.588· 工程科学学报，第40卷，第5期 点[1-)].这些性能特点使2507双相不锈钢未来在海 PARSTAT2273型电化学工作站，电化学测试采用 洋、石油、天然气、化工等行业具有广泛的应用前景. 三电极体系，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，石墨 随着海洋工程的发展，海洋设施、工程装备需求将急 为辅助电极，待测试样为工作电极.实验前，工作电 剧增加].制造海上石油天然气开采设备、热交换 极先用SiC水磨砂纸从400#到1500#逐级打磨至 器、循环冷却水系统、泵和阀等过流设备将需要大量 光亮，再依次用乙醇和去离子水清洗表面，冷风吹干 的高耐蚀钢材，其包括超级双相不锈钢、超级奥氏体 备用.实验介质用25℃含不同浓度(0、0.001、0.01 不锈钢等特殊品种[4-] molL-1)NaHS0,的3.5%（质量分数）NaCl溶液来 在我国东南沿海海域，由于工业污染会产生 模拟污染海水环境，实验过程中使用数显恒温水浴 S0,[6,S0,溶于海水生成NaHS03,2507不锈钢的 锅控制介质温度.测试前先将试样在-1000mV电 耐蚀性与其表面钝化膜密切相关，HSO,的存在可 位下极化3min,开路电位(OCP)测试时长为1800s. 能会影响表面钝化膜的致密性和稳定性，而纯化膜 电化学阻抗谱(EIS)测试频率范围为100kHz~10 性质的改变会影响物质和电荷的传输，从而影响 mHz,阻抗数据由Nyquist和Bode图显示，用电路元 2507不锈钢在海水环境中的电极反应过程及抗腐 件代号描述数据，使用ZSLMPWLN软件对等效电路 蚀性能[7-8].目前国内外学者主要研究了2507双相 进行拟合分析. 不锈钢的微观组织、热处理、焊接性能、热变形行为 为了探讨NaHS0,的加入对2507表面已形成 和力学性能等方面内容[9-).杜东方】研究了 钝化膜的影响，先进行恒电位极化成膜，再开展 SAF2507双相不锈钢GTAW焊接接头组织与性能， Mott-Schottky和EIS曲线的测试.测试前，先将试 结果表明随着保护气体中N,含量的增加，焊缝组织 样在质量分数为3.5%的NaCl溶液中-1.0V(vs 中奥氏体相增多，耐点腐蚀性增强.陈二雷)研究 SCE)下极化3min,以去除空气中形成的氧化膜，再 了2205及2507双相不锈钢的强流脉冲电子束表面 将试样在3.5%NaCl溶液中恒电位0.6V(vs SCE) 改性，结果表明脉冲电子束处理使2507不锈钢的耐 极化1h以成膜，随后将成膜试样放置于有无(0， 腐蚀性能降低.洪巨锋[14研究了双相不锈钢2304 0.01molL-1)NaHS0,的3.5%NaCl溶液中浸泡30 与2507焊缝局部腐蚀电化学，研究表明一道焊对 min,待开路电位稳定后再分别进行Mott-Schottky 2507不锈钢焊接接头热影响区的组织及耐蚀性影 和EIS曲线的测试.Mot-Schottky曲线的测试频率 响最大，可导致材料的耐蚀性能下降.郑传波和陈 为1kHz,测试电位区间为-0.5~1.2V(vs SCE), 曦[1$)研究了固溶处理温度对2507双相不锈钢组织 扰动电压为10mV,扫描速率为50mV·s-1.EIS测 结构及耐蚀性能的影响，结果表明经1050℃固溶处 试参数的设置同上 理的DSS2507抗电化学腐蚀性能最优.2507不锈 浸泡腐蚀实验所用试样尺寸为20mm×20mm 钢在污染海水中的腐蚀行为研究鲜有报道，因而本 ×3mm,试样表面用SiC水磨砂纸从400#到1500# 文通过开路电位(OCP)、电化学阻抗谱(EIS)和浸 逐级打磨至光亮，再分别用乙醇和去离子水清洗表 泡腐蚀实验研究了2507双相不锈钢在不同浓度 面，冷风吹干后进行浸泡实验.浸泡实验介质与电 NaHSO,的3.5%（质量分数）NaCl溶液中的腐蚀行 化学测试的一致，溶液温度恒定为25℃，浸泡周期 为.并采用Mott-Schottky曲线和成膜后EIS研究了 为125d.对实验前试样和实验后完成除锈试样的 NaHS0,的加入对2507不锈钢表面钝化膜的影响. 质量，进行称重并记录，根据失重法计算试样的平均 研究结果可为2507不锈钢在污染海水环境中的应 腐蚀速率.采用JSM-5610LV扫描电子显微镜 用提供相关数据 (SEM)观察去腐蚀产物后试样表面的腐蚀形貌. 1实验方法 2实验结果与讨论 实验材料为2507双相不锈钢，其化学成分为 (质量分数，%)：C0.022,Cr25.15,Ni6.74,Mo 2.1电化学测试分析 3.43,Si0.55,Mn0.69,P0.029,S0.002,Cu 图1为2507双相不锈钢在不同浓度NaHS0, 0.13,N0.27,Fe余量.电化学测试所用试样尺寸 的3.5%NaCl溶液中的开路电位-时间曲线(poten- 为10mm×10mm×3mm,将试样待测面背面用焊枪 tial-time).由图可知，开路电位随加入的NaHSO3 和锡丝焊接铜导线，用704硅胶进行涂覆以防止缝 浓度的升高而负移，当加入0.01molL-1NaHS03时 隙腐蚀的发生，露出1cm的待测面积.测试仪器为 试样的电位最负，表明2507不锈钢在该介质中电化工程科学学报,第 40 卷,第 5 期 点[1鄄鄄2] . 这些性能特点使 2507 双相不锈钢未来在海 洋、石油、天然气、化工等行业具有广泛的应用前景. 随着海洋工程的发展,海洋设施、工程装备需求将急 剧增加[3] . 制造海上石油天然气开采设备、热交换 器、循环冷却水系统、泵和阀等过流设备将需要大量 的高耐蚀钢材,其包括超级双相不锈钢、超级奥氏体 不锈钢等特殊品种[4鄄鄄5] . 在我国东南沿海海域,由于工业污染会产生 SO2 [6] ,SO2 溶于海水生成 NaHSO3 , 2507 不锈钢的 耐蚀性与其表面钝化膜密切相关,HSO - 3 的存在可 能会影响表面钝化膜的致密性和稳定性,而钝化膜 性质的改变会影响物质和电荷的传输,从而影响 2507 不锈钢在海水环境中的电极反应过程及抗腐 蚀性能[7鄄鄄8] . 目前国内外学者主要研究了 2507 双相 不锈钢的微观组织、热处理、焊接性能、热变形行为 和力学性能等方面内容[9鄄鄄11] . 杜东方[12] 研究了 SAF2507 双相不锈钢 GTAW 焊接接头组织与性能, 结果表明随着保护气体中 N2 含量的增加,焊缝组织 中奥氏体相增多,耐点腐蚀性增强. 陈二雷[13] 研究 了 2205 及 2507 双相不锈钢的强流脉冲电子束表面 改性,结果表明脉冲电子束处理使 2507 不锈钢的耐 腐蚀性能降低. 洪巨锋[14] 研究了双相不锈钢 2304 与 2507 焊缝局部腐蚀电化学,研究表明一道焊对 2507 不锈钢焊接接头热影响区的组织及耐蚀性影 响最大,可导致材料的耐蚀性能下降. 郑传波和陈 曦[15]研究了固溶处理温度对 2507 双相不锈钢组织 结构及耐蚀性能的影响,结果表明经 1050 益 固溶处 理的 DSS2507 抗电化学腐蚀性能最优. 2507 不锈 钢在污染海水中的腐蚀行为研究鲜有报道,因而本 文通过开路电位(OCP)、电化学阻抗谱(EIS) 和浸 泡腐蚀实验研究了 2507 双相不锈钢在不同浓度 NaHSO3 的 3郾 5% (质量分数)NaCl 溶液中的腐蚀行 为. 并采用 Mott鄄鄄 Schottky 曲线和成膜后 EIS 研究了 NaHSO3 的加入对 2507 不锈钢表面钝化膜的影响. 研究结果可为 2507 不锈钢在污染海水环境中的应 用提供相关数据. 1 实验方法 实验材料为 2507 双相不锈钢,其化学成分为 (质量分数,% ):C 0郾 022, Cr 25郾 15, Ni 6郾 74, Mo 3郾 43, Si 0郾 55, Mn 0郾 69, P 0郾 029, S 0郾 002, Cu 0郾 13, N 0郾 27, Fe 余量. 电化学测试所用试样尺寸 为 10 mm 伊 10 mm 伊 3 mm,将试样待测面背面用焊枪 和锡丝焊接铜导线,用 704 硅胶进行涂覆以防止缝 隙腐蚀的发生,露出 1 cm 2的待测面积. 测试仪器为 PARSTAT 2273 型电化学工作站,电化学测试采用 三电极体系,饱和甘汞电极(SCE)为参比电极,石墨 为辅助电极,待测试样为工作电极. 实验前,工作电 极先用 SiC 水磨砂纸从 400 #到 1500 #逐级打磨至 光亮,再依次用乙醇和去离子水清洗表面,冷风吹干 备用. 实验介质用 25 益 含不同浓度(0、0郾 001、0郾 01 mol·L - 1 )NaHSO3 的 3郾 5% (质量分数)NaCl 溶液来 模拟污染海水环境,实验过程中使用数显恒温水浴 锅控制介质温度. 测试前先将试样在 - 1000 mV 电 位下极化 3 min,开路电位(OCP)测试时长为 1800 s. 电化学阻抗谱(EIS) 测试频率范围为 100 kHz ~ 10 mHz,阻抗数据由 Nyquist 和 Bode 图显示,用电路元 件代号描述数据,使用 ZSLMPWLN 软件对等效电路 进行拟合分析. 为了探讨 NaHSO3 的加入对 2507 表面已形成 钝化膜的影响,先进行恒电位极化成膜,再开展 Mott鄄鄄 Schottky 和 EIS 曲线的测试. 测试前,先将试 样在质量分数为 3郾 5% 的 NaCl 溶液中 - 1郾 0 V( vs SCE)下极化 3 min,以去除空气中形成的氧化膜,再 将试样在 3郾 5% NaCl 溶液中恒电位 0郾 6 V( vs SCE) 极化 1 h 以成膜,随后将成膜试样放置于有无(0, 0郾 01 mol·L - 1 )NaHSO3 的 3郾 5% NaCl 溶液中浸泡 30 min,待开路电位稳定后再分别进行 Mott鄄鄄 Schottky 和 EIS 曲线的测试. Mott鄄鄄 Schottky 曲线的测试频率 为 1 kHz,测试电位区间为 - 0郾 5 ~ 1郾 2 V( vs SCE), 扰动电压为 10 mV,扫描速率为 50 mV·s - 1 . EIS 测 试参数的设置同上. 浸泡腐蚀实验所用试样尺寸为 20 mm 伊 20 mm 伊 3 mm,试样表面用 SiC 水磨砂纸从 400 #到 1500 # 逐级打磨至光亮,再分别用乙醇和去离子水清洗表 面,冷风吹干后进行浸泡实验. 浸泡实验介质与电 化学测试的一致,溶液温度恒定为 25 益 ,浸泡周期 为 125 d. 对实验前试样和实验后完成除锈试样的 质量,进行称重并记录,根据失重法计算试样的平均 腐蚀速率. 采用 JSM鄄鄄 5610LV 扫 描 电 子 显 微 镜 (SEM)观察去腐蚀产物后试样表面的腐蚀形貌. 2 实验结果与讨论 2郾 1 电化学测试分析 图 1 为 2507 双相不锈钢在不同浓度 NaHSO3 的 3郾 5% NaCl 溶液中的开路电位鄄鄄时间曲线( poten鄄 tial鄄鄄time). 由图可知,开路电位随加入的 NaHSO3 浓度的升高而负移,当加入0郾 01 mol·L - 1 NaHSO3 时 试样的电位最负,表明 2507 不锈钢在该介质中电化 ·588·