2205双相不锈钢和304不锈钢在氢氟酸溶液中缝隙腐蚀敏感性比较

采用缝隙腐蚀试样,通过浸泡实验以及循环极化、电化学阻抗、电化学噪声、恒电位测试等电化学方法,研究了2205双相不锈钢(2205DSS)和304不锈钢(304SS)在5%(质量分数)氢氟酸溶液中的缝隙腐蚀行为。结果表明,两种不锈钢在氢氟酸溶液中都发生了缝隙腐蚀,但2205双相不锈钢腐蚀形成的蚀坑较浅,而304不锈钢腐蚀形成的蚀坑较深,且腐蚀面积更大。电化学测试结果表明,2205DSS的临界缝隙腐蚀电位E_(crev)和再钝化电位E_(rp)都高于304SS的,滞后环的面积也更小,钝化膜电阻和缝隙腐蚀发生时的电荷转移电阻也更大。2205DSS的白噪声水平更小,缝隙腐蚀反应更慢。同时,在相同外加电位下,2205DSS的缝隙腐蚀诱导期更长,缝隙腐蚀发生时电流更小,2205DSS的抗缝隙腐蚀能力优于304SS,这主要与两种材料表面所成钝化膜的组成和性能不同有关。     

苛刻腐蚀环境中高耐蚀合金管柱材质的抗腐蚀性能对比分析

通过模拟高温高pH值完井液CO_2腐蚀实验以及电化学测试,研究了高耐蚀合金管柱材质的抗腐蚀性能。结果表明:在高温高pH值CO_2腐蚀环境中,新型17Cr马氏体不锈钢发生了明显的选择性溶解腐蚀,且均匀腐蚀速率较大;2205双相不锈钢具有良好的抗腐蚀性能;TC4钛合金抗腐蚀性能极差,均匀腐蚀速率高达0.4247mm/a,且相比于其他高耐蚀合金,局部腐蚀最为严重。在高温高pH值CO_2腐蚀环境中,2205双相不锈钢的自腐蚀电流密度最小,抗腐蚀性能最好;TC4钛合金的抗腐蚀性能最差。     

垃圾焚烧电站低温烟气侧腐蚀环境中几种金属材料的耐蚀性

采用极化曲线、微区电化学测试和表面微观形貌观察等方法研究了两种双相不锈钢2205 DSS和2507 DSS、两种钛合金TA2和TA10在垃圾焚烧电站低温余热利用段换热器烟气侧灰水混合液中的腐蚀行为，比较了这4种金属材料的耐蚀性。结果表明：两种双相不锈钢的耐蚀性均随浸泡时间的增加而下降，浸泡3 d后表面均出现电流密度突增的活性位点，表面发生点蚀；2205 DSS在浸泡8 d后出现了全面腐蚀，其耐蚀性最差；在试验过程中，两种钛合金未见明显腐蚀，其耐蚀性能明显优于两种双相不锈钢。     

2205双相不锈钢硫化物应力腐蚀机理研究

由于双相不锈钢中铁素体相和奥氏体相的合金元素含量不同,导致两相的耐点蚀当量PREN不同,耐腐蚀性能存在一定的差异,易于产生局部腐蚀。研究2205双相不锈钢油套管用无缝钢管硫化物应力腐蚀机理。研究结果表明:常温时,在硫化氢和拉伸应力的共同作用下,2205双相不锈钢失效原因是奥氏体点蚀;90℃硫化氢应力腐蚀试验后,2205双相不锈钢同时发生了奥氏体点蚀和铁素体选择性腐蚀。     

水溶性壳聚糖对双相不锈钢的缓蚀作用

采用化学浸泡、电化学测试、扫描电镜观察等方法,研究了水溶性壳聚糖对2205双相不锈钢在3.5%(质量分数,下同)NaCl溶液中腐蚀行为的影响,同时进一步分析和讨论了水溶性壳聚糖在NaCl溶液中的缓蚀作用和缓蚀机理。结果表明:水溶性壳聚糖是一种抑制阳极过程为主的缓蚀剂,溶液中含有水溶性壳聚糖,能有效减轻2205双相不锈钢的局部腐蚀。     

2507双相不锈钢在南海深水环境中的点蚀和缝隙腐蚀行为

通过细菌培养试验、实海浸泡腐蚀试验,研究了2507双相不锈钢在南海深水环境中的点蚀和缝隙腐蚀行为,通过电化学测试、光学显微镜、扫描电镜和能谱仪等方法,分析了2507双相不锈钢的电化学特征和微观腐蚀形貌。结果表明：南海深水中无硫酸盐还原菌(SRB)和锰氧化菌(MOB)菌群,1 L南海深水中大约有400个铁氧化菌(IOB);在南海深水环境中浸泡17 d后,2507双相不锈钢开始出现点蚀倾向,这可能与微生物的附着和氯离子的富集有关;浸泡120 d和592 d后,2507双相不锈钢表面有点蚀坑,且随着浸泡时间的延长,蚀坑深度无明显增加;浸泡506 d和592 d后,2507双相不锈钢缝隙区域出现腐蚀坑,其深度约为7μm。     

2205双相不锈钢热轧复合板复层组织及性能研究

利用金相显微镜、透射电镜、电化学工作站和拉伸试验机等设备对2205双相不锈钢热轧复合板复层进行了组织分析及性能测试,并与热轧前双相不锈钢2205的组织和性能进行了对比。实验结果表明:2205双相不锈钢复合板复层热轧固溶后,细长的γ相与α相界面处出现波浪状褶皱,且两相界面向γ相迁移;沿奥氏体晶界处分布着大量细小的奥氏体亚晶粒,亚晶粒之间及亚晶粒与奥氏体晶粒界面连接处塞积大量位错,致使试样产生加工硬化现象,因此其强度和硬度均高于2205双相不锈钢;此外,2205双相不锈钢热轧复合板复层的腐蚀电位降低,耐点腐蚀和耐缝隙腐蚀性能降低。     

Cr25Mn10Mo4Ni2N双相不锈钢耐蚀性能的研究

采用中频感应炉制备了节Ni型Cr25Mn10Mo4Ni2N双相不锈钢并进行了固溶处理。利用动电位极化曲线及交流阻抗谱技术研究了材料的耐蚀性能,并选取2205双相不锈钢及316L奥氏体不锈钢作为对比,研究了3种材料在人工海水、模拟油田及模拟地层水介质中的腐蚀行为。结果表明,节Ni型Cr25Mn10Mo4Ni2N双相不锈钢耐蚀性能最好,2205双相不锈钢次之,316L奥氏体不锈钢耐蚀性能最差;材料在模拟地层水介质中的腐蚀程度最严重,其次为模拟油田介质,人工海水介质腐蚀程度最低。     

2205双相不锈钢在含溴醋酸环境中的腐蚀行为

通过化学浸泡法,结合彩色金相技术,采用腐蚀失重试验、扫描电镜原位分析、能谱分析等,对2205双相不锈钢(2205DSS)在含溴醋酸环境中的腐蚀行为进行研究。结果表明:在含溴的醋酸环境中,2205双相不锈钢发生了奥氏体的选择性腐蚀。2205DSS的腐蚀速率随着温度和Br-量的增加而增加,随着浸泡时间的延长而减小。     

2205双相不锈钢在硫酸中的腐蚀性能

采用腐蚀浸泡失重方法结合动电位极化曲线和电化学阻抗谱,研究了不同温度下2205双相不锈钢在不同浓度H2SO4溶液中的耐蚀性,并与传统的20R钢和316L不锈钢作对比。结果表明,三种材质的耐蚀能力由强到弱排序为:2205316L20R;硫酸浓度和温度对腐蚀速率的影响由强到弱排序都为:20R316L2205。在T≤40℃,2205双相不锈钢的腐蚀深度为0mm/a,耐蚀性等级为1级,评定为完全耐蚀;当温度增加至60℃且硫酸浓度为30%时,其腐蚀速率显著增加,腐蚀深度为27.026mm/a,耐蚀性等级为10级,评定为不耐蚀。高铬含量可以降低不锈钢材料的钝化电位,另一方面可以增强不锈钢表面钝化膜的修复能力,可能是2205双相不锈钢比316L和20R更耐蚀的本质原因。     

316L与2205不锈钢在硫酸溶液中的腐蚀行为

采用浸泡、动电位极化等方法研究了316L与2205不锈钢在5%H2SO4溶液中的化学与电化学腐蚀行为,探索两种材料在的稀硫酸溶液中的腐蚀敏感性和耐蚀性。结果表明:在化学腐蚀过程中,316L不锈钢表面出现一些点蚀坑,而2205不锈钢的表面平整光滑,无腐蚀现象发生,2205不锈钢的腐蚀速率约为316L不锈钢的1/10;在电化学腐蚀过程中,316L不锈钢的腐蚀速度与腐蚀倾向大于2205不锈钢。在相同条件下,2205双相不锈钢表现出更好的耐蚀性。     

银、铜复合添加对2205双相不锈钢耐硫酸盐还原菌腐蚀行为的影响

目的 通过添加铜、银元素赋予2205双相不锈钢协同抗菌效果,以提高材料的抗菌性能和耐微生物腐蚀能力。方法 采用金相显微镜（OM）和扫描电镜（SEM）研究铜、银添加对材料显微组织变化和两相比例的影响,使用能谱（EDS）分析元素分布。采用电化学测试,包括动电位极化曲线（PD）、开路电位（OCP）、线性极化电阻（LPR）和交流阻抗谱（EIS）,表征添加铜、银后材料耐蚀性能的改变和在硫酸盐还原菌（SRB）体系中耐微生物腐蚀的能力。采用莫特肖特基测试（MS）表征表面钝化膜缺陷密度的变化。使用扫描电镜观察浸泡试样表面生物被膜和腐蚀产物,并采用EDS分析腐蚀产物主要成分。通过共聚焦显微镜（CLSM）观察活死染色后表面生物被膜内细菌的生长情况,分析含铜、银材料的协同抗菌性能。结果 添加铜元素会使2205双相不锈钢中奥氏体含量增多,银元素主要以银富集相分布于基体材料中。电化学测试显示,2205试样的腐蚀电流密度和维钝电流密度分别为10.30 mA/cm2和1.19 μA/cm2,而2205-Cu和2205-Cu-Ag的自腐蚀电流密度分别为13.73 mA/cm2和28.85 mA/cm2,维钝电流密度分别为1.54 μA/cm2和2.31 μA/cm2,添加铜和银元素都会导致自腐蚀电流密度和维钝电流密度上升。此外,铜银元素会使钝化膜掺杂浓度上升,2205试样的钝化膜掺杂浓度为2.81×1020 cm-3,而2205-Cu和2205-Cu-Ag钝化膜掺杂浓度分别为4.46×1020 cm-3和4.97×1020 cm-3。由于协同抗菌效应,在硫酸盐还原菌参与腐蚀的体系中,2205-Cu-Ag试样的耐蚀性能远好于2205-Cu和2205试样,在第14天时,2205、2205-Cu和2205-Cu-Ag的极化电阻值分别为37.27、41.51、72.90 kΩ?cm2。通过活死染色和扫描电镜图片可看出,2205-Cu-Ag表面的腐蚀产物较少,生物被膜稀疏且死亡细菌多于2205和2205-Cu试样。结论 铜、银的添加会改变2205双相不锈钢的两相比例,降低耐蚀性,并使钝化膜致密性降低。但同时含铜、银的材料具有明显的协同抗菌效果,能够有效抑制金属表面生物被膜的附着,显著提升了材料耐硫酸盐还原菌导致的微生物腐蚀性能。     

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。     

节Ni型Cr25Mn10Mo4Ni2N钢的耐蚀性及力学性能

采用中频感应炉制备了经济节Ni型铸造双相不锈钢Cr25Mn10Mo4Ni2N材料并选取双相不锈钢2205及奥氏体不锈钢316L作为比较材料,利用电化学测试技术、拉伸试验机及环境扫描电镜(ESEM)对3种不锈钢的耐蚀性能及力学性能进行了检测及形貌观察。耐蚀性能检测表明:节Ni型铸造双相不锈钢Cr25Mn10Mo4Ni2N材料耐蚀性能最佳,其次为2205,316L最差;力学性能检测表明:1120℃固溶处理Cr25Mn10Mo4Ni2N钢的塑性低于双相不锈钢2205及奥氏体不锈钢316L,但具有较高的拉伸强度和硬度。     

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。     

高酸原油炼制过程中典型金属材料的油相腐蚀行为

利用失重实验在模拟腐蚀介质中研究了Q235碳钢、316L奥氏体不锈钢、2205双相不锈钢和Monel合金在常压装置油相中的腐蚀行为,利用SEM观察了不同类型金属的腐蚀微观形貌,得到了S~(2-)和HCl在油相中对金属腐蚀的影响情况。研究结果表明四种材料的腐蚀速率都随着HCl浓度增加而增加,而S~(2-)则可显著降低油相中可钝化金属的耐蚀性。四种材料中2205双相不锈钢在常压装置油相中的耐蚀性能最好。     

饱和H_2S环境下慢应变速率对2205双相不锈钢应力腐蚀性能的影响

为了提高2205双相不锈钢在高含H_2S油气田场中的应用,研究了在饱和H_2S环境下不同应变速率对2205双相不锈钢应力腐蚀行为的影响。结果表明:在最敏感的应变速率10~(-5)~10~(-7)s~(-1)范围内,2205双相不锈钢在10~(-5)s~(-1)应变速率下应力腐蚀敏感性系数小于25%,说明材料处于安全区,没有发生应力腐蚀;在10~(-6)~10~(-7)s~(-1)应变速率范围内,应力腐蚀敏感性系数大于25%,说明材料处于危险区,有发生应力腐蚀的可能性。经SEM对慢应变速率拉伸断口形貌分析看出,即使在10~(-6)~10~(-7)s~(-1)危险区域,材料表现为脆性和韧性断裂的混合开裂方式,说明2205双相不锈钢在饱和H_2S环境下有较好的抗应力腐蚀性能。     

腐蚀科学与技术研究开发的前沿

(1)钨在双相不锈铜耐蚀性中的作用韩国浦项科技大学Prof.Kim研究双相不锈钢腐蚀中金属元素钨对脆性第二相的形成、基体金属的溶解行为、钝化膜稳定性以及应力腐蚀倾向的作用和影响,确定了耐蚀双相钢中W/Mo的最适宜比例范围.     

双相不锈钢高温快速离子渗氮表面改性

在双相不锈钢等离子体渗氮表面改性过程中,为了避免N原子与Cr原子结合形成CrN的析出使基体中Cr元素含量减少进而降低双相不锈钢的耐蚀性能,通常渗氮温度选取低于450℃。温度低,N原子的扩散速率慢,存在渗氮时间长,渗氮层较薄等问题。对SS2205双相不锈钢在不同时间进行了高温快速离子渗氮研究,结果表明:在540℃条件下,渗氮时间为1h时,可得到8μm厚且没有明显CrN析出的渗氮层,使其表面硬度显著提高;与440℃、4h条件下得到的渗氮层相比,厚度增加了一倍,表面硬度提高50%左右,且耐点腐蚀性能并没有严重下降。     

加氢装置脱H_2S汽提塔塔顶系统的腐蚀评价及选材

模拟脱H2S汽提塔塔顶系统现场工况,采用浸泡腐蚀挂片、恒电位阳极极化法、U型弯曲应力腐蚀等方法对20号钢、304L、321、316L及2205不锈钢在湿硫化氢环境中的均匀腐蚀、点蚀和应力腐蚀开裂敏感性进行了研究,并利用体视显微镜和SEM对金属试样的微观腐蚀形貌进行了观察。结果表明:20号钢耐蚀性较差,易在低温下发生氢鼓泡,奥氏体不锈钢304L、321、316L及双相不锈钢2205的腐蚀速率较小,耐蚀性好,其中304L和321不锈钢耐点蚀性能稍差,表面出现了轻微点蚀造成的蜂窝状的局部腐蚀;H2S的存在明显提高了奥氏体不锈钢在Cl-环境中的点蚀敏感性;304L、321及316L不锈钢焊接试样均具有较好的耐应力腐蚀开裂性能。