四川304不锈钢管:夹杂物尺寸与双相不锈钢点蚀发生的关系

四川304不锈钢管在双相不锈钢点蚀坑中发现不同尺寸夹杂物，既有小于1μm夹杂物，也有1～4μm夹杂物，还有大于4μm夹杂物，这说明，不同尺寸夹杂物均能引起2205双相不锈钢点蚀。为了进一步研究氧化物夹杂的尺寸对点蚀萌生的影响，宏盛特钢对2205双相不锈钢恒电位脉冲实验前后夹杂物尺寸以及点蚀坑中夹杂物尺寸进行观察和统计分析，结果如表所示。

结果表明，共有178个点蚀坑中含有夹杂物，其中小于1μm夹杂物有11个，占总小于1μm夹杂物的8.1%；1～4μm夹杂物有147个，占总1～4μm夹杂物的86.5%；大于4μm夹杂物有20个，占总大于4μm夹杂物的90.9%。由此可知，大于4μm的夹杂物更容易引起点蚀，其次是1～4μm夹杂物，小于1μm夹杂物不易引起点蚀，说明夹杂物的尺寸越大，越容易引发点蚀。这是因为大尺寸夹杂物与金属基体的接触面积大，而点蚀一般在夹杂物与金属基体界面处萌生，从而处于活化状态的表面积也较大，更易引发点蚀。

  为了进一步弄清楚夹杂物化学成分对点蚀萌生的影响机理，继续对含有不同类型夹杂物处2205双相不锈钢基体进行微区动电位极化，并观察和分析了动电位极化前后夹杂物的形貌和化学成分。图给出了毛细管微电极测试的含有不同成分夹杂物处双相不锈钢管的动电位极化曲线，双相不锈钢管的点蚀电位从0.943V变化到1.162V。图10为夹杂物的成分分析及其在动电位扫描前后形貌图。由图可知，含有MgO-Al2O3型夹杂的2205双相不锈钢管处点蚀电位高于不含夹杂物2205双相不锈钢基体点蚀电位，且据图可知，MgO-Al2O3夹杂在电化学测试后并未发生溶解，2205双相不锈钢基体发生溶解，这表明MgO-Al2O3夹杂相对基体更不易引起点蚀。含Al2O3-SiO2-CaO型夹杂的2205双相不锈钢管基体与含MgO-Al2O3-SiO2-CaO型夹杂的2205双相不锈钢基体处点蚀电位相差不大，且均小于不含夹杂物的2205双相不锈钢管基体的点蚀电位。对比图可知，Al2O3-SiO2-CaO及MgO-Al2O3-SiO2-CaO夹杂在阳极极化过程中夹杂物部分溶解引起点蚀。这与通过毛细管技术研究发现不同成分夹杂物引起铁素体不锈钢管点蚀的能力不同的结论一致。

  上图和下图分别是2205双相不锈钢在恒电位脉冲实验中循环3000、5000次夹杂物SEM图。从图可知，在3000次恒电位脉冲实验过程中，点蚀在夹杂物与金属基体界面处产生，与研究结果相一致。这是因为夹杂物与金属基体界面处的局部阻抗明显下降，电化学活性较高，易于产生点蚀。由图可知，随着恒电位脉冲次数的增加，在夹杂物与金属基体界面处萌生的点蚀向外扩展。结合图和表，在5000次恒电位脉冲实验时，Al2O3-CaO-SiO2夹杂优先溶解形成点蚀坑，证明了点蚀沿夹杂物而非金属基体扩展。

  双相不锈钢中的夹杂物均为复合氧化物夹杂，根据形态和成分不同分为三类：规则多边形的Al2O3-MgO，椭球形的Al2O3-CaO-SiO2，球形Al2O3-MgO-CaO-SiO2。夹杂物尺寸较小，其中，尺寸小于1μm的夹杂物为41.5%，1~4μm夹杂物为51.8%，大于4μm夹杂物仅6.7%。双相不锈钢中的氧化物夹杂是引起其点蚀的主要因素，Al2O3-CaO-SiO2型及Al2O3-MgO-CaO-SiO2型夹杂物易引起双相不锈钢管点蚀，Al2O3-MgO型夹杂物不易引起点蚀，且尺寸越大越易引起点蚀。点蚀在夹杂物与金属基体的界面处萌生，优先沿夹杂物扩展。Al2O3-CaO-SiO2及Al2O3-MgO-CaO-SiO2夹杂物部分成分优先溶解是引发点蚀的主要原因。