【摘 要】
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金属的腐蚀问题广泛存在于工业生产和人们的日常生活中,每年造成的损失非常大。在众多腐蚀事故中由于局部腐蚀引发的事故高达80%,在局部腐蚀中最为常见的便是缝隙腐蚀。目前市面上大部分设备都采用奥氏体不锈钢作为材料,但奥氏体不锈钢对点蚀,缝隙腐蚀等局部腐蚀的抗腐蚀性较差。而双相不锈钢具有奥氏体和铁素体的两相组织结构因而其性能便兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点。从而表现出比单相不锈钢更好的抗腐蚀性和力学
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金属的腐蚀问题广泛存在于工业生产和人们的日常生活中,每年造成的损失非常大。在众多腐蚀事故中由于局部腐蚀引发的事故高达80%,在局部腐蚀中最为常见的便是缝隙腐蚀。目前市面上大部分设备都采用奥氏体不锈钢作为材料,但奥氏体不锈钢对点蚀,缝隙腐蚀等局部腐蚀的抗腐蚀性较差。而双相不锈钢具有奥氏体和铁素体的两相组织结构因而其性能便兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点。从而表现出比单相不锈钢更好的抗腐蚀性和力学性能,应用前景非常广泛。因而研究双相不锈钢在缝隙中的腐蚀情况对双相不锈钢在工业设备大量应用显得尤为重要。本论文主要内容分为三部分,具体的研究内容如下:（1）采用电化学实验方法研究2205和2507双相不锈钢在不同氯离子浓度、温度下水溶液中的缝隙腐蚀行为。结果表明2507和2205双相不锈钢在不同Cl-含量下的冷却水模拟溶液中都具有良好的钝化性和耐蚀性。且电化学分析结果说明了2507和2205双相不锈钢在冷却水模拟溶液中随温度和氯离子浓度的升高,其抗腐蚀性均有所下降。两种双相钢在缝隙腐蚀中主要依靠其自身的钝化能力来防止腐蚀,从电化学阻抗谱可知温度对2507和2205双相不锈钢腐蚀的影响大于氯离子浓度的影响。（2）采用数值模拟方式,通过实体（螺栓与螺母之间缝隙）建模运用Comsol Multiphysics软件对冷却水流入缝隙的流动过程进行研究,得到冷却水在缝隙流动过程中产生的流场分布。在螺杆前端的一部分和后端周围速度场为0,流体保持静止,这是缝隙腐蚀发生的前提;在螺杆的左右端,周围流体的速度变得很大,最大时是入口流速的5倍多,几乎不可能发展为缝隙腐蚀。（3）利用Comsol Multiphysics有限元软件对2205和2507双相不锈钢在冷却水中的缝隙腐蚀进行数值模拟研究。选择腐蚀模块中的二次电流和化学物质模块中的稀物质传递,建立二维简化模型,模拟了缝隙腐蚀中氧浓差电池和闭塞电池的形成。结果表明随着缝隙宽度的减小或缝隙长度的增加,缝内氧气浓度也随之降低,在缝隙高度为0.1mm时,缝内的氧气浓度为0.089 mol/m~3,在缝隙高度为0.25 mm时,缝内的氧气浓度为0.008 mol/m~3,说明了在缝高为0.1 mm时氧浓差电池较难形成;且随着缝隙宽度的减小,腐蚀产物越容易堵塞缝口,进一步解释了缝隙腐蚀产生的规律及腐蚀机理。同时也模拟了在不同缝隙宽度中缝内溶液成分的变化,结果表明缝宽越小,缝内Cl-浓度越大;pH值和电极电位却随着缝宽的减小而下降。在腐蚀过程中,从腐蚀损耗量来看缝隙开口的腐蚀的最为严重,pH下降的最多。
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