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国家海洋开发战略的实施需要海洋工程装备提供质量保证,而海洋工程的发展需要高性能材料作为支撑。本工作主要采用电化学方法研究了两种不锈钢材料, Z2CND18-12N奥氏体不锈钢和S32760双相不锈钢,在模拟海洋环境中的局部腐蚀行为,包括点腐蚀、缝隙腐蚀及应力腐蚀破裂(Stress Corrosion Cracking,SCC)。根据海洋环境条件,选取的模拟环境有按照 ASTM标准制备的人造海水和不同温度和不同浓度的 NaCl溶液,其中不同温度条件为3℃、30℃及60℃,NaCl溶液选取的浓度有接近海水浓度的3.5%NaCl溶液及模拟蒸发浓缩情况下的10%NaCl溶液。主要工作内容及结论如下: (1)研究了人造海水和3.5%NaCl溶液中, S32760双相不锈钢和Z2CND18-12N奥氏体不锈钢动电位阳极极化曲线行为,S32760在两种溶液中表现出相似的动电位极化行为,钝化区较宽,点蚀电位较高,在+1000mV(相对于饱和甘汞电极SCE,下同)以上;Z2CND18-12N奥氏体不锈钢在两种溶液中极化行为相近,均表现为较大的亚稳态波动后点蚀击穿。研究了两种材料分别在3℃、30℃及60℃的3.5%和10%NaCl溶液条件下的点蚀行为,S32760双相不锈钢表现出优秀的点蚀抗力,点蚀电位在+1000mV左右,但是在60℃时出现较明显的亚稳态波动;Z2CND18-12N奥氏体不锈钢在低温3℃下表现出与S32760接近的点蚀抗力,低温下耐点蚀性能优良,但是温度升高导致点蚀抗力显著下降,在30℃和60℃测试时,极化曲线上有明显的点蚀击穿,试样上出现明显的点蚀坑,耐点蚀性能不及S32760双相不锈钢。NaCl溶液浓度增大时点蚀电位下降。 (2)采用动电位极化、临界点蚀温度(Critical Pitting Temperature,CPT)测试及腐蚀形貌观察方法对比性地研究了材料的点腐蚀行为,结果表明应采用多种方法综合评价较为合理。例如 S32760双相不锈钢在60℃下,点蚀电位虽接近+1000mV,但是在扫描电镜下能观察到亚稳态点蚀形貌,此时已有点蚀倾向。CPT测试能较好地反映高耐蚀性材料的耐点蚀性能及其对温度的敏感性。 (3)S32760双相不锈钢的缝隙腐蚀抗力明显高于 Z2CND18-12N,S32760在3℃、30℃及60℃的3.5%和10%NaCl溶液条件下再钝化电位均高于+800mV。Z2CND18-12N不锈钢的缝隙腐蚀抗力较差,在低温3℃的两种 NaCl溶液中及30℃3.5%NaCl溶液中未发生缝隙腐蚀,而在30℃浓度更高的10%NaCl溶液及温度升高到60℃时均对缝隙腐蚀敏感。与点蚀结果对比,Z2CND18-12N缝隙腐蚀抗力低于其点蚀抗力,溶液环境较为苛刻时,在较低电位下易发生缝隙腐蚀。 (4)采用慢应变速率试验(SSRT)和电化学测控相结合的方法研究了电位对两种材料在30℃的3.5%NaCl溶液环境中SCC的影响。Z2CND18-12N奥氏体不锈钢在+100mV时发生阳极溶解,在+400mV及+600mV时阳极溶解显著,并伴有 SCC裂纹出现,该 SCC机理应该是阳极溶解;较正电位容易引发Z2CND18-12N发生点腐蚀及SCC。S32760双相不锈钢在较负电位时发生SCC,测得临界电位在-800mV与-900mV之间,在-900mV电位以及低于-900mV时均会发生SCC;电位为+600mV时,S32760不发生SCC;该材料发生SCC的机理应属于氢致开裂。