酸性浸滤液中超级马氏体不锈钢冲刷腐蚀行为研究

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超级马氏体不锈钢(Spuermartensitic Stainless Steel)是在传统马氏体不锈钢的基础上通过降低碳含量,调整合金元素配比和组成,改进热处理和加工工艺而获得的新型不锈钢,相比于传统的马氏体不锈钢,超级马氏体不锈钢拥有良好的塑韧性,同时获得了优异的抗腐蚀性能和良好的焊接性能,并保持了较高的强度和硬度。目前对于超级马氏体不锈钢的研究主要集中在化学组成、力学性能、热处理及耐蚀特性等,然而对于既继承了马氏体钢的高强,同时又显著提高了自身耐蚀能力从而可能具有良好磨蚀抗力的该材料的冲刷腐蚀行为鲜有研究报道。为此,选择湿法冶金生产过程中浆料泵因浆料介质中含有大量的固体粒子颗粒、稀H2SO4及大量杂质粒子,常发生严重的液-固两相流冲刷腐蚀这一典型工况,开展级马氏体不锈钢在酸性条件下液-固两相流中的冲刷腐蚀研究,这将对不锈钢新材料开发具有重要意义。在自制的冲刷腐蚀装置上首先采用失重法研究了温度、固体颗粒含量、pH值、流速等主要因素对超级马氏体不锈钢及对比材料2Cr13不锈钢的影响规律。其次,利用电化学工作站及失重法研究了几种热处理条件下超级马氏体不锈钢及对比材料2Cr13不锈钢和316L不锈钢在模拟冶金酸性浸滤液中的电化学腐蚀性能及冲刷腐蚀行为。另外,研究了低温氮化对超级马氏体不锈钢及2Cr13不锈钢电化学腐蚀及冲刷腐蚀行为的影响。采用光学显微镜、扫描电镜等分析仪器对试样冲刷腐蚀后形貌进行观察,分析材料冲刷腐蚀机理。取得的主要研究结论为:(1)随着浆料温度的增加、pH的降低、流速的提高,材料冲刷腐蚀速率显著提升,当固体颗粒浓度超过15%时,由于产生了“屏蔽效应”使得材料的冲刷腐蚀速率反而降低。(2)选定热处理条件下的超级马氏体不锈钢耐冲刷腐蚀性能均优于316L不锈钢以及2Cr13不锈钢,其中316L不锈钢和2Cr13不锈钢的冲刷腐蚀速率分别是冲刷腐蚀抗力最弱的1000℃淬火+630℃回火试样的4.96倍和17倍;其中冲刷腐蚀抗力最优的是960℃淬火+630℃回火处理的S-165试样,其冲刷腐蚀速率较1000℃淬火+630℃回火、1050℃淬火+630℃回火、1000℃淬火+525℃回火各试样分别降低了62.5%、25%、50%。(3)在不降低腐蚀性能的低温氮化处理后,2Cr13不锈钢因提高了表面硬度,从而提高了材料的耐冲刷腐蚀性能,渗氮处理后的2Cr13试样的冲刷腐蚀速率为基体的64.3%;然而对于S-135而言,低温渗氮会降低了材料的耐腐蚀性能,因此,虽然表面硬度显著提高,但其耐冲刷腐蚀性能却明显下降。
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