不銹鋼的鐵基犧牲陽極防護與摩擦學性能研究.pdf

1、用于石油鉆鋌外殼材料的不銹鋼，除了要承受地下泥漿介質的腐蝕之外，在工件運行過程中還要承受泥漿顆粒對它的沖刷腐蝕，因此研究有效的不銹鋼腐蝕防護方法以及不銹鋼的摩擦學性能具有重要的工程意義。為了降低不銹鋼的腐蝕速度，通常采用犧牲陽極材料對其進行腐蝕防護。鐵基犧牲陽極電流效率高、對不銹鋼的驅動電位適宜、成本低廉，是一種具有廣泛應用前景的陽極材料。本文通過極化曲線法、恒電流法和自放電法研究了20CrMn、20CrMo、20CrMnTi和40Cr

2、Mo鐵基犧牲陽極的電化學性能及其對17-4PH不銹鋼和P550不銹鋼的陰極保護效果，并采用MR-060型多功能摩擦磨損試驗機研究了17-4PH和P550不銹鋼的摩擦磨損性能，分析了載荷、滑動速度對不銹鋼摩擦磨損性能的影響，并通過金相顯微鏡觀察了摩擦后的磨痕形貌，分析了可能的磨損機制。主要研究結果如下：
　　陰極材料的極化測試結果表明四種犧牲陽極材料與17-4PH不銹鋼及P550不銹鋼均具有適宜的驅動電位差，這些鐵基犧牲陽極理論上具

3、有良好的保護效果。循環(huán)伏安曲線測試結果表明，相比P550，17-4PH不銹鋼具有更好的耐點蝕性能。恒電流極化實驗結果表明，在四種犧牲陽極中，20CrMnTi犧牲陽極的極化電位最負、極化電阻最大、極化率最低，因此其犧牲陽極性能最好。
　　恒電流實驗和自放電實驗結果表明，在四種犧牲陽極中，20CrMnTi具有最負、最穩(wěn)定的工作電位、最高的電流效率（＞90％）。從腐蝕形貌特征上看，20CrMnTi表面的腐蝕產物層最為均勻致密，耐腐蝕性最

4、好。鐵基犧牲陽極對17-4PH和P550不銹鋼的陰極保護效果明顯，與未施加陰極保護相比，這幾種犧牲陽極保護的17-4PH不銹鋼和P550不銹鋼表面腐蝕程度均明顯降低。
　　摩擦磨損實驗結果表明載荷和滑動速度對17-4PH和P550不銹鋼的摩擦學性能有著明顯的影響。相對于轉速而言，載荷是影響這兩種不銹鋼的摩擦行為的主要因素。當載荷為4N時，17-4PH不銹鋼的摩擦系數(shù)均在波動中緩慢上升，且隨著轉速的增加，磨損率逐漸增大，磨損機制由粘

5、著磨損逐漸過渡到氧化磨損；載荷為10N時，轉速為300r/min時的摩擦系數(shù)最小且最穩(wěn)定，250r/min時的摩擦系數(shù)最大且最不穩(wěn)定，磨損率隨轉速的增加而增大，各轉速下的磨損機制主要為粘著磨損。
　　載荷為4N時，P550不銹鋼的摩擦系數(shù)曲線先大幅波動后急劇下降并趨于平穩(wěn)，磨損率隨著轉速的增加而減小，主要表現(xiàn)為氧化磨損；載荷為10N時，P550不銹鋼的摩擦系數(shù)和磨損率均隨轉速的增加而增大，轉速為200r/min時主要為氧化磨損，轉