2205雙相不銹鋼在醋酸環(huán)境下的點(diǎn)蝕行為研究.

1、39 2205 雙相不銹鋼在醋酸環(huán)境下的點(diǎn)蝕行為研究張麗萍（中石油東北煉化工程有限公司葫蘆島設(shè)計(jì)院，遼寧葫蘆島 125001摘要:2205 雙相不銹鋼由于其具有良好的力學(xué)性能，耐腐蝕性能被廣泛地應(yīng)用石 油化工設(shè)備和管道用材料和選材設(shè)計(jì)中。本文主要利用電化學(xué)極化曲線及交流阻抗技術(shù)研究了22Cr 雙相不銹鋼在醋酸以及氯離子條件下耐點(diǎn)蝕行為。結(jié)果表明，22Cr 雙相不銹鋼在醋酸環(huán)境下有良好 的耐腐蝕性能，由于氯離子的存在，增大了該材料的腐蝕傾向，同時(shí)也進(jìn)一步加大了發(fā)生點(diǎn)蝕的幾率。關(guān)鍵詞:氯離子;醋酸;雙相不銹鋼；點(diǎn)蝕.、八、-刖言雙相不銹鋼（duplex stainless steel, DS 奧有

2、a+組織，且二相有適宜比例，故其兼有奧氏體不銹鋼與鐵素體不銹鋼的特性。雙相不銹鋼具有非常高的屈服強(qiáng)度，主要原因是它的晶粒比其他材料小,這是由于其兩相顯微組織阻止了晶粒生長(zhǎng)。雙相不銹鋼的拉伸特性取決于鐵素體相和細(xì)晶粒，但良好的韌性是由于奧氏體的存在 1,2。與鐵素體不銹 鋼和馬氏體不銹鋼相比，其韌性高、脆性轉(zhuǎn)變溫度 低,耐晶間 腐蝕性能和焊接性能顯著提高。同時(shí)，保留了鐵素體不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)高、膨脹系數(shù) 小、具有超塑性等特性；與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼強(qiáng)度高，特別是屈服強(qiáng)度 和疲勞強(qiáng)度顯著提高，且耐晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞等性能有明顯改善3。隨著國(guó)內(nèi)加工原油數(shù)量的激增，以及原料油直接加氫等新

3、工藝的應(yīng)用，對(duì)石油化 工設(shè)備和管道用材料和選材設(shè)計(jì)的要求越來(lái)越高，雙相不銹鋼主要用在常減壓蒸餾, 催化裂化和加氫脫硫等裝置4。2205 雙相不銹鋼以其優(yōu)異的耐蝕性和良好的加工 性,在化工、石油等部門(mén)得到廣泛的應(yīng)用。本文主 要研究了在醋酸以及還有氯化物 環(huán)境下 2205 雙相不銹鋼的腐蝕行為。1 實(shí)驗(yàn)材料和方法試驗(yàn)所用的材料為瑞典 Avesta 公司生產(chǎn)的 2205 雙相不銹鋼，其主要化學(xué)成分如 下表 1 所示：表 1 2205 雙相不銹鋼的主要化學(xué)成分(Tablel Compositio ns of 2205 DSS (%Material UNS (AISI C P S Cr Ni N Mo

4、Mn Si Fe 31803 (2205 Bal 0.014 0.0230.001 22.39 5.68 0.17 3.13 1.38 0.39 bala nee動(dòng)電位極化曲線的測(cè)試采用 VMP3 電化學(xué)測(cè)試 系統(tǒng),測(cè)試不同溶液濃度中的陽(yáng) 極極化曲線 將實(shí)驗(yàn)材料加工成 10mmK10mm 的塊狀樣。在其背面焊 上帶有聚四氟 乙烯的銅導(dǎo)線，非工作面用環(huán)氧樹(shù)脂 封裝，電極表面用 400-2000 號(hào)金相砂紙打磨、 拋光,用無(wú)水乙醇去脂，再用蒸餾水沖洗后備用。參比電 極體系由飽和甘汞電極 (SCE 和鹽橋組成，輔助電極為 Pt 電極，溶液采用分析純級(jí)的冰醋酸、NaCI 和去離子水配制成不同濃度的溶液

5、,30%醋酸溶液,30%醋酸溶液加 0.1mol、0.5mol、 1mol 的NaCl 的混合溶液。所有溶液在氮?dú)庵谐龤?30 分鐘。將制備好 的試樣浸泡 在溶液中，時(shí)間為 1h，電位變化不超過(guò) 2mV，然后進(jìn)行陽(yáng)極極化掃描速度為 2mV/s，待 電流達(dá)到100uA 時(shí)電位稱(chēng)為點(diǎn)蝕電位(Ep。交流阻 抗測(cè)試采用 PAR2273 電化學(xué)系 統(tǒng)。原始試樣的組織 觀察采用 KYKY-2800B 型掃描電鏡，極化后的試樣 觀察采用 PLOYVAR 型金相顯微鏡。2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析討論2.1 顯微組織2205 不銹鋼具有a+組織,圖 1 所示為該材料2009 年 第 8 期 2009 年 8 月化學(xué)工程

6、與裝備Chemical Engin eeri ng & Equipme nt40 張麗萍:2205 雙相不銹鋼在醋酸環(huán)境下的點(diǎn)蝕行為研究在 KOH 電解腐蝕后的金相組織。白色的組織為a奧氏體,黑色的組織是丫鐵素 體。這是由于這兩相 顯微組織的交互生長(zhǎng)阻止了晶粒生長(zhǎng)，使得 2205 雙相不銹鋼具 有良好的綜合性能。222敢相不銹鋼的顯徽組織-Fisril ths rniirrnRtmirjtiiiTP nF rliTnlv stainlftes: stArilHl 3205不誘鮒顯徽組織T* 1 nti r -n-nnr i 1 n * 1r 1i圖 1 2205 雙相不銹鋼的顯徴組織卩

7、Figi the microstructure of 2205 duplex stainless steel au豈1.5cEl 2205雙相不銹鋼的顯微組織“Figi the microstructure of 2205 duplex stainless steel 2.2 極化曲線圖 2 為 2205 雙相不銹鋼在 30%醋酸溶液中的極化曲線，從極化曲線上可以看出 2205 雙相不銹鋼在 30%的醋酸溶液中有較好的耐腐蝕性能,有較寬的鈍化區(qū)間，從 0V-1.0V 范圍之內(nèi)。 在該鈍化區(qū) 間內(nèi) 2205 都表現(xiàn)出良好的耐 腐蝕性能。當(dāng)電位在 1.1V 左右的時(shí)候，曲線出現(xiàn)一個(gè)電流峰，該電流峰

8、 的形成主要 是發(fā)生三價(jià)的鉻氧化成六價(jià)鉻的電化41 張麗萍:2205 雙相不銹鋼在醋酸環(huán)境下的點(diǎn)蝕行為研究圖！ 2205相不銹鋼的顯微組織 4Figi the nucrDstnictiliB of 22U5 duplex stainless steel i圖 1 22那雙相不銹鋼的顯徴爼狽心學(xué)反應(yīng) 。主要反應(yīng)的方程如下所示：2CrO 4 2-+10H+6e CrO 3+5H2OSK樸氏壬的SUrEA-30%；R30%40】m&lNaCLC!-30H) )-5MdlC】Q30%+tao】HH It #LS_&FjC unAwinAfe-Bdn ;SL“l(fā)OOki nt圖 3, 4

9、 為加入不同濃度的 Cl 離子濃度（O.lmol、0.5mol、1mol 后的極化曲線,從圖中可以看出隨 著氯離子濃度的增加，鈍化區(qū)間變化不明顯，都是從 0V-1.0V 范 圍之內(nèi)，表明 2205 鋼在含醋酸溶液以及醋酸含有氯離子的環(huán)境中都表現(xiàn)出良好的耐 腐蝕性能。但是腐蝕電流密度（I corr 有所增加，在 30%的醋酸溶液中 I corr 為 0.460仕，加入不同濃度的NaCl 后 I corr 有所減少，具體變化如圖 5 所示。這表42 張麗萍:2205 雙相不銹鋼在醋酸環(huán)境下的點(diǎn)蝕行為研究明在醋酸中加入氯離子后，會(huì)加速 2205 不銹鋼的 腐蝕。另外由于氯離子的加入，改變了 2205

10、 不銹鋼在醋酸中的維鈍電流，隨著氯離子濃度的提高，維鈍電流密度不 斷地提高，表明氯離子對(duì)鈍化膜的 破壞作用在不斷地增強(qiáng)。2.3 電化學(xué)阻抗譜2205 雙相不銹鋼在 30%醋酸溶液中的阻抗譜 見(jiàn)圖 6 所示,從圖中可以看出阻 抗表現(xiàn)出一個(gè)較大 的半圓弧,說(shuō)明該材料在醋酸中有良好的鈍化性能 和耐腐蝕性 能。圖 7 所示為加入不同濃度的 NaCl 后的阻抗譜，圖中可以明顯的看出，加入不同 濃度的 NaCl 后,阻抗值逐漸在變小，但都表現(xiàn)出良好 的鈍化效果，這說(shuō)明隨著氯離子 濃度的增加，氯離子對(duì) 2205不銹鋼表面的鈍化膜的破壞作用在明顯的增加,如果再加上溫度或者其他因素的影響，這都會(huì)進(jìn)一步加大 22

11、05 的點(diǎn)蝕的發(fā)生，尤其是在石 油或者石化行業(yè)由于所處的環(huán)境比較復(fù)雜，影響因素也比較多，這些無(wú)疑都會(huì)導(dǎo)致點(diǎn) 蝕的發(fā)生。2.4 極化后的顯微照片圖 8 為 2205 雙相不銹鋼在 30%的醋酸溶液以 及醋酸溶液中加入不同含量的 NaCl 極化后的照片。從照片 A 可以看出在 30%的醋酸溶液中,極化后基 本沒(méi)有腐 蝕以及點(diǎn)蝕發(fā)生，隨著加入 NaCl 量的增多，點(diǎn)蝕的傾向越來(lái)越明顯,當(dāng) NaCl 含量達(dá) 到 1mol/L 時(shí)，2205 雙相鋼的點(diǎn)蝕已經(jīng)非常明顯，有的點(diǎn)蝕孔已經(jīng)非常大了。由此可 見(jiàn)在醋酸環(huán)境中，由于氯離子的存在會(huì)加速 2205 不銹鋼的局部腐蝕 的發(fā)生,隨著局 部腐蝕的進(jìn)一步發(fā)展往往

12、會(huì)導(dǎo)致整個(gè)材料發(fā)生均勻腐蝕甚至發(fā)生重大破壞和事 故。3 結(jié)論2205 雙相不銹鋼在 30%的醋酸環(huán)境中有良好 的耐腐蝕性能和較寬的鈍化電壓 范圍，隨著在溶液 中加入不同濃度的氯離子后，鈍化電壓范圍變化不 明顯，但是維鈍 電流密度和腐蝕電流密度發(fā)生變 化。伴隨著氯離子濃度的增加，維鈍化電流逐漸增 大,同時(shí)腐蝕電流密度也在不斷的增加，同時(shí)發(fā)生點(diǎn)蝕的幾率也在不斷的增加參考文獻(xiàn)1 徐增華.金屬耐蝕材料J.腐蝕與防護(hù),2001; 22(7 :321-3242 高娃,羅建民，楊建君.雙相不銹鋼的研究進(jìn) 展及其應(yīng)用J.兵器材料科學(xué)與工程,2005; 3(28 :61-623 梁明華，趙國(guó)仙,馮耀榮,等.22

13、Cr 雙相不銹 鋼的臨界點(diǎn)蝕溫度研究J.腐蝕科 學(xué)與防護(hù)，2005; 17(6:392-3944 饒興鶴.雙相不銹鋼在石化設(shè)備上的應(yīng)用J.石油化工腐蝕與防護(hù),1994;(4 :225 A. Igual Mu? oz, J. Garca Ant n, J.L.Gui?印，V.P rez Herranz, Corrosion Scie nee48 (2006 4126-4151The pitt ing research of 2205 duplex sta ini ess steel in acetic acid en vir onmentsAbstract :2205 duplex stai n

14、l ess steel is widely applied in many n ati onal divide nddepartme nts, because of its good mecha ni cal properties, the an ti-corrosive performa nee.In this paper we use electrochemical polarizati on curve and electrochemical impeda nee tostudy the pitt ing performa nee of 2205 duplex sta ini ess steel un der the acetic acid as wellas containing the chloride ion con diti on. The result shows that 2205 duplex sta in less steelhave the good an ti-corrosive performa nee un der the aceti