316LN奥氏体不锈钢在氯化铵溶液中电化学行为的研究
炼油过程中形成的大量NH3和HCl随物料的流动进入换热器，在一定条件下结合生成氯化铵，沉积后堵塞管束造成爆管或者吸水后形成高浓度或饱和的氯化铵溶液，具有极强的腐蚀性。换热器管束的温度在不同的区域存在较大的差异，管束中的氯化铵吸水后形成对应温度下的饱和氯化铵溶液，导致不同区域管束中形成的饱和氯化铵溶液存在差异。目前对于材料在饱和氯化铵溶液中的研究极少，因此明确材料在饱和氯化铵溶液中的电化学行为具有极其重要的意义。 本文以316LN奥氏体不锈钢为研究材料，以氯化铵溶液为腐蚀介质，通过电化学手段和表面分析技术对316LN不锈钢在氯化铵溶液中的电化学行为进行了研究，探讨了饱和氯化铵溶液、浸泡时间和Na2S2O3的含量对316LN耐蚀能力的影响。从论文中所获得的结果如下: (1)采用动电位极化等电化学测试方法和扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等表面分析技术研究了不同温度对应的饱和NH4Cl溶液对316LN电化学行为的影响。随着NH4Cl饱和浓度的升高，316LN的自腐蚀电位逐渐正移，点蚀电位和保护电位逐渐减小，钝化区间宽度缩短;所有饱和NH4Cl溶液中形成的钝化膜均呈现n型和p型两种半导体响应。SEM结果表明随饱和浓度的增大，样品表面的蚀坑尺寸增大，数目增多;XPS深度剖析显示在较低的饱和浓度中钝化膜内层主要为Cr2O3,外层主要为FeOOH、Fe2O3、FeCl2和Cr(OH)3,随着饱和浓度的增加钝化膜中Cr元素开始富集，钝化膜表面氢氧化物和氯化物开始增多。 (2)采用电化学阻抗谱(EIS)技术对316LN在不同饱和NH4Cl溶液中的长期浸泡过程进行了监测，并通过光学相机和SEM对浸泡后材料表面的形貌进行了观察。EIS数据表明，在同一饱和NH4Cl溶液中，随浸泡时间的延长，试样的耐蚀性能先增加后降低;在不同的饱和NH4Cl溶液中，随着饱和浓度的增大，试样的最佳耐蚀性能逐渐降低。通过表面形貌观察可以发现，随着饱和浓度的增加，样品表面点蚀程度加剧，蚀坑变大,表面腐蚀产物增多。 (3)采用循环极化、EIS、Mott-Schottky曲线等电化学测试方法和SEM、XPS等表面分析技术研究了 Na2S2O3的掺入对316LN奥氏体不锈钢在NH4Cl溶液中电化学行为的影响。添加Na2S2O3后，316LN的自腐蚀电位大幅上升，然后随着Na2S2O3浓度的继续增加，自腐蚀电位逐渐下降;Na2S2O3的添加对于点蚀电位影响很小，但会使得316LN的钝化区间几乎消失;EIS数据表明Na2S2O3的加入会使得316LN的耐蚀性能下降;Na2S2O3并不改变316LN钝化膜的半导体特性。SEM结果表明316LN表面蚀坑随着Na2S2O3的加入逐渐变大，数目逐渐增多;XPS表明材料表面在添加Na2S2O3后，氧元素含量下降，S元素含量上升，形成了 FeS、FeS2利NiS2。
奥氏体不锈钢;氯化铵溶液;电化学行为;耐蚀能力
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
熊金平
2023
中文
TG172.6
2023-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）