應(yīng)力腐蝕開裂緩蝕劑的研究
7050鋁合金和A470不銹鋼被廣泛用于蒸汽/燃氣渦輪機行業(yè)，但這兩種材料在腐蝕性的環(huán)境中易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂，有可能會導(dǎo)致災(zāi)難性的結(jié)果，并造成巨大的經(jīng)濟損失。B. Bavarian等研究發(fā)現(xiàn)，添加緩蝕劑能有效的減小和控制這兩種材料的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性。結(jié)果表明，添加1%濃度的緩蝕劑后，生成了保護性膜，在水分子位移極化電阻的影響下，擊穿電位升高，鈍化區(qū)間增大，應(yīng)力腐蝕開裂得到明顯的抑制。
08Cr2AlMo鋼是一種用于含硫化氫體系中的金屬材料，近年來在熱交換器管束開發(fā)方面得到了廣泛應(yīng)用。F. Y. Zhang和B. Q. Gu采用慢應(yīng)變速率拉伸試驗，借助掃描電子顯微鏡，動電位極化和電化學(xué)阻抗譜測試等實驗方法研究了08Cr2AlMo鋼在H2S水溶液中的應(yīng)力腐蝕開裂情況。結(jié)果表明，08Cr2AlMo鋼在飽和H2S水溶液中很容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂，在實驗介質(zhì)中添加咪唑啉和二亞乙基三胺后能有效的抑制08Cr2AlMo鋼在H2S水溶液中的SCC行為，而且二亞乙基三胺的抑制效果要優(yōu)于咪唑啉緩蝕劑。通過機理研究發(fā)現(xiàn)，緩蝕劑能促進鋼片試樣表面保護膜的生成，同時緩蝕劑可以降低陰極析氫的電位，從而防止了氫滲透進入實驗試樣導(dǎo)致氫致開裂。但當(dāng)緩蝕劑的濃度低于0.2％時，對SCC沒有明顯的抑制作用。
鋁-鋰合金由于密度小、性能好等特點被廣泛用于航空領(lǐng)域，由于具有良好的機械性能和高損傷容限，較傳統(tǒng)合金來說這些合金不易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂行為，但在NaCl+ H2O2溶液中，Al-Li-Cu-Mg合金（8090-T8171）仍然會發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。研究發(fā)現(xiàn)，向?qū)嶒炄芤褐屑尤?0,000 ppm的氯化鈰有效的抑制了8090合金的應(yīng)力腐蝕開裂。氯化鈰的加入會在合金表面形成氧化鈰/氫氧化物的沉淀化合物膜，這些化合物在合金表面上的沉積減少了合金表面的腐蝕坑數(shù)量，通過阻礙陽極溶解達到抑制開裂的效果。
Yongsun Yi等采用慢應(yīng)變速率拉伸試驗和極化測量方法對600合金鋼在除氧的40％氫氧化鈉溶液和未除氧的氨溶液（pH值約為9.5）中的腐蝕情況進行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在315℃的氫氧化鈉溶液中，測試試樣發(fā)生了嚴重的晶間應(yīng)力腐蝕開裂，在315℃的氨溶液中，測試試樣上觀察到很多小裂紋。當(dāng)NiB加入到這兩種測試溶液中后，有效的抑制了600合金鋼的SCC行為。通過動電位掃描發(fā)現(xiàn)，硼化物緩蝕劑的加入，有效的降低了600合金鋼在兩種測試體系中的腐蝕電流密度。并且發(fā)現(xiàn)，NiB比CeB6能更有效地抑制600合金鋼的SCC行為。在其他體系中，如含Pb污染水和苛性堿溶液中，NiB對600合金鋼也是有效的應(yīng)力腐蝕開裂緩蝕劑。
Ahmed Abdel Nazeer等進行了Cu10Ni合金在含硫化物、3.5％NaCl溶液中的應(yīng)力腐蝕開裂行為研究。研究發(fā)現(xiàn)，由于硫化物離子的存在，Cu10Ni合金顯示出極高的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性。在溶液中加入甘氨酸后，測試試樣斷裂時間延長，有效的抑制了開裂的發(fā)生。因此，甘氨酸可做為一種潛在的環(huán)境友好應(yīng)力腐蝕抑制劑。同時，電化學(xué)測量結(jié)果表明，甘氨酸是一種混合型緩蝕劑，與KI復(fù)配使用，會有更好的協(xié)同效果。
國內(nèi)學(xué)者對金屬材料應(yīng)力腐蝕開裂和緩蝕劑也有較多報道。曹楚南等研究發(fā)現(xiàn)了硫脲及其衍生物、伯胺以及季胺鹽均對321不銹鋼在酸性氯化物溶液中應(yīng)力腐蝕開裂有一定的緩蝕作用，并提出了作用系數(shù)的概念。牛林等利用慢拉伸實驗方法，結(jié)合動電位掃描、電化學(xué)阻抗測量技術(shù)研究了苯并三氮唑（BTA）對18-8鋼在酸性氯化物溶液中的應(yīng)力腐蝕開裂緩蝕作用。發(fā)現(xiàn)BTA能覆蓋金屬表面的活性位置抑制金屬陽極溶解，從而能降低金屬應(yīng)力腐蝕開裂敏感性。黃琳等評價了N-甲基二乙醇胺(MDEA)、單油咪唑啉兩種緩蝕劑對脫硫裝置中碳鋼應(yīng)力腐蝕開裂的影響，發(fā)現(xiàn)兩種緩蝕劑都能有效抑制氫鼓泡的現(xiàn)象，并且能很大程度地降低碳鋼應(yīng)力腐蝕開裂敏感性。
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2014年09月12日
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