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316L不锈钢管在海水工况下的微观结构变化对协同作用的影响

作者: 来源: 日期:2018/8/20 20:11:46 人气:73

海水工况下的摩擦磨损使316L不锈钢管表面产生了微观结构变化,并对316L不锈钢管的磨擦磨损和耐腐蚀性产生了很大影响。为了更完整更具体的描述316L不锈钢管摩擦微观结构变化对摩擦磨损和腐蚀性能的影响,以及两者交互作用之间的关系,本论文利用美国试验材料学会(ASTMG119-09)来分析316L不锈钢管微观结构变化对腐蚀磨损性能的影响并具体计算两者之间的协同作用。

根据表得到316L不锈钢管在人工海水下摩擦磨损过程中各部分材料损失关系图,如图3-15所示。由于316L不锈钢管在海水下具有优异的耐腐蚀性能,在静态腐蚀条件下的腐蚀电流密度极小,可忽略不计,所以316L不锈钢管在海水下的材料损失包括纯摩擦磨损材料损失(W0)、腐蚀对磨损的协同作用(S')和磨损对腐蚀的协同作用(S'')。从图中可以看出,在高腐蚀性的海水下,不锈钢的材料损失主要是来源于材料间的摩擦磨损材料损失,所以不锈钢的材料损失主要是由抗磨损性能决定的,这就与滑动过程中不锈钢表面微观结构变化由关;其次,腐蚀对磨损(S')具有较大的协同作用,这表明316L不锈钢管所形成的钝化膜更容易被擦伤,造成材料的更大的损失(Diomidisetal2010Saadaetal2015);而磨损对腐蚀的协同作用(S'')随载荷的增大而增加,这是由于摩擦磨损过程中转变马氏体的耐腐蚀性比奥氏体较差,更易于电化学腐蚀。

3-16316L不锈钢管摩擦磨损与海水腐蚀之间交互作用曲线图,从图中可以看出,总的腐蚀磨损交互作用和腐蚀对磨损的协同作用是随载荷的增加而增大,斜率也是增大的趋势。其原因是由于在滑动磨损过程,材料损失量主要是由磨损表面抗磨损性能决定的;经上述物相研究中发现,在高载荷条件下316L不锈钢管表面发生更多的马氏体转变,而转变的马氏体耐腐蚀性能要低于奥氏体,在表面更容易形成粗糙而软的腐蚀产物,在磨损过程中更容易损失。虽然磨损对腐蚀的协同作用随载荷的增加逐渐增大,但其斜率出现减小的趋势,这主要是由于高载荷下所产生更多马氏体相变,而马氏体的低耐腐蚀性增大了表面损失,而高耐磨性则减少了表面的磨损体积,从而减少了表面的腐蚀区域,综合影响得到高载荷下磨损面具有较小的磨损对腐蚀的协同作用。