本文關(guān)鍵詞：超低碳新型不銹鋼的鈍化及其再鈍化行為研究

  更多相關(guān)文章： 超低碳馬氏體不銹鋼 極化曲線 電化學(xué)阻抗譜 Mott-Schottky曲線 XPS分析

【摘要】：超低碳馬氏體不銹鋼(SMSS)作為油氣輸送管線的新材料具有優(yōu)良的性能。研究和發(fā)展具有良好耐蝕性的超低碳新型馬氏體不銹鋼對我國不銹鋼產(chǎn)業(yè)具有重要的意義。本文采用電化學(xué)、X射線光電子能譜(XPS)和浸泡等手段,研究了SMSS在不同溶液體系(純酸堿溶液、NaCl鹽溶液中、Na2S2O3鹽溶液)、不同pH、不同鈍化電位下的鈍化性能、再鈍化性能和半導(dǎo)體性質(zhì)等。在純酸堿溶液體系中：極化曲線表明,在H2S04溶液/NaOH溶液中,SMSS都有穩(wěn)定的鈍化區(qū)及二次鈍化區(qū),隨著酸堿性的增強,活化電流密度、維鈍電流密度都有所升高。但在NaOH溶液中的極化曲線上沒出現(xiàn)活化峰,SMSS活化后直接進入了鈍化狀態(tài),并且鈍化區(qū)范圍很大。在pH值為1的H2SO4溶液中測試的電化學(xué)實驗表明：SMSS鈍化膜生長速率隨電位升高而升高,鈍化膜形成時間越來越短；在鈍化區(qū)內(nèi),兩種SMSS的電流密度相差不大,長時間極化后仍穩(wěn)定。但兩種SMSS的阻抗在0.6 V較高鈍化電位下,鈍化膜表面阻抗較小,鈍化膜穩(wěn)定性下降；對SMSS的半導(dǎo)體特性分析得出,電容隨頻率增大而減小,穩(wěn)定鈍化區(qū)在不同的極化時間后均表現(xiàn)了明顯的p型和n型半導(dǎo)體特征,SMSS隨極化電位的提高表現(xiàn)出不同的半導(dǎo)體特性。此外,加入W元素可以降低受主NA和施主密度ND,提高鈍化膜的穩(wěn)定性和耐蝕性。在NaCl鹽溶液體系中：電化學(xué)測試結(jié)果表明,與在酸性條件下相比,兩種SMSS在堿性條件下形成的鈍化區(qū)寬度都要更寬,維鈍電流Ip更小,恒電位極化后的極化電阻(Rp)明顯更大。說明SMSS在堿性NaCl鹽溶液中的鈍化能力要強于酸性NaCl鹽溶液中的鈍化能力,且SMSS 1的鈍化膜具有更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和更高的鈍化能力；Mott-Schottky曲線分析表明,在pH 4/10下,SMSS1的斜率都要高于SMSS 2的,ND或NA的濃度也比SMSS 2低。在堿性溶液中,鈍化膜表面主要構(gòu)成是鐵氧化物,氧化物的Fe/Cr比值比在酸性溶液中高,說明了含W的SMSS1的耐蝕性和鈍化能力較好。在Na2S2O3鹽溶液體系中：在不同濃度和pH條件下測試的電化學(xué)結(jié)果表明,溶液中產(chǎn)生的硫離子改變了不銹鋼的鈍化能力。在10-3 mol/L的溶液中,鈍化區(qū)是最寬的,SMSS具有很好的鈍化能力,抗應(yīng)力腐蝕效果較好；在pH 4～5內(nèi),穩(wěn)定鈍化區(qū)內(nèi)電流密度變化不大,鈍化能力較好,鈍化膜具有良好的穩(wěn)定性和保護性。而在pH 3.5下的鈍化能力很弱,陽極溶解更容易的發(fā)生,鈍化膜內(nèi)層Cr203量減少,使鈍化膜的結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化。在不同氯離子濃度下測試的再鈍化實驗表明：氯離子濃度的提高不僅會降低再鈍化速率,而且會使SMSS的應(yīng)力腐蝕敏感性上升,使得材料在服役過程中更容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕；另外加入的W元素可以使SMSS的再鈍化速率提高。此外,XPS測試結(jié)果除了確定合金元素W對鈍化膜鈍化能力的影響外,同時還確定了在酸性和堿性溶液中鈍化膜成分都以Fe氧化物、Cr氧化物為主,結(jié)構(gòu)為Fe氧化物和Cr氧化物的混合層,且Fe和Cr氧化產(chǎn)物可促進鈍化膜形成地更加穩(wěn)定和致密,有利于提高不銹鋼鈍化膜的保護性能。
【關(guān)鍵詞】：超低碳馬氏體不銹鋼 極化曲線 電化學(xué)阻抗譜 Mott-Schottky曲線 XPS分析
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG142.71
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-32
• 1.1 超低碳馬氏體不銹鋼的簡介12-14
• 1.1.1 超低碳馬氏體不銹鋼的發(fā)展概況12-13
• 1.1.2 超低碳馬氏體不銹鋼的概念及其組織性能特征13-14
• 1.2 合金元素在超低碳馬氏體不銹鋼中的作用14-20
• 1.3 超低碳馬氏體不銹鋼的腐蝕現(xiàn)象20-25
• 1.3.1 點腐蝕21-24
• 1.3.2 應(yīng)力腐蝕24-25
• 1.4 不銹鋼的鈍化及鈍化機理25-28
• 1.5 環(huán)境對不銹鋼鈍化膜的影響28-30
• 1.5.1 pH值對鈍化膜的影響28
• 1.5.2 氯、硫等活性離子對鈍化膜的破壞作用28-29
• 1.5.3 電位對鈍化膜的影響29-30
• 1.6 本論文研究的意義及內(nèi)容30-32
• 第二章 試驗方法和裝置設(shè)計32-40
• 2.1 試驗材料和設(shè)備32-33
• 2.2 試驗方法33-35
• 2.2.1 電化學(xué)測試方法33-35
• 2.2.2 XPS測試方法35
• 2.3 劃擦試驗裝置設(shè)計35-40
• 2.3.1 制作要求和加工35-36
• 2.3.2 電解池裝置設(shè)計36-38
• 2.3.3 裝配與調(diào)試38-40
• 第三章 純酸堿性溶液對超低碳馬氏體不銹鋼鈍化行為的影響40-54
• 3.1 不銹鋼在不同pH的純酸堿性溶液中的極化曲線分析40-44
• 3.1.1 在H_2SO4酸性溶液中的極化曲線分析40-42
• 3.1.2 在NaOH堿性溶液中的極化曲線分析42-44
• 3.2 不銹鋼在H_2SO_4溶液中鈍化行為的EIS表征44-52
• 3.2.1 電流-時間曲線及交流阻抗分析44-47
• 3.2.2 半導(dǎo)體特性分析47-52
• 3.3 本章小結(jié)52-54
• 第四章 超低碳馬氏體不銹鋼在不同pH的鹽溶液中的鈍化和腐蝕行為54-66
• 4.1 不銹鋼在NaCl溶液中的鈍化和腐蝕行為分析54-59
• 4.1.1 極化曲線54-55
• 4.1.2 EIS及電路擬合55-58
• 4.1.3 M-S曲線及半導(dǎo)體特征分析58-59
• 4.2 不銹鋼在Na_2S_2O_3溶液中的鈍化和腐蝕行為分析59-63
• 4.2.1 不同濃度Na_2S_2O_3下對不銹鋼極化曲線的影響60-61
• 4.2.2 不同pH下對不銹鋼極化曲線的影響61-62
• 4.2.3 浸泡實驗后的EIS及電路擬合分析62-63
• 4.3 本章小結(jié)63-66
• 第五章 對超低碳馬氏體不銹鋼的再鈍化行為的分析66-74
• 5.1 再鈍化性能的評價66-69
• 5.1.1 劃擦后電流-時間關(guān)系66-67
• 5.1.2 合金元素的影響67
• 5.1.3 Cl~-的影響67-69
• 5.2 應(yīng)力腐蝕敏感性分析69-72
• 5.2.1 氯離子濃度的影響71-72
• 5.2.2 電位的影響72
• 5.3 本章小結(jié)72-74
• 第六章 W元素對超低碳馬氏體不銹鋼鈍化行為的影響74-82
• 6.1 H_2SO_4溶液中的XPS分析74-78
• 6.2 NaCl溶液中的XPS分析78-81
• 6.3 本章小結(jié)81-82
• 第七章 結(jié)論82-84
• 本文創(chuàng)新點84-85
• 致謝85-86
• 參考文獻86-92
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文92

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 張亮;李曉剛;杜翠薇;梁平;;管線鋼應(yīng)力腐蝕影響因素的研究進展[J];腐蝕科學(xué)與防護技術(shù);2009年01期

2 白鶴;王伯健;豐振軍;沈志軍;王平懷;;淬火溫度對含鉬馬氏體不銹鋼組織性能的影響[J];材料研究與應(yīng)用;2010年02期

3 王斌;栗卓新;李國棟;;超級馬氏體不銹鋼焊接的研究進展[J];新技術(shù)新工藝;2008年05期

，

本文編號：891494