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至德钢业310S不锈钢管表面氧化膜形貌分析报告

来源:至德钢业 日期:2019-11-11 14:25:56 人气:263

  310S不锈钢管在几种温度下腐蚀浸泡后的表面宏观形貌如图所示,由图可知,在几种温度下,试样表面均生成了一层氧化膜,380℃条件下的为厚的黑色(微带棕色),550℃条件下的为薄的黑色,650℃条件下的为薄的棕色,表明表面氧化程度或产物不一样。据经验初步判断,黑色的应为Fe3O4,棕色的应为Fe2O3。未发现皱褶、膨胀或裂纹,表明膜的生长对应力或应变不敏感。

 

  310S不锈钢管在380℃/25MPa、550℃/25MPa、650℃/25MPa分别浸泡不同周期后的氧化膜表面形貌如图所示,可以看出氧化膜未出现大面积的剥落,总体比较完整。腐蚀温度和腐蚀时间对氧化膜形貌有重要影响,主要是在拟临界到超临界温度区间,随试验温度升高,310S不锈钢管生成的氧化物颗粒尺寸略有增大。不同温度条件下,随腐蚀时间增加,氧化膜形貌颗粒尺寸变化无规律,或增加,或减小,或基本不变。380℃条件下,氧化物表面形貌随时间变化存在较大差别,当腐蚀时间为400h时,氧化膜由150nm左右的颗粒组成,到2000h尺寸增加至300nm,同时局部表面出现稀疏的大颗粒氧化物(贫Cr、Ni);550℃腐蚀后,氧化膜由300nm左右的颗粒组成,到2000h尺寸基本不变;50℃腐蚀后,氧化膜由500nm左右的颗粒组成,到2000h尺寸略有减小。

 

  由此可知,在几种温度条件下,Cr元素在氧化膜中主要以Cr2O3形式存在,Fe元素在氧化膜中主要以Fe3O4的形式存在,550℃腐蚀3000h条件下还出现了FeCr2O4的形式。不同温度条件下,Ni基本无形成氧化物,这是由于金属Ni比Fe和Cr稳定,且Ni在氧化膜中的扩散速度比Fe或Cr要慢,因此,氧化膜中Ni几乎未发生氧化反应。采用透射电镜分析,可发现380℃水中腐蚀2000小时后,310S不锈钢管表面的外层膜主要由不连续的Fe3O4组成,约为0.5μm,内层膜为Fe3O4、FeCr2O4、Cr2O3等组成的多晶体,基体为面心立方的奥氏体组织。可发现550℃水中腐蚀后膜的分层不明显,很薄。可发现650℃水中腐蚀3000h后,310S不锈钢管表面的外层膜主要由不连续的Fe3O4组成,约为0.5μm,内层膜为Fe3O4、Cr2O3、FeCr2O4等组成的多晶体,基体为面心立方的奥氏体组织。


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