湿法炼锌料浆介质中不锈钢腐蚀磨损特性的研究

发布时间：2020-11-13 17:00

　　 腐蚀磨损作为材料失效的三大原因之一,广泛存在于冶金机械、石油化工、能源交通和水利电力等行业的机械设备中,每年造成大量的材料消耗,给国民经济造成巨大的损失。因此,分析材料的腐蚀磨损失效方式、开发新型的耐腐蚀磨损材料具有重要的理论意义和实用价值。本文在分析湿法炼锌工艺流程的锌浸出工艺料浆泵叶轮失效方式和原因的基础上,系统研究了双相不锈钢、沉淀硬化不锈钢和第二相增强奥氏体不锈钢的耐腐蚀磨损性能,并开发了一种耐腐蚀磨损性能良好的σ相增强奥氏体不锈钢。 湿法炼锌的锌浸出工艺的料浆含有H_2SO_4、ZnSO_4和固体颗粒的二相流体,在此料浆介质中工作的叶轮(材质:0Cr_(25)Ni_(18)Mo)的失效方式为腐蚀磨损失效。料浆的腐蚀加速了固体颗粒对叶轮的磨损,而磨损破坏了材料表面的钝化膜,使新生面暴露在腐蚀液中,加速了叶轮的腐蚀。在这种交互作用中,叶轮材料的硬度偏低是造成叶轮严重磨损的主要原因。 对三种典型不锈钢耐腐蚀磨损性能研究的结果表明,具有较强形变强化能力的铁素体-奥氏体双相组织的不锈钢在腐蚀性较强、固液比较大及线速度较大的条件下,耐腐蚀磨损性能最好;具有较高硬度的沉淀硬化马氏体不锈钢在低硫酸浓度、高固液比和高的线速度的料浆中有良好的耐腐蚀磨损性能;而第二相增强奥氏体不锈钢在腐蚀性较强、高线速度和低固液比的料浆中的耐腐蚀磨损性能最强。在含有稀硫酸的固液二相流料浆中,不锈钢的腐蚀磨损破坏方式为硫酸腐蚀使材料表面形成脆性腐蚀产物,而固相颗粒的冲刷加速了腐蚀产物的剥落,从而使材料的总流失量增加。 开发了一种σ相增强奥氏体不锈钢,通过加入适量的合金元素和采用适当的热处理工艺,可显著增加组织中的σ相数量,提高材料的抗冲刷能力。与CD-4MCu、原叶轮材料相比,新开发的σ相增强奥氏体不锈钢在模拟湿法炼锌的锌浸出工艺料浆的条件下具有良好的耐腐蚀磨损性能。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2006
【中图分类】：TF813;TH117.1
【部分图文】：

3图1-1 磨损对传质过程影响示意图极化”现象。在腐蚀磨损过程中，材料表面的介质溶液不断受到机械搅拌作用，其成份与溶液本体保持一致，从而消除了浓差极化现象，使腐蚀得以加速进行。图1-1示意地说明了这一现象[4]。对于在中性介质如海水等溶液中的腐蚀磨损，机械搅拌作用对传质过程的加速尤其有重要意义。在静态情况下，腐蚀反应的控制过程是氧的阴极去极化过程，由于在一般中性溶液中，氧的浓度都比较低，所消耗的氧主要来自空气，由于氧的运输困难，电化学反应的速度取决于氧的扩散速度。在腐蚀磨损条件下，强烈的机械搅拌作用加速了氧由空气进入溶液，以及由溶液表面向金属表面的对流传质过程，特别是磨料在金属表面造成的湍流

依靠合金中硬度高的第二相如碳化物、氮化物及金属间化合物σ 、Laves、x 相在磨损过程中承受载荷，防止粘着、阻挡犁削的作用，以及阻碍位错运动，有利于图1-3 三种合金在10％H2SO4溶液中的极化曲线1-CD-4MCu2-Cr303-30图 1-2 10％H2SO4介质中腐蚀磨损率与载荷关系1-CD-4MCu2-Cr303-30

0％H2SO4介质中腐蚀磨损率与载荷关系
【参考文献】

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本文编号：2882416