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在海洋环境、油田污水及含氯离子的化工介质中,氯离子含量高,一般不锈钢产品在此环境中的耐腐蚀能力尚好,但易发生点蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀,影响使用寿命。高强度钢板是一种在含氯离子腐蚀环境中具有优良耐蚀性的材料。多年来的现场使用经验表明,高强度钢板产品具有腐蚀率低、使用寿命长、且耐点蚀、耐缝隙腐蚀能力强的优点。、
上海材料研究所的研究者们利用电化学方法,按照 标准对高强度钢板试样进行点蚀电位和缝隙腐蚀测试,进一步研究其耐局部腐蚀的机理。
试验用高强度钢板及对比材料316L、1Cr18Ni9Ti不锈钢均进行固溶处理,尺寸为10mm×10mm×10mm。对不锈钢而言,化学成分特别是Cr、Mo、Ni等耐蚀元素的综合作用,不仅决定了不锈钢组织形态,还决定了不锈钢表面钝化膜成分与性质。高强度钢板组织较均匀,晶界只有少量沿晶碳化物,减少了因晶界腐蚀而发生点腐蚀和缝隙腐蚀的诱因。
对不锈钢表面钝化膜形成有影响的成分主要是Cr、Mo、Ni等元素。钝化膜是一层很薄的致密氧化物膜。根据电化学理论,在NaCl溶液中,Cl-主要是通过与钝化膜中的O2-发生交换吸附破坏钝化膜进而于与Fe、Cr、Mo、Ni等金属离子发生反应,促进金属基体阳极溶解而腐蚀。
增加不锈钢抗点蚀能力有效的合金元素是Cr、Mo。根据化学成分分析,三种钢的Cr含量相差不多,属于18Cr型不锈钢,都能形成钝化区。Mo是提高不锈钢耐蚀性的有效元素,在不锈钢中同时加入Cr、Mo元素,材料的化学稳定性、钝化膜耐蚀性尤其是耐点腐蚀性能,都能明显提高。Ni是形成奥氏体和稳定奥氏体的 元素,可以避免氧化膜的还原,也能提高钢的耐点蚀性能。高强度钢板的点蚀电位比316L、1Cr18Ni9Ti不锈钢的高,这可能是高强度钢板的Mo、Ni含量高、耐点蚀当量大的缘故。比较试验结果发现:
(1)高强度钢板与对比材料316L、1Cr18Ni9Ti锈钢的Ni含量大致按2%左右递减,Mo含量按2%~3%递减。根据PREN结果,高强度钢板的耐点蚀能力强。
(2)固溶后的高强度钢板的金相组织是奥氏体组织,含有弥散分布的第二相和少量沿晶碳化物。
(3)在30℃的3.5%NaCl溶液中,高强度钢板的自腐蚀电位和点蚀电位比对比材料316L和1Cr18Ni9Ti不锈钢的高,这表明高强度钢板耐均匀腐蚀和耐点腐蚀的能力高于对比材料。
(4)缝隙腐蚀试验结果表明,高强度钢板施加0.800V恒电位后的瞬间电流急剧降低;随时间的延长,电流也逐渐缓慢降低;试验面无明显腐蚀、环氧树脂密封完好。诱发缝隙腐蚀后能再钝化的正电位VRP>0.800V。(余冶)
海洋工程装备制造业是 “十二五”规划中明确重点培育和发展的战略性新兴产业,是海洋工程装备产业调整和振兴的重要方向,也是高端装备制造业的重要方向。海洋工程装备制造使用多种性能各异的材料,关键的有:
1、高强度钢板材料
高强度钢板材料是海洋工程用的主要材料,并且过细化为:海洋平台、海底油气管线、舰船制造、海洋风力发电用高强度钢板材料等,如海洋平台桩腿齿条钢使用的Q690、海底油气管线使用的X65/70钢、舰船制造使用的+EQ56/70钢、LNG船使用的殷瓦钢等。
现阶段,欧美、韩国、新加坡等海洋工程装备制造强国已经掌握高强度钢板材料的先进制造技术,也是世界范围内相关技术的引领者。国内海洋工程装备制造中的普通钢结构件工艺较为成熟,但重要结构件的特殊钢材的工艺整体水平还有待。
2、高强度钢板材料
高强度钢板材料因具有密度低比强度高及耐腐蚀性优良等特点。初是普通船舶用材,现在是军事船舶的翘板、甲板室、飞机发射架、升降舵等结构用材和能源运输设备用材。
美国、日本、英国和前苏联早已把高强度钢板作为船舶结构的主要材料之一。我国从20世纪50年代就开始研制和建造高强度钢板高速船,但是,至今除气垫船可以小批量生产外,其它各类高强度钢板船均处于研制或首制阶段。
3、高强度钢板材料
钛及高强度钢板质量轻、强度高、耐腐蚀性良好,特别对海水和海洋大气具有优良的耐腐蚀性,是优异的轻型结构材料,特别适用于做轻型海工装备,被称为“海洋金属”。
俄罗斯、美国等军事发达 在航母、核潜艇、常规潜艇、水面舰艇等海军装备中大量使用了高强度钢板,尤其是俄罗斯在舰船及潜艇用高强度钢板方面 进,世界上率先研制出全钛壳体核潜艇。
我国从20世纪60年代末期开始效仿苏联,目前已初步形成了具有我国特色,适合我国国情的船用高强度钢板系列,能满足水面舰艇、水下潜艇和深潜器用的不同强度级别及不同部位的要求。
总的来说,目前我国已经形成系列海洋工程装备制造技术,在高、中端产品建造方面也具备一定技术积累,海洋平台及船舶钢焊接技术较为成熟。
主要经营产品:钢板分类;锰板、普板、碳素板、耐磨板、耐候板、30Mn钢板价格、船板、桥梁板、锅炉板、容器板、高建钢板、合金板、耐热板、不锈钢板、管线板等, 高强板主要用于制造滚动轴承的滚动体和套圈。轴承应具备长寿命、高精度、低发热量、高速性、高刚性、低噪音、高耐磨性等特性,因此要求高强板应具备:高硬度、均匀硬度、高弹性极限、高接触疲劳强度、必须的韧性、一定的淬透性、在大气的润滑剂中的耐腐蚀性能。为了达到上述性能要求,对高强板的化学成分均匀性、非金属夹杂物含量和类型、碳化物粒度和分布、脱碳等要求严格。高强板总体上向高质量、高性能和多品种方向发展。
评价轴承材料的质量主要有两个方面:材料的纯净度和均匀性。材料的纯净度是指材料中的夹杂物尽量少。材料的均匀性是指材料中的夹杂物和碳化物颗粒细小、弥散。
(1)向高洁净度和性能多样化两个方向发展,因为提高高强板的洁净度,特别是降低钢中的氧含量,可以明显延长轴承的寿命。
(2)采用LF炉外精炼--RH炉真空脱气技术生产高强板的冶金质量,特别是降低钢中氧含量和提高钢的纯净度起到了决定性作用。
(3)高强板连铸技术的开发和应用可以进一步降低钢中氧含量,提高接触疲劳寿命;可以提高劳动生产率和降低生产成本。为改善低倍质量,国外高强板连铸坯的断面尺寸普遍较大,如:连铸坯的断面尺寸380×490mm。
(4)高强板的轧制向高速、连续、全自动化、控轧、控冷方向发展。
(5)采用高频超声波探伤,发现钢中的大型宏观夹杂物。
(6)真空精炼工艺部分替代电渣重熔工艺。
(7)高强板氧含量控制的追求目标:[O]≤5ppm。
(8)钢中氧化物夹杂控制的追求目标:夹杂物尺寸≤10μm。
(9)高强板钛含量控制的追求目标:[Ti]≤5ppm。
(10)高强板氮含量控制的追求目标:[N]≤30ppm。
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