為了研究熱老化時長對核電閥桿用17-4PH不銹鋼電化學腐蝕性能的影響,在溫度350℃、壓力16.5 MPa下對17-4PH鋼開展加速熱老化試驗,采用PARSTAT 2273電化學工作站和掃描電鏡（SEM）研究了經(jīng)不同時長熱老化17-4PH鋼在0.6M氯化鈉溶液中的電化學腐蝕性能。結(jié)果表明,隨熱老化時間的延長,17-4PH鋼的開路電位OCP、自腐蝕電位Ecorr和點蝕電位準b負移,自腐蝕電流Icorr和鈍化電流Ip增大,電荷轉(zhuǎn)移電阻Rct減小,雙電層電容Cdl增大。經(jīng)不同時長熱老化后,17-4PH鋼在0.6 M氯化鈉溶液中的表面活性增加,鈍化膜溶解速率增加,腐蝕反應(yīng)阻力減小,耐腐蝕性能降低。SEM結(jié)果表明,不銹鋼中的第二相不僅會導致不銹鋼內(nèi)部形成腐蝕微電池,加速腐蝕速率,還破壞了不銹鋼表面鈍化膜的完整性,導致不銹鋼耐腐蝕性能下降。 

【文章來源】：熱加工工藝. 2020,49(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

17-4PH不銹鋼的金相組織

圖2為不同時長熱老化試樣在0.6M的氯化鈉溶液中的開路電位（OCP,opencircuitpotential）。圖2(a）為電位-時間曲線。由圖可見，經(jīng)不同時長熱老化的試樣，均表現(xiàn)出隨浸泡時間的延長OCP逐漸正移的特點。根據(jù)點缺陷模型[13]，當金屬與電解質(zhì)溶液接觸后，金屬表面開始發(fā)生鈍化，即在金屬/鈍化膜界面發(fā)生鈍化膜的生長過程，而在鈍化膜與溶液界面發(fā)生鈍化膜的溶解過程，兩者的共同作用決定了鈍化膜的增厚和減薄。顯然，當鈍化膜生長速率大于鈍化膜溶解速率時，鈍化膜增厚，表現(xiàn)為OCP向正向移動，腐蝕傾向性減小。當鈍化膜溶解速率大于鈍化膜生長速率時，鈍化膜減薄，表現(xiàn)為OCP向負向移動，腐蝕傾向性增加。由此可知，17-4PH不銹鋼與腐蝕介質(zhì)接觸后，不銹鋼表面膜層生長的速度大于其溶解的速度，鈍化膜變厚，并阻止基體的進一步腐蝕，表面活性降低，OCP正移。由圖2(a）還可以看出，不同熱老化時長的試樣在腐蝕介質(zhì)中浸泡一段時間后的OCP均趨于穩(wěn)定值，表明電極體系在0.6M氯化鈉溶液中逐漸穩(wěn)定，此時金屬的溶解速率與去極化劑的還原速度相等，金屬腐蝕速率維持在較低水平。除此之外，圖2(a）中，不同熱老化時長試樣的電位達到穩(wěn)定的時間不同，原始態(tài)試樣在開始測量后很短的時間內(nèi)開路電位即達到穩(wěn)定值，而隨熱老化時間的延長，達到穩(wěn)定開路電位所需要的時間依次增加，這表明隨熱老化時間的延長不銹鋼鈍化能力減弱。圖2(b）為熱老化時長與OCP達到穩(wěn)定值時的關(guān)系曲線�？梢钥闯�，OCP穩(wěn)定值隨熱老化時間的延長逐漸負移，表明熱老化會導致17-4PH不銹鋼表面活性增加，腐蝕傾向性增加。2.2 極化曲線

圖3為不同時長熱老化的試樣在0.6M氯化鈉溶液中的極化曲線。由圖3可見，極化曲線的陰極部分由3部分組成，即氧活化步驟、控制步驟和氧擴散控制步驟。當電位達到析氫轉(zhuǎn)變電位時，陰極過程由氧的去極化和氫的去極化共同組成[14]。圖3所示的陽極曲線從自腐蝕電位開始，隨電位的增加，電流密度先逐漸上升，隨后逐漸平穩(wěn)，并穩(wěn)定在某一較小的電流密度Ip，即發(fā)生了鈍化，表明該鋼在0.6M氯化鈉溶液中具有較強的耐Cl-腐蝕的能力。而發(fā)生鈍化的原因是由于陽極極化的條件下表面形成了穩(wěn)定而致密具有保護性的Fe、Cr、Ni等合金元素的氧化產(chǎn)物[15-19]。同時，在高電位鈍化區(qū)內(nèi)可以觀察到大量電流峰，即亞穩(wěn)態(tài)點蝕現(xiàn)象。當電位繼續(xù)增大時，電流密度出現(xiàn)突然增大，此刻在材料表面發(fā)生了鈍化膜的擊穿和局部腐蝕現(xiàn)象。表2為熱老化不同時長的自腐蝕電位Ecorr、點蝕電位準b、自腐蝕電流Icorr和維鈍電流Ip。由表2可見，隨熱老化時間的延長，材料的自腐蝕電位Ecorr逐漸負移，與OCP的變化規(guī)律一致，表明不銹鋼的腐蝕傾向性逐漸增大。自腐蝕電流Icorr逐漸增大，表明不銹鋼溶解速率增加。材料的維鈍電流Ip總體呈升高的趨勢，表明不銹鋼表面鈍化膜溶解速率增加。點蝕電位總體呈降低的趨勢，表明不銹鋼表面鈍化膜保護能力下降，在較低電位下即可發(fā)生鈍化膜的擊穿，誘發(fā)不銹鋼點蝕。圖4為不同時長熱老化試樣極化至電流密度為0.1 A/cm2時的宏觀腐蝕形貌。由圖4可見，經(jīng)不同時長熱老化后試樣表面出現(xiàn)不同程度的點蝕現(xiàn)象，且隨熱老化時間的延長點蝕坑的數(shù)量和尺寸明顯增加，腐蝕程度加重，這與極化曲線的結(jié)果一致。


本文編號：3333118