濕法煉鋅料漿介質(zhì)中不銹鋼腐蝕磨損特性的研究

發(fā)布時間：2020-11-13 17:00

　　腐蝕磨損作為材料失效的三大原因之一,廣泛存在于冶金機(jī)械、石油化工、能源交通和水利電力等行業(yè)的機(jī)械設(shè)備中,每年造成大量的材料消耗,給國民經(jīng)濟(jì)造成巨大的損失。因此,分析材料的腐蝕磨損失效方式、開發(fā)新型的耐腐蝕磨損材料具有重要的理論意義和實(shí)用價值。本文在分析濕法煉鋅工藝流程的鋅浸出工藝料漿泵葉輪失效方式和原因的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)研究了雙相不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼和第二相增強(qiáng)奧氏體不銹鋼的耐腐蝕磨損性能,并開發(fā)了一種耐腐蝕磨損性能良好的σ相增強(qiáng)奧氏體不銹鋼。濕法煉鋅的鋅浸出工藝的料漿含有H_2SO_4、ZnSO_4和固體顆粒的二相流體,在此料漿介質(zhì)中工作的葉輪(材質(zhì):0Cr_(25)Ni_(18)Mo)的失效方式為腐蝕磨損失效。料漿的腐蝕加速了固體顆粒對葉輪的磨損,而磨損破壞了材料表面的鈍化膜,使新生面暴露在腐蝕液中,加速了葉輪的腐蝕。在這種交互作用中,葉輪材料的硬度偏低是造成葉輪嚴(yán)重磨損的主要原因。對三種典型不銹鋼耐腐蝕磨損性能研究的結(jié)果表明,具有較強(qiáng)形變強(qiáng)化能力的鐵素體-奧氏體雙相組織的不銹鋼在腐蝕性較強(qiáng)、固液比較大及線速度較大的條件下,耐腐蝕磨損性能最好;具有較高硬度的沉淀硬化馬氏體不銹鋼在低硫酸濃度、高固液比和高的線速度的料漿中有良好的耐腐蝕磨損性能;而第二相增強(qiáng)奧氏體不銹鋼在腐蝕性較強(qiáng)、高線速度和低固液比的料漿中的耐腐蝕磨損性能最強(qiáng)。在含有稀硫酸的固液二相流料漿中,不銹鋼的腐蝕磨損破壞方式為硫酸腐蝕使材料表面形成脆性腐蝕產(chǎn)物,而固相顆粒的沖刷加速了腐蝕產(chǎn)物的剝落,從而使材料的總流失量增加。開發(fā)了一種σ相增強(qiáng)奧氏體不銹鋼,通過加入適量的合金元素和采用適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に?可顯著增加組織中的σ相數(shù)量,提高材料的抗沖刷能力。與CD-4MCu、原葉輪材料相比,新開發(fā)的σ相增強(qiáng)奧氏體不銹鋼在模擬濕法煉鋅的鋅浸出工藝料漿的條件下具有良好的耐腐蝕磨損性能。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2006
【中圖分類】：TF813;TH117.1
【部分圖文】：

示意圖,傳質(zhì)過程,示意圖,腐蝕磨損

3圖1-1 磨損對傳質(zhì)過程影響示意圖極化”現(xiàn)象。在腐蝕磨損過程中，材料表面的介質(zhì)溶液不斷受到機(jī)械攪拌作用，其成份與溶液本體保持一致，從而消除了濃差極化現(xiàn)象，使腐蝕得以加速進(jìn)行。圖1-1示意地說明了這一現(xiàn)象[4]。對于在中性介質(zhì)如海水等溶液中的腐蝕磨損，機(jī)械攪拌作用對傳質(zhì)過程的加速尤其有重要意義。在靜態(tài)情況下，腐蝕反應(yīng)的控制過程是氧的陰極去極化過程，由于在一般中性溶液中，氧的濃度都比較低，所消耗的氧主要來自空氣，由于氧的運(yùn)輸困難，電化學(xué)反應(yīng)的速度取決于氧的擴(kuò)散速度。在腐蝕磨損條件下，強(qiáng)烈的機(jī)械攪拌作用加速了氧由空氣進(jìn)入溶液，以及由溶液表面向金屬表面的對流傳質(zhì)過程，特別是磨料在金屬表面造成的湍流

極化曲線,H2SO4溶液,極化曲線,合金

依靠合金中硬度高的第二相如碳化物、氮化物及金屬間化合物σ 、Laves、x 相在磨損過程中承受載荷，防止粘著、阻擋犁削的作用，以及阻礙位錯運(yùn)動，有利于圖1-3 三種合金在10％H2SO4溶液中的極化曲線1-CD-4MCu2-Cr303-30圖 1-2 10％H2SO4介質(zhì)中腐蝕磨損率與載荷關(guān)系1-CD-4MCu2-Cr303-30

載荷關(guān)系,腐蝕磨損,介質(zhì)