫描电镜及能谱分析得到Ti单稳定化的钢中的非金属夹杂物。除了Ti的碳氮化物外还含有较多的氧化物及复合型夹杂物。而Ti、Nb双稳定化的钢中主要为Ti和Nb的碳氮化物,而且多为复合型包裹生长。Ti和Nb稳定化元素的加入,起到了固定钢中间隙元素C、N的作用,Ti、Nb的复合添加能改善钢中夹杂物的质量。通过电化学测试系统对钢的耐点蚀性能的研究表明,Ti、Nb双稳定化的不锈钢的耐点蚀性能比Ti单稳定化的不锈钢好,Nb的加入能提高不锈钢的点蚀电位。结合扫描电镜及能谱分析可知,点蚀易于在富含Ca的复合型夹杂物与基体之间的界面处发生,由此可见,富含Ca夹杂物的点蚀诱发敏感性最强。