{首页主词},&

鉻含量對低合金鋼耐氯離子腐蝕的影響規(guī)律和機制

2021-12-31 14:06:52 作者：程雪群來源：南京鋼鐵股份有限公司分享至：

640

原油經(jīng)濟是國民經(jīng)濟的重要組成部分，在原油資源的使用分配中，海上油輪運輸是很重要的途徑。研究發(fā)現(xiàn)鉻作為一種能有效提高鋼的耐蝕性能的元素，被廣泛應(yīng)用到耐候鋼、石油鉆井鋼、不銹鋼等耐蝕鋼中。

目前對于含鉻油船鋼在模擬油輪貨油艙底板腐蝕環(huán)境的溶液中腐蝕規(guī)律的研究還很少。而本文就將帶領(lǐng)大家來探討一番。

試驗

1、試驗材料

本文試制了4種不同含鉻量的油船鋼作為實驗材料，其成分如表1所示。四種鋼均用20Kg真空冶煉爐冶煉。每根鋼錠鍛造為100mm×100mm×110mm的軋制用坯，后采用控軋控冷工藝將試制的油船鋼軋制為16mm厚的鋼板。控軋控冷用軋制規(guī)程如表2所示。

640 (1)

2、試驗方法

根據(jù)IMO Resolution 289(87)《Performance standard for alternative means of corrosion protection for cargo oil tanks of crude oil tankers》標準要求制備腐蝕實驗試樣，浸泡試驗的實驗裝置見圖1。

采用體式顯微鏡觀察四種試制油船鋼的顯微組織；通過Quanta 250掃描電鏡和能譜儀檢測浸泡3d后四種試樣的表面形貌特征和銹層成分。

試驗結(jié)束后，根據(jù)國標GB/T 19746-2005 《金屬和合金的腐蝕腐蝕試樣上腐蝕產(chǎn)物的清除》，選用除銹液對試樣表面的腐蝕產(chǎn)物進行清洗。

640 (1)

圖1 室內(nèi)模擬腐蝕實驗裝置圖

結(jié)果與討論

1、顯微組織

四種不同含鉻量的試驗鋼的金相組織照片如圖2所示，其中，圖中白色區(qū)域為鐵素體組織，黑色區(qū)域是珠光體組織。由圖2可知，Cr元素的加入改變了試驗鋼中的珠光體的含量，進而影響了金屬基體的耐蝕性。

640 (1)

圖2 4種試驗鋼的顯微組織

2、腐蝕性能測試

四種鉻含量的試驗鋼在模擬腐蝕環(huán)境中浸泡3d后的宏觀形貌如圖3所示。

圖3 試驗鋼在模擬腐蝕環(huán)境中浸泡3d后的宏觀形貌

由失重法計算得到1號、2號、3號和4號鋼的腐蝕速率分別為1.02、0.22、0.27和2.72mm/a。由此可見，添加鉻元素可以提高鋼板在腐蝕環(huán)境中的耐蝕性能，但鉻的質(zhì)量分數(shù)超過0.12%后反而會降低試驗油船鋼的耐蝕性能。

圖4 試驗鋼在模擬腐蝕環(huán)境中浸泡3d的微觀形貌

圖4所示微觀形貌觀察結(jié)果與腐蝕速率和宏觀形貌結(jié)果一致。

3、電化學性能

由圖5可知，四種試驗鋼在模擬底板環(huán)境的溶液體系下陽極一直處于活化控制狀態(tài)，未發(fā)生鈍化，而陰極也處于活化控制狀態(tài)，在測試電位范圍內(nèi)未出現(xiàn)氧極限擴散控制現(xiàn)象。

圖5 4種試樣在試驗溶液中的極化曲線

對極化曲線的Tafer區(qū)進行擬合，結(jié)果如表3所示。

為進一步研究4種試樣在底板溶液中的電化學反應(yīng)機理，測試了其在底板模擬環(huán)境下的交流阻抗圖譜。為保證交流阻抗數(shù)據(jù)的可靠性，運用Kramers–Kronig 轉(zhuǎn)換判斷本次電化學系統(tǒng)是否滿足因果性，線性和穩(wěn)定性。結(jié)果表明，試驗數(shù)據(jù)點和相應(yīng)K-K轉(zhuǎn)換點重合良好，證實了此系統(tǒng)滿足線性系統(tǒng)理論的限制條件。

由圖6可見：在模擬貨油艙底板腐蝕環(huán)境溶液體系中，4種試樣的電化學阻抗譜Nyquist曲線皆由一個容抗弧構(gòu)成，這表明電極過程受電化學反應(yīng)步驟控制，擴散過程引起的阻抗可以忽略。

640 (6)