硫元素对SAF2507超级双相不锈钢腐蚀性能的影响

 浙江至德钢业有限公司在腐蚀液中加入浓度0.005mol/L的硫化钠，研究硫离子对SAF2507超级双相不锈钢试样耐蚀性能的影响，测得极化曲线如图所示，利用Cview软件对曲线进行拟合，数据如表所示。在含硫介质中，母材的自腐蚀电位下降到-0.420V，LBW接头的自腐蚀电位下降到-0.397V，LMHW接头的自腐蚀电位下降到-0.421V，GTAW接头自腐蚀电位下降到-0.423V，四个试样的自腐蚀电位均下降一倍甚至更多，说明在硫离子环境中，腐蚀更容易发生。对于腐蚀电流密度，母材试样的腐蚀电流密度由9.118E-8A/cm²上升到5.410E-4A/cm²，LBW接头的腐蚀电流密度由2.409E-7A/cm²上升到1.034E-3A/cm²，LMHW接头的腐蚀电流密度由1.856E-7A/cm²上升到8.420E-4A/cm²，GTAW接头的腐蚀电流密度由1.240E-7A/cm²上升到6.554E-4A/cm²，腐蚀电流密度直接增大了3-4个数量级。

 图是在两种不同腐蚀液中双相不锈钢母材及三种焊接接头的极化曲线图，由图可见硫离子提高了SAF2507的腐蚀敏感性。双相不锈钢在钝化过程中铬离子通过离子键与O2-或OH-相结合，产生一层致密的成分为铬的氧化物或铬的氢氧化物的膜层，该膜层能够提高材料的抗腐蚀性能，SAF2507超级双相不锈钢表面钝化膜的保护性对其耐腐蚀性能起着主要作用。但是在硫离子的作用下，由于硫离子的电负性能较强吸附在金属表面，并且硫离子能够代替一部分O2-或OH-的位置，与铬离子相结合阻挡了能够引起钢钝化的物质，破坏了原来钢表面钝化膜的完整性和致密度，从而降低了金属材料表面钝化膜的生长速度，提高了材料的腐蚀敏感性，减弱了SAF2507超级双相不锈钢的耐蚀能力。除此之外硫离子有着破坏钢表面钝化膜结构的作用，使体系的腐蚀电位降低，进而提高2507超级双相不锈钢发生均匀腐蚀的倾向，在这两种因素共同作用下硫离子导致SAF2507超级双相不锈钢的耐蚀能力降低。

 经过试验后SAF2507超级双相不锈钢试样腐蚀形貌如图所示，图为GTAW接头固溶处理之后的腐蚀形貌，腐蚀坑大小不一，均匀连续，密集分布于焊缝区域，主要集中在奥氏体与铁素体组织的晶界处，而此区域也是σ相所在的位置，σ相被腐蚀剥落，腐蚀坑向铁素体组织扩展，局部的铁素体组织被腐蚀掉，奥氏体被保留了下来，奥氏体的存在阻碍了阻碍了腐蚀的进一步扩展，说明奥氏体的耐蚀性能优于铁素体，经过固溶处理之后，在LMHW接头和GTAW接头焊缝区域产生了σ相，使周围产生贫铬区域，优先成为腐蚀萌生的地方，图佐证了这一观点。电位超过腐蚀电位之后，继续对试样进行电化学深度腐蚀，腐蚀形貌如图所示，试样被严重腐蚀，但是大量的奥氏体组织被保留了下来，但是铁素体基体被大量腐蚀掉，保留下来的晶界奥氏体与晶内奥氏体呈现小山丘状伫立在铁素体基体上，这进一步证明奥氏体组织的耐蚀性能优于铁素体组织，因此四个试样，在未固溶处理之前，LBW接头的耐蚀性能最差，因为其铁素体组织的含量最高，达到七成，而固溶处理之后，其耐蚀性能增强很多，双相组织的转换在其中起到重大作用。

 四种SAF2507超级双相不锈钢试样中，母材的耐点蚀性能最为良好，由于奥氏体组织的耐蚀性优于铁素体组织，因此LBW接头的耐蚀性能最差，GTAW的耐点蚀性能优于LMHW接头和LBW接头。经过固溶处理之后，LBW接头的双相组织改善，双相比例接近于1：1，且没有σ相的析出，耐点蚀性较固溶处理前有所提高；LMHW接头和GTAW接头经过固溶处理后，由于在焊缝区生成σ相，腐蚀性能较固溶处理前下降很多，GTAW析出的σ相最多，耐蚀性能最差。在溶液中添加硫化钠，硫离子对焊接接头及母材的耐蚀性能均有破环性作用，硫离子的加入使得试样自腐蚀电位下降一倍，腐蚀电流密度更是增加三个数量级，硫离子增加试样的腐蚀敏感性，对钝化膜具有破环作用，加快腐蚀速率。腐蚀形貌显示，σ相是点蚀萌发的区域，点蚀优先在此其余发生；奥氏体的耐蚀性能优于铁素体组织。