2205雙相不銹鋼在不同溫度的3.5%NaCl溶液以及3.5%NaCl+不同濃度S2-溶液中的極化曲線如圖5.44所示。
從圖5.44中可以看出,雙相不銹鋼在不同溫度的3.5%NaCl溶液中都存在一定范圍的鈍化區(qū),且鈍化區(qū)的范圍隨著溶液溫度升高而縮小。當(dāng)S2-加入至3.5%NaCl溶液中后,雙相不銹鋼在溶液中的極化曲線與其在3.5%NaCl溶液中的極化曲線相比,整體右移,下移;且加入S2-后,雙相不銹鋼在溶液中的鈍化現(xiàn)象不再明顯,鈍化區(qū)明顯縮小,甚至無鈍化區(qū)。以上說明,S2-使得雙相不銹鋼在3.5%NaCl溶液中的腐蝕速率加快,降低了雙相不銹鋼的耐蝕性能。
圖5.44中極化曲線的Tafel擬合結(jié)果如圖5.45和表5.14所示。
結(jié)合圖5.45(a)和表5.14可以看出,在相同的溶液中,隨著溶液溫度的升高,雙相不銹鋼在3.5%NaCl溶液中的自腐蝕電流密度呈現(xiàn)升高的趨勢(shì);在3.5%NaCl溶液中,當(dāng)溶液溫度從20℃升高至60℃時(shí),雙相不銹鋼在溶液中的自腐蝕電流密度從1.8893×10-7 A/c㎡升高至2.3439×10-6 A/c㎡;在3.5%NaCl+0.005mol/L S2-溶液中,當(dāng)溶液溫度從20℃升高至60℃時(shí),雙相不銹鋼在溶液中的自腐蝕電流密度從2.2663×10-6升高至1.8968×10-5 A/c㎡;在3.5% NaCl+0.05mol/L S2-溶液中,當(dāng)溶液溫度從20℃升高至60℃時(shí),雙相不銹鋼在溶液中的自腐蝕電流密度從6.0827×10-6 A/c㎡升高至3.5755×10-5A/c㎡;在3.5% NaCl +0.5mol/L S2-溶液中,當(dāng)溶液溫度從20℃升高至60℃時(shí),雙相不銹鋼在溶液中的自腐蝕電流密度從6.9585×10-6A/c㎡升高至7.7×10-5A/c㎡.在相同溫度下,隨著溶液中的S2-濃度的升高,雙相不銹鋼在溶液中的自腐蝕電流呈現(xiàn)升高的趨勢(shì):當(dāng)溶液溫度為20℃時(shí),隨著S2-濃度的升高,雙相不銹鋼在溶液中的自腐蝕電流密度從3.5%NaCl溶液中的1.8893×10-7A/c㎡分別升至2.2663×10-6A/c㎡,6.0827×10-6A/c㎡,6.9585×10-6 A/c㎡;當(dāng)溶液溫度為60℃時(shí),隨著S2-濃度的升高,雙相不銹鋼在溶液中的自腐蝕電流密度從3.5%NaCl 溶液中的2.3439×10-6 A/c㎡分別升至1.8968×10-5A/c㎡,3.5755×10-5A/c㎡,7.7×10-5A/c㎡.從以上分析可知,S2-的加入使得雙相不銹鋼在3.5%NaCl溶液中的自腐蝕電流密度變大,加速了腐蝕速率。
從圖5.45(b)和表5.14中可以看出,在相同的溶液溫度下,隨著3.5%NaCI溶液中的S2-濃度的升高,雙相不銹鋼在溶液中的自腐蝕電位呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。當(dāng)溶液溫度為20℃時(shí),隨著溶液中的S2-濃度的升高,雙相不銹鋼在溶液中自腐蝕電位從-0.2899V分別下降至-0.44696V,-0.4723V,-0.58955V;當(dāng)溶液溫度為30℃時(shí),隨著溶液中的S2-濃度的升高,雙相不銹鋼在溶液中自腐蝕電位從-0.4201V分別下降至-0.45908V,-0.48622V,-0.60348V;當(dāng)溶液溫度為45℃時(shí),隨著溶液中的S2-濃度的升高,雙相不銹鋼在溶液中自腐蝕電位從-0.4751分別變?yōu)椋?.46955V,-0.49149V,-0.62579V;當(dāng)溶液溫度為60℃時(shí),隨著溶液中的S2-濃度的升高,雙相不銹鋼在溶液中自腐蝕電位從-0.4848V分別變頭-0.42903V,-0.57451V,-0.63928V.S2-對(duì)雙相不銹鋼在3.5%NaCl溶液中自腐蝕電位有明顯的影響,S2-的加入使得雙相不銹鋼在3.5%NaCl溶液中的自腐蝕電位下降,增加了雙相發(fā)生腐蝕的傾向,使腐蝕更易發(fā)生。
2057雙相不銹鋼在1050℃固溶后在室溫下于3.5%NaCl,3.5%NaCl+0.005mol/LNa2S、3.5%NaCl+0.05mol/LNa2S及3.5%NaCl+0.5mol/LNa,S溶液中的動(dòng)電位極化曲線,如圖5.46所示。從圖5.46中可知在純的3.5%NaCI溶液中 DSS2507雙相不銹鋼的自腐蝕電位(Ecorr)較高,自腐蝕電流(Icorr)較低,分別為-0.31637V(vs.SCE),1.1417x10-7(A/c㎡),表明在純的3.5%NaCl溶液中2507雙相不銹鋼耐腐蝕性能較好。GB 4334.9-1984規(guī)定陽極極化曲線上與電流密度100μA/c㎡相應(yīng)的電位為擊破電位,從圖5.46中可知DSS2507雙相不銹鋼于3.5%NaCl溶液中擊破電位(Eb)為1.002V,所以于3.5%NaCl溶液中2507雙相不銹鋼也有較好的抗點(diǎn)蝕性能。這是由于DSS2507于不含硫離子的3.5%NaCl介質(zhì)中有明顯的鈍化區(qū)且鈍化區(qū)域較寬,在該鈍化區(qū)范圍內(nèi)鋼表面會(huì)形成一層致密度較高的鈍化膜,該膜層有較高的抗蝕性能,進(jìn)而減弱了DSS2507的腐蝕敏感性。隨著硫離子被引入到3.5%NaCl液中,從圖5.46可以清晰地看出極化曲線向右下方移動(dòng),自腐蝕電位(E)降低,自腐蝕電流(I)升高,DSS2507雙相不銹鋼的腐蝕速率變快。并且隨著硫離子濃度越高陽極極化曲線向右下方移動(dòng)趨勢(shì)越明顯。從表5.15可知硫離子濃度為0.005mol/L、0.05mol/L及0.5mol/L時(shí)的自腐蝕電位(E)與不含硫離子的3.5%NaCl溶液中相比分別降低了0.19703V(vs.SCE),0.22259V(vs.SCE),0.33695V(vs.SCE);Icom分別升高了1.085x10-6A/c㎡、8.97×10-6A/c㎡和6.99×10-5A/c㎡,這表明隨硫離子濃度越高,自腐蝕電位(Ecom)降低的越多,但是自腐蝕電流(Icom)漲幅越大,以上現(xiàn)象說明硫離子導(dǎo)致2507雙相不銹鋼的腐蝕速率加快,抗均勻腐蝕能力降低。
綜上所述,硫離子提高了DSS2507雙相不銹鋼的腐蝕敏感性。雙相不銹鋼在鈍化過程中鉻離子通過離子鍵與O2-或OH-相結(jié)合,產(chǎn)生一層致密的成分為Cr的氧化物或Cr的氫氧化物(Cr2O3或Cr(OH)3)的氧化膜,該膜層能夠提高材料的抗腐蝕性能,2507雙相不銹鋼表面鈍化膜的保護(hù)性對(duì)其耐腐蝕性能起著主要作用。但是在硫離子的作用下,由于硫離子的電負(fù)性能較強(qiáng)吸附,在金屬表面,并且S2-能夠代替一部分O2-或OH-的位置,與鉻離子相結(jié)合阻擋了能夠引起鋼鈍化的物質(zhì)(OH-、O2-等)接近鋼表面,破壞了原來鋼表面鈍化膜的完整性和致密度,從而降低了金屬材料表面鈍化膜的生長(zhǎng)速度,提高了材料的腐蝕敏感性,減弱了DSS2507雙相不銹鋼的抗蝕能力。除此之外,硫離子有著破壞鋼表面鈍化膜結(jié)構(gòu)的作用,使體系的腐蝕電位降低,進(jìn)而提高了2507雙相不銹鋼發(fā)生均勻腐蝕的傾向,實(shí)際表現(xiàn)為腐蝕電位變小,腐蝕電流變大。另一方面陰極反應(yīng)過程中生成的H+被陽極反應(yīng)產(chǎn)生的電子還原為氫原子,一部分結(jié)合成H2釋放出去,另外,吸附在金屬表面,通過去吸附溶解到金屬內(nèi)部使這一區(qū)域變脆進(jìn)而引起氫脆。在這兩種因素共同作用下硫離子導(dǎo)致2507雙相不銹鋼的耐蝕能力降低。
圖5.47是室溫下固溶態(tài)為1050℃的DSS2507雙相不銹鋼分別于3.5%NaCl溶液以及含有0.05mol/L硫離子的3.5%NaCl溶液介質(zhì)中動(dòng)電位掃描后的微觀組織形貌。圖5.47(a)顯示當(dāng)硫離子濃度為0mol/L,即DSS2507雙相不銹鋼于3.5%NaCl溶液介質(zhì)中動(dòng)電位掃描后的微觀組織形貌上腐蝕坑數(shù)量比較少,零零散散地散布于鐵素體(α)上;而當(dāng)硫離子濃度為0.05mol/L時(shí),從圖5.47(b)中可以看出腐蝕點(diǎn)的數(shù)量明顯增多且分布較密集。這進(jìn)一步說明硫離子提高了2507雙相不銹鋼的腐蝕敏感性加速了其腐蝕的發(fā)生。