高鉬高氮超級奧氏體不銹鋼在典型極端環(huán)境中的腐蝕行為研究.pdf

1、煙氣脫硫、濕法磷酸系統(tǒng)腐蝕環(huán)境苛刻，目前常采用昂貴的鎳基合金。高鉬高氮超級奧氏體不銹鋼(SASS)具有優(yōu)異的耐腐蝕性能與優(yōu)良的力學(xué)性能，有望替代鎳基合金應(yīng)用于上述苛刻的腐蝕環(huán)境。本文以高鉬高氮超級奧氏體不銹鋼為主要研究對象，通過與廣泛應(yīng)用于煙氣脫硫和濕法磷酸環(huán)境的不銹鋼316L及鎳基合金C-276耐點腐蝕和均勻腐蝕性能的對比，評價SASS的應(yīng)用前景。采用開路電位監(jiān)測、動電位極化、恒電位極化、電化學(xué)阻抗譜、Mott-Schottky測試等

2、電化學(xué)方法，研究SASS在模擬煙氣脫硫、濕法磷酸環(huán)境中點腐蝕行為及特征，闡明溫度對SASS腐蝕行為的影響規(guī)律，揭示其失效機(jī)制。并采用XPS分析手段研究SASS在模擬煙氣脫硫、濕法磷酸環(huán)境中表面鈍化膜的結(jié)構(gòu)，揭示其耐腐蝕機(jī)理。通過上述研究，得出以下主要結(jié)論:
　　SASS在模擬煙氣脫硫和濕法磷酸環(huán)境中耐點腐蝕和均勻腐蝕性能顯著優(yōu)于316L，因其較高的N、Mo含量而具有比C-276更優(yōu)異的耐腐蝕性能，有望應(yīng)用于煙氣脫硫裝置入口煙道、氣

3、-氣換熱器及濕法磷酸裝置濃縮工序等腐蝕苛刻的環(huán)境。
　　隨溫度升高，SASS在模擬煙氣脫硫和濕法磷酸環(huán)境中開路電位及自腐蝕電位逐漸升高，腐蝕電流密度逐漸增大，原因在于溫度升高促進(jìn)了陰極反應(yīng)的進(jìn)行;同時，溫度的升高也促進(jìn)陽極反應(yīng)的進(jìn)行，加快了侵蝕性離子向鈍化膜滲透，使鈍化膜易于破裂，導(dǎo)致維鈍電流密度增大，點蝕電位降低。而循環(huán)極化中，滯后環(huán)面積隨溫度升高而減小，表明SASS在模擬濕法磷酸環(huán)境中點蝕敏感性較小。
　　SASS在模擬

4、煙氣脫硫和濕法磷酸環(huán)境中的恒電位極化實驗結(jié)果表明，電流密度隨時間延長急劇減小，之后由于鈍化膜生成與溶解達(dá)到平衡，電流密度達(dá)到穩(wěn)定ISS。隨溫度升高，ISS逐漸增大，且在80℃時呈現(xiàn)明顯波動，與穩(wěn)態(tài)或亞穩(wěn)態(tài)點蝕形成與再鈍化有關(guān)。隨溫度升高，點蝕孕育期縮短，鈍化指數(shù)n逐漸減小，表明鈍化膜的保護(hù)性能降低，且鈍化膜的生長速率降低。
　　電化學(xué)阻抗譜的實驗結(jié)果分析表明，在模擬煙氣脫硫和濕法磷酸環(huán)境中鈍化膜阻抗依賴于環(huán)境溫度，隨溫度升高，SA

5、SS的鈍化膜電阻、極化阻抗均逐漸減小，鈍化膜的穩(wěn)定性變差。另外，對基體的保護(hù)主要為致密的內(nèi)層鈍化膜。
　　Mott-Schottky實驗結(jié)果表明，在模擬煙氣脫硫環(huán)境中，較低電位下鈍化膜表現(xiàn)為n型半導(dǎo)體，在電位超過0.6 VSCE時表現(xiàn)為p型半導(dǎo)體;而在模擬濕法磷酸環(huán)境中均為n型半導(dǎo)體。鈍化膜施主密度數(shù)量級均為1021 cm-3且隨溫度升高而增加，表明電子密度增大，因此極化曲線IP、恒電位極化ISS隨溫度升高而增大。
　　鈍化