朱金阳等：高温高压环境下不同浓度KBr溶液对13Cr不锈钢的腐蚀行为影响 ·631· 基本 10上m 10m 20μm 图11超级13Cr在不同浓度溴盐溶液下腐蚀7d后的截面微观形貌照片.(a)L.01gcm3:(b)L.10gcm~3;(c)1.40gm-3 Fig.11 Cross-sectional morphologies of super 13Cr steel after seven days exposure in KBr solutions with different concentrations:(a)1.01g-cm (b)1.10gem3:(c)1.40gcm-3 o a) 0.4r (b) 1.01g*cm- 0.2 1.01g"cm 0.2 1.10g'cm 0 1.10g·cm-3 1.40g"cm 1.40g*cm -0.2 -0.2 0.4 -0.4 0.6 0.6 -0.8 -0.8 -1.0 -1.0 0-8 10 10610510 103 102 1 10-310-110-610-510+10-3102 电流密度(A·cm) 电流密度(A·cm 图12材料在不同质量浓度溴盐溶液下的动电位极化曲线对比.(a)普通13Cr:(b)超级13C Fig.12 Potentiodynamic polarization curves in KBr solutions with different concentrations:(a)plain 13Cr;(b)super 13Cr 0.3 中可以看出相比普通13Cr,超级13Cr的点蚀电位 0.221 ●-普通13Cr 0.2 ■超级13Cr 整体正移约100mV,说明超级13Cr具有更强的耐 点蚀性能，这与图3(b)中两种材料的最大局部腐蚀 0.113 0.07 速率结果是相符的.出现这种点蚀电位和耐蚀性能 差异的根本原因主要与超级13Cr中Ni、Mo的添加 对钝化膜的稳定性与点蚀抑制能力的加强有 -0.1 -0.128 关6-1]，一方面，Ni的添加在一定程度上可以提高 -0.102 金属基体的热力学稳定性，增强基体对铁原子的约 0.2 0.202 束能力，降低Fe的热力学活性，另一方面，Mo的添 1.01 1.10 1.40 溴盐溶液质量浓度(g·cm- 加具有晶粒细化的作用，从而降低了局部腐蚀的敏 图13普通13Cr和超级13Cr在不同浓度溴盐溶液下的点蚀电 感性.在动力学方面，当超级13Cr表面发生钝化 位对比 时，Ni和Mo元素分别以各自的氧化物形式参与钝 Fig.13 Pitting potential plots of plain and super 13Cr steels in KBr 化膜的构成，并且由于Cr的存在，Ni、Cr、Mo还有可 solutions with different concentrations 能形成更为复杂的络合物，从而使超级13C表面所 形成的钝化膜比普通13Cr更为致密、稳定，具有更 13Cr,溶液质量浓度由1.01g·cm3上升到1.10g· 强的耐局部腐蚀能力. cm~3时，点蚀电位变化最为剧烈，下降超过200mV, 溶液质量浓度由1.10g·cm-3上升到1.40g·cm-3 3结论 后，点蚀电位继续下降约100mV,超级13Cr点蚀电 (1)从平均腐蚀速率来看，参照NACE PR0775 位变化趋势与普通13C类似.这说明两种材料的 评价标准，普通13Cr和超级13Cr在三种浓度溴盐 局部腐蚀倾向均对溴盐浓度的提升均具有较高的敏 溶液环境中均表现出较好耐蚀性能，属于轻度腐蚀 感性，这与前文图3(b)中两种材料的最大局部腐蚀 或中度腐蚀，但从局部腐蚀性能来看，两种材料的最 速率随溴盐浓度的变化规律是一致的.另外，从图 大局部腐蚀速率均达到严重或极严重腐蚀，局部腐朱金阳等: 高温高压环境下不同浓度 KBr 溶液对 13Cr 不锈钢的腐蚀行为影响 图 11 超级 13Cr 在不同浓度溴盐溶液下腐蚀 7 d 后的截面微观形貌照片. (a) 1郾 01 g·cm - 3 ; (b) 1郾 10 g·cm - 3 ; (c) 1郾 40 g·cm - 3 Fig. 11 Cross鄄sectional morphologies of super 13Cr steel after seven days exposure in KBr solutions with different concentrations: (a) 1郾 01 g·cm - 3 ; (b) 1郾 10 g·cm - 3 ; (c) 1郾 40 g·cm - 3 图 12 材料在不同质量浓度溴盐溶液下的动电位极化曲线对比. (a) 普通 13Cr; (b) 超级 13Cr Fig. 12 Potentiodynamic polarization curves in KBr solutions with different concentrations: (a) plain 13Cr; (b) super 13Cr 图 13 普通 13Cr 和超级 13Cr 在不同浓度溴盐溶液下的点蚀电 位对比 Fig. 13 Pitting potential plots of plain and super 13Cr steels in KBr solutions with different concentrations 13Cr,溶液质量浓度由 1郾 01 g·cm - 3 上升到 1郾 10 g· cm - 3时,点蚀电位变化最为剧烈,下降超过 200 mV, 溶液质量浓度由 1郾 10 g·cm - 3 上升到 1郾 40 g·cm - 3 后,点蚀电位继续下降约 100 mV,超级 13Cr 点蚀电 位变化趋势与普通 13Cr 类似. 这说明两种材料的 局部腐蚀倾向均对溴盐浓度的提升均具有较高的敏 感性,这与前文图 3(b)中两种材料的最大局部腐蚀 速率随溴盐浓度的变化规律是一致的. 另外,从图 中可以看出相比普通 13Cr,超级 13Cr 的点蚀电位 整体正移约 100 mV,说明超级 13Cr 具有更强的耐 点蚀性能,这与图 3(b)中两种材料的最大局部腐蚀 速率结果是相符的. 出现这种点蚀电位和耐蚀性能 差异的根本原因主要与超级 13Cr 中 Ni、Mo 的添加 对 钝 化 膜 的 稳 定 性 与 点 蚀 抑 制 能 力 的 加 强 有 关[16鄄鄄18] ,一方面,Ni 的添加在一定程度上可以提高 金属基体的热力学稳定性,增强基体对铁原子的约 束能力,降低 Fe 的热力学活性,另一方面,Mo 的添 加具有晶粒细化的作用,从而降低了局部腐蚀的敏 感性. 在动力学方面,当超级 13Cr 表面发生钝化 时,Ni 和 Mo 元素分别以各自的氧化物形式参与钝 化膜的构成,并且由于 Cr 的存在,Ni、Cr、Mo 还有可 能形成更为复杂的络合物,从而使超级 13Cr 表面所 形成的钝化膜比普通 13Cr 更为致密、稳定,具有更 强的耐局部腐蚀能力. 3 结论 (1)从平均腐蚀速率来看,参照 NACE PR鄄0775 评价标准,普通 13Cr 和超级 13Cr 在三种浓度溴盐 溶液环境中均表现出较好耐蚀性能,属于轻度腐蚀 或中度腐蚀,但从局部腐蚀性能来看,两种材料的最 大局部腐蚀速率均达到严重或极严重腐蚀,局部腐 ·631·