低合金钢——硝酸盐溶液体系的SCC图.pdf_大学文库

为了透彻地了解低合金钢在硝酸盐溶液体系中的SCC行为，研究其发生：和发展的规律，探素有效的防止措施，本文研究了温度、们酸盐浓度电快电位对该体系SCC行为规律的影响，并据此作：了相应的温度-浓度-电位SCC图。 1实验方法试验采用15Mo3低合金钢(0.33%Mo)制作：试样。为避免机械加工可能引起的缺口效应，预先在磷酸-铬酸溶液中对试样的试验标距部位电解抛光，以获得均匀光洁的表面。由化学纯硝酸钠和蒸馏水配制的摩尔浓度分别为0.1、0.3、1.0和5.0mol/1的硝酸钠溶液，用作试验溶液。试验温度为25、50、75和 90°C。采用慢应变速率应力腐蚀试验机，十字头恒速为：v=2.510-5mm/s。自制的玻璃极化池可花慢拉伸试验过程中作电化学极化和测量（图1）。除了测定慢拉伸试验的断裂寿命外，还通图1极化地这图过金相观穿，确定腐蚀类型以及最大裂纹深度 Fig.1 Schematic of test cell for CERT 或全面腐蚀的侵蚀深度，还进行了打描电镜观 1,盐桥，2。飞细管，3.轴点温度计：4.通气孔察和电化学测量。 5.试样，6.插助地极：7.挺度：8，加热器 2 实验结果 2.1断裂时间-电位曲线在慢拉伸试验中，系统地改变温度、介质、浓度和电极电位等参数。全部试验一直拉伸到试样断裂。图2和图3分别示出了在5.0mol1NaNO,溶液不同温度及90°C下和不同介质浓度条件下的断裂时间τ与电极电位U:的依从关系。在阳极性电位范用中，断裂时间随电位正移而明显下降。在阿极性电位范国中则品现一个断裂间最大值。 2.2腐蚀类型根据断裂试样的金相观综确定腐蚀类型。在本文研究的腐蚀体系中，随温度、介质浓度和电极电位的变化，产生的腐蚀类型有：“不腐蚀”、“应力腐蚀开裂(SCC)”、“成变-品间腐蚀开裂（ε-IGC)”、“全面腐蚀(GC)”和“局部坑蚀(IPC)”等，依次示于图1。 2.3腐蚀强度-电位依从关系对在特定温度和介质浓度条件下断裂试样测定的腐蚀强度相对于试验电极电位作图（图 5)。腐蚀强度指成力腐蚀开裂或应变-晶间腐蚀开裂的裂纹长度，也指全面腐蚀或局部坑蚀等耗损型腐蚀的蚀深度。结果清晰地表明，随电极电位不同、腐蚀类型和强度都将发总剧变化。 132

为了透彻地了解低合金钢在硝酸盐溶液体系中的行为，研究其发生和发展的规律，探索有效的防止措施，本文研究了温度、硝酸盐浓度和电快电位对该沐系行为规律的影响，少仁据此作出了相应的温度一浓度一电’ 图。实验方法试验采用入低合金钢。写入。制作试样。为避免机械加工可能引起的缺口效飞‘ 应，预先在磷酸一铬酸溶液中对试样的试验标距部位电解抛光，以获得均匀光洁的表面。由化学纯硝酸钠和蒸馏水配制的摩尔浓度分别为、、和。的硝酸钠溶液，用作试验溶液。试验温度为、、和。采用慢应变速率应力席蚀试验机，十字头恒速为。一了。自制的玻璃极化池可在慢拉伸试验过程中作电化学极化和测量图。除了侧定慢拉伸试验的断裂寿命外，还通过金相观察，确定腐蚀类型以及最大裂纹深度或全面腐蚀的浸蚀深度，还进行了扫描电镜观察和电化学测量。盐桥，试样，图极化池示数件毛当管，触，温度计通气孔辅助 ‘匡傲流全卜加热器实验结果断裂时间一电位曲线在慢拉伸试验中，系统地改变温度、介质、浓度和电极电位等参数。全部试验一直拉伸到试样断裂。图和图分别示出了在。溶液中不同温度及下和不同介质浓度条件下的断裂时间二与电极电位的依从关系。在阳极性电众范网中，断裂时间随电位正移而明显下降。在阴极性电位范田「，则呈现出一个断裂时间最人俄。腐蚀类型根据断裂试样的金相观察确定腐蚀类型。在本文研究的晰蚀体系，，，随温度、介质浓度和电极电位的变化，产生的腐蚀类型有 “ 不腐蚀 ” 、 “ 应力宫蚀开裂 ” 、 “ 应变一品间腐蚀开裂一 ” 、 “ 全面腐蚀 ” 和 “ 局部坑蚀丁 ” 等，依次示于图。腐蚀强度一电位依从关系对在特定温度和介质浓度条件下断裂试样测定的腐蚀强度相对于试验电极电位作图图。腐蚀强度指应力腐蚀开裂或应变一晶间腐蚀开裂的裂纹长度，也指全面腐蚀或局部坑蚀等耗损型腐蚀的护蚀深度。结果清晰地表明，随电极电位不同，腐蚀类型和强度都将发，急居吐变化

3讨论 3.1温度、浓度与电极电位的影响低合金钢-硝酸盐溶液体系可能产生各种腐蚀类型。随温度、浓度或电位变化，可从一种腐蚀类型转变为另一种腐蚀类型，有时可能共存几种腐蚀类型。随温度或浓度提高，将使腐蚀强度增大，并使SCC做感区扩大。温度的影响比浓度更大。在高电位条件下，随温度或浓度提高还可发生腐蚀类型转变，如从钝化状态转变为全面腐蚀或局部坑蚀类型，或进而转变为SCC类型。随电极电位从自然腐蚀电位正移，将发生SCC类型向全面腐蚀或局部坑蚀类型转变，或进而在高电位处转变为钝化状态，或重新又转变为SCC类型。电极电位对腐蚀类型和强度的影响比温度和浓度更重要、更显著。温度和浓度对该腐蚀体系的影响符合化学反应动力学规律。电极电位的变化将影响到材料表面腐蚀产物膜或钝化膜的形成、腐蚀电池构成及应力的协同作用，进而影响到腐蚀机制等，从而产生了庭蚀类型的转变与共存。 3.2临界电位与敏感电位范围从温度-浓度-电位SCC图（图6和图T)以及腐蚀强度-电位曲线可见，该腐蚀体系存在着一个界限分明的下临界电位，低于此电位将不发生腐蚀，高于此电位将发生SCC或其它类型腐蚀。作者先后研究过多种低合金钢在硝酸盐溶液中的SC℃行为，均证明存在着一个特征的下临界电位，一般在一200至一300mVa范围内。实验结果还证明，硝酸盐溶液中的低合金钢在某些温度-浓度组合条件下于某些电位范围中，对SCC是非常敏感的，即在温度-浓度-电位SCC图中存在着确定的SCC敏感电位范围。因此，采取某种防腐蚀措施，把材料的电极电位控制在SCC图上某些对SCC不敏感的区域，或者低于下临界电位而处于不受腐蚀的区域，就有可能控制或防止SCC的发生和发展。阴极保护可能是该腐蚀体系的一种有效的防止SCC的防护措施（见图2和图8）。 3.3多种腐蚀类型共存与转变机制各种腐蚀类型的作用机制不同。在该腐蚀体系中有多种腐蚀类型共存与转变，说明同时存在着几种机制。随条件不同，各种机制竞争作用的结果将表现为不同的腐蚀类型与强度。随电位从自然腐蚀电位正移，材料表面开始产生了腐蚀产物膜，这时全面腐蚀反应速度不大，在膜和外应力协同作用下产生了应力腐蚀开裂。随电位进一步正移，腐蚀反应速度加剧，不同机制竞争作用的结果，抑制了应力腐蚀过程，从而转变为强烈的全面腐蚀或局部坑蚀。但在更高的电位处，由于材料表面产生了钝化膜而抑制了腐蚀反应过程，不稳定的钝化膜又导致明显的SCC类型。这也证明了各种机制的共同点一都具有电化学机理本质。加之，从扫描电镜观察结果清楚地看到一些呈45度的滑移线，可以认为该腐蚀体系的SCC过程遵从电化学溶解-滑移机制。 135

讨论温度、浓度与电极电位的影响低合金钢一硝酸盐溶液体系可能产生各种腐蚀类型。随温度、浓度或电位变化，可从一种腐蚀类型转变为另一种腐蚀类型，有时可能共存几种腐蚀类型。随温度或浓度提高，将使腐蚀强度增大，并使放感区扩大。温度的影响比浓度更大。在高电位条件下，随温度或浓度提高还可发生腐蚀类型转变，如从钝化状态转变为全面腐蚀或局部坑蚀类型，或进而转变为类型。随电极电位从自然腐蚀电位正移，将发生类型向全面腐蚀或局部坑蚀类型转变，或进而在高电位处转变为钝化状态，或重新又转变为类型。电极电位对腐蚀类型和强度时影响比温度和浓度更重要、更显著。温度和浓度对该腐蚀体系的影响符合化学反应动力学规律。电极电位的变化将影响到材料表面腐蚀产物膜或钝化膜的形成、腐蚀电池构成及应力的协同作用，进而影响到腐蚀机制等，从而产生了腐蚀类型的转变与共存。。临界电位与敏感电位范围从温度一浓度一电位图图和图以及腐蚀强度一电位曲线可见，该腐蚀体系存在着一个界限分明的下临界电位，低于此电位将不发生腐蚀，高于此电位将发生或其它类型腐蚀。作者先后研究过多种低合金钢在硝酸盐溶液中的行为，均证明存在着一个待征的下临界电位，一般在一至一范围内。实验结果还证明，硝酸盐溶液中的低合金钢在某些温度一浓度组合条件下于某些电位范围中，对是非常放感的，即在温度一浓度一电位图中存在着确定的敏感电位范围。因此，采取某种防腐蚀措施，把材料的电极电位控制在图上某些对不敏感的区域，或者低于下临界电位而处于不受腐蚀的区域，就有可能控制或防止的发生和发展。阴极保护可能是该腐蚀体系的一种有效的防止的防护措施见图和图。多种腐蚀类型共存与转变机制各种腐蚀类型的作用机制不同。在该腐蚀体系中有多种腐蚀类型共存与转变，说明同时存在着几种机制。随条件不同，各种机制竞争作用的结果将表现为不同的腐蚀类型与强度。随电位从自然腐蚀电位正移，材料表面开始产生了腐蚀产物膜，这时全面腐蚀反应速度不大，在膜和外应力协同作用下产生了应力腐蚀开裂。随电位进一步正移，腐蚀反应速度加居，不同机制竞争作用的结果，抑制了应力腐蚀过程，从而转变为强烈的全面腐蚀或局部坑蚀。但在更高的电位处，由于材料表面产生了钝化膜而抑制了腐蚀反应过程，不稳定的钝化膜又导致明显的类型。这也证明了各种机制的共同点－都具有电化学机理本质。加之，从扫描电镜观察结果可清楚地看到一些呈度的滑移线，可以认为该腐蚀体系的过程遵从电化学溶解一滑移机制