热老化对核电阀杆用17-4PH钢电化学腐蚀性能的影响

发布时间：2021-08-10 00:51

　　为了研究热老化时长对核电阀杆用17-4PH不锈钢电化学腐蚀性能的影响,在温度350℃、压力16.5 MPa下对17-4PH钢开展加速热老化试验,采用PARSTAT 2273电化学工作站和扫描电镜（SEM）研究了经不同时长热老化17-4PH钢在0.6M氯化钠溶液中的电化学腐蚀性能。结果表明,随热老化时间的延长,17-4PH钢的开路电位OCP、自腐蚀电位Ecorr和点蚀电位准b负移,自腐蚀电流Icorr和钝化电流Ip增大,电荷转移电阻Rct减小,双电层电容Cdl增大。经不同时长热老化后,17-4PH钢在0.6 M氯化钠溶液中的表面活性增加,钝化膜溶解速率增加,腐蚀反应阻力减小,耐腐蚀性能降低。SEM结果表明,不锈钢中的第二相不仅会导致不锈钢内部形成腐蚀微电池,加速腐蚀速率,还破坏了不锈钢表面钝化膜的完整性,导致不锈钢耐腐蚀性能下降。 

【文章来源】：热加工工艺. 2020,49(02)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

17-4PH不锈钢的金相组织

图2为不同时长热老化试样在0.6M的氯化钠溶液中的开路电位（OCP,opencircuitpotential）。图2(a）为电位-时间曲线。由图可见，经不同时长热老化的试样，均表现出随浸泡时间的延长OCP逐渐正移的特点。根据点缺陷模型[13]，当金属与电解质溶液接触后，金属表面开始发生钝化，即在金属/钝化膜界面发生钝化膜的生长过程，而在钝化膜与溶液界面发生钝化膜的溶解过程，两者的共同作用决定了钝化膜的增厚和减薄。显然，当钝化膜生长速率大于钝化膜溶解速率时，钝化膜增厚，表现为OCP向正向移动，腐蚀倾向性减小。当钝化膜溶解速率大于钝化膜生长速率时，钝化膜减薄，表现为OCP向负向移动，腐蚀倾向性增加。由此可知，17-4PH不锈钢与腐蚀介质接触后，不锈钢表面膜层生长的速度大于其溶解的速度，钝化膜变厚，并阻止基体的进一步腐蚀，表面活性降低，OCP正移。由图2(a）还可以看出，不同热老化时长的试样在腐蚀介质中浸泡一段时间后的OCP均趋于稳定值，表明电极体系在0.6M氯化钠溶液中逐渐稳定，此时金属的溶解速率与去极化剂的还原速度相等，金属腐蚀速率维持在较低水平。除此之外，图2(a）中，不同热老化时长试样的电位达到稳定的时间不同，原始态试样在开始测量后很短的时间内开路电位即达到稳定值，而随热老化时间的延长，达到稳定开路电位所需要的时间依次增加，这表明随热老化时间的延长不锈钢钝化能力减弱。图2(b）为热老化时长与OCP达到稳定值时的关系曲线。可以看出，OCP稳定值随热老化时间的延长逐渐负移，表明热老化会导致17-4PH不锈钢表面活性增加，腐蚀倾向性增加。2.2 极化曲线

图3为不同时长热老化的试样在0.6M氯化钠溶液中的极化曲线。由图3可见，极化曲线的阴极部分由3部分组成，即氧活化步骤、控制步骤和氧扩散控制步骤。当电位达到析氢转变电位时，阴极过程由氧的去极化和氢的去极化共同组成[14]。图3所示的阳极曲线从自腐蚀电位开始，随电位的增加，电流密度先逐渐上升，随后逐渐平稳，并稳定在某一较小的电流密度Ip，即发生了钝化，表明该钢在0.6M氯化钠溶液中具有较强的耐Cl-腐蚀的能力。而发生钝化的原因是由于阳极极化的条件下表面形成了稳定而致密具有保护性的Fe、Cr、Ni等合金元素的氧化产物[15-19]。同时，在高电位钝化区内可以观察到大量电流峰，即亚稳态点蚀现象。当电位继续增大时，电流密度出现突然增大，此刻在材料表面发生了钝化膜的击穿和局部腐蚀现象。表2为热老化不同时长的自腐蚀电位Ecorr、点蚀电位准b、自腐蚀电流Icorr和维钝电流Ip。由表2可见，随热老化时间的延长，材料的自腐蚀电位Ecorr逐渐负移，与OCP的变化规律一致，表明不锈钢的腐蚀倾向性逐渐增大。自腐蚀电流Icorr逐渐增大，表明不锈钢溶解速率增加。材料的维钝电流Ip总体呈升高的趋势，表明不锈钢表面钝化膜溶解速率增加。点蚀电位总体呈降低的趋势，表明不锈钢表面钝化膜保护能力下降，在较低电位下即可发生钝化膜的击穿，诱发不锈钢点蚀。图4为不同时长热老化试样极化至电流密度为0.1 A/cm2时的宏观腐蚀形貌。由图4可见，经不同时长热老化后试样表面出现不同程度的点蚀现象，且随热老化时间的延长点蚀坑的数量和尺寸明显增加，腐蚀程度加重，这与极化曲线的结果一致。


本文编号：3333118