海洋环境下2507超级双相不锈钢的腐蚀行为研究

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2507超级双相不锈钢因为其具有超强的耐腐蚀性,所以经常被用于制作脐带缆中的不锈钢管。脐带缆经常被用在深海环境下,主要是用来在各种海上平台之间传输电力信号和运输化学试剂。在实际使用的过程中,脐带缆所处的环境腐蚀条件恶劣,主要有压力、温度、含盐量、溶氧量、pH值、海水流速以及海洋生物。再加上运输电力过程中还会产生一定的电磁场,电磁场的存在也会对材料的腐蚀造成影响。尽管2507超级双相不锈钢耐腐蚀性十分优异,但是在种种腐蚀环境的耦合下,仍然会对钢管的腐蚀造成严重的影响,这样会对脐带缆正常工作造成影响,甚至可能会造成很严重的经济损失,因此研究深海环境下不同的腐蚀因素对2507超级双相不锈钢的影响十分的必要。本文主要采用开路电位、动电位极化、恒电位极化、电化学阻抗谱、Mott-Schottky分析等电化学检测及SEM和EDS测试方法,首先研究了不同电磁场强度大小对2507超级双相不锈钢腐蚀的影响,通过对电化学数据的拟合及分析,探讨了电磁场强度对其腐蚀的影响机理。其次,在这些测试方式的基础上,利用PDM对不同pH值下2507超级双相不锈钢的腐蚀数据进行最优化拟合,获得了该材料在pH6.5-8.5的硼酸-硼酸钠缓冲溶液中的钝化膜生长动力学参数。本文还利用CLSM研究了静水压力对2507超级双相不锈钢摩擦磨损性能的影响,总结了摩擦规律,并且对其在高压下的摩擦磨损机理做出一定的解释。本文的研究结果表明,电磁场的存在会对2507超级双相不锈钢在人工海水中的腐蚀行为造成影响,在五种不同电磁场强度条件下,3.5wt%NaCl溶液中的2507超级双相不锈钢在阳极极化区域直接钝化,均可以形成较稳定的钝化膜结构。随着电磁场强度的增加,Eb-Ep的值也在增加,因此,随着电磁场强度的增加,2507超级双相不锈钢钝化膜中的Cr元素含量会降低,同时会使得钝化膜的保护作用及修复能力在减弱。利用PDM对2507超级双相不锈钢在不同pH值下钝化阻抗进行最优化拟合的结果表明:在pH6.5、7.5、8.5的条件下,2507超级双相不锈钢均可形成较稳定的钝化膜,但是在pH值6.5条件下,不施加电压的2507双相不锈钢更易发生腐蚀,但是在进入钝化区间后,该条件下更易形成钝化膜。2507超级双相不锈钢在钝化区形成的钝化膜主要为n型钝化膜,且随着pH值得增大,供体密度在变大,因此,相对于pH7.5以及pH8.5条件下,pH6.5时2507超级双相不锈钢表面钝化膜更具有保护性能。且2507超级双相不锈钢在稳态条件下,稳态电流密度与施加的电压无关,且随着电压和pH值的增加,钝化膜的厚度在不断变大。静水压力会影响2507超级双相不锈钢的摩擦磨损性能,在常压下摩擦基本满足三体摩擦理论,但是随着静水压力的增加,摩擦系数及磨损率在变大,摩擦磨损变得更严重。2507超级双相不锈钢在高静水压下的磨损行为与分层磨损的腐蚀机理相符合,其磨屑颗粒主要以片状为主。
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