海水环境中铸造双相不锈钢的腐蚀行为研究

表 3 试验材料在全浸区的腐蚀结果
Table 3 Submerged zone corrosion result of the cast duplex stainless steel
材料牌号
腐蚀率/(μm·a-1)
青岛 最大点蚀深度/mm
最大缝隙腐蚀深度/mm
腐蚀率/(μm·a-1)
三亚 最大点蚀深度/mm
化学因素
物理因素
生物因素
溶解的气体、如溶解氧、二氧化碳
流速
生物污损
化学平衡
空气泡
硬壳型或无硬壳型
盐度
悬浮泥沙
迁移和半迁移型
PH值
温度
氧的产生和消耗
碳酸盐溶解度
压力
二氧化碳的产生和消耗
动物的活力
腐蚀介质中溶解氧、二氧化碳增加，腐蚀速度增 加；盐度对腐蚀的影响有一极大值；温度升高，腐蚀 速度增加，如在热带或亚热带航行的船舶的腐蚀较北 方海域航行的船舶严重；流速的增加可以增加腐蚀， 尤其是含有较多悬浮物泥沙时，在这一海域航行的船
Research on the Corrosion Behavior of Cast Duplex Stainless Steel in Seawater Environment
MIN Zheng-qing1, OU Jia-cai1, LIANG Cheng-wei1, HAN Dong-rui2 (1. Hunan XEMC Changsha Pump Casting Works Co., Ltd., Changsha 410600, Hunan, China; 2. Qingdao
在三亚全浸区的腐蚀比青岛全浸区的腐蚀严重，除超
从表 3 腐蚀数据看：超级双相钢 CE3MN 在青岛和 级双相钢 CE3MN 外，其余三种双相钢在三亚全浸区均
三 亚 海 水 全 浸 区 均 体 现 了 优 异 的 耐 腐 蚀 性 能 ； 发生了严重的缝隙腐蚀。
ZG06Cr25Ni7Mo2N 在青 岛全浸 区具有 较好 的耐腐 蚀
收稿日期：2015-02-12 收到初稿，2015-04-08 收到修订稿。
作者简介：闵正清（1964-），男，硕士，主要从事铸造及材料耐蚀性研究工作。E-mail：minzhengqing@
舶的腐蚀更为严重；沉积物或油覆盖的部位，由于产
试验材料为 4 种铸造双相不锈钢，均经过固溶处
Research Institute for Marine Corrosion，Qingdao 266071, Shandong, China)
Abstract: Corrosion behavior of 4 kinds of cast duplex stainless steels in surface seawater in Qingdao and Sanya were investigated. The results indicate that submerged zone corrosion is more serious than tide zone corrosion. All tested cast duplex stainless steels had no crevice corrosion in Qingdao submerged zone. CE3MN and ZG06Cr25Ni7Mo2N show excellent corrosion resistance in Qingdao seawater environment, and CE3MN also has excellent corrosion resistance in Sanya seawater environment. Key words: sea water; cast duplex stainless steel; corrosion
铸造双相不锈钢以其优异的综合性能，近年来作 为泵体、阀门、叶轮、其他设备配件等被逐步应用于
1 影响海水腐蚀的因素
海水环境中，这些部件的腐蚀破坏影响着设备的使用 状态和寿命。随着我国海洋开发以及海上丝绸之路建
影响海水腐蚀的因素包括化学因素、物理因素和 生物因素，见表 1[3]。
设的加快，铸造双相不锈钢在海水环境中的应用不断
2 试验方案
中铁素体相含量在 41%～53%之间，其中 CD4MCu 中铁 素体含量较高，ZG06Cr25Ni7Mo2N 与 CE3MN 中奥氏体
2.1 试验材料
含量较高。
表 2 试验铸造双相不锈钢的化学成分、耐点蚀当量（PREN）
Table 2 Chemical compositions and PREN of the cast duplex stainless steel
当生物附着完全牢固封闭时，会减轻船舶材料的腐蚀。 mm×100 mm×（3.5～6）mm，试验前试样表面经磨床
但这两种情况都会使船体和管路变得极为粗糙、管路 截面积变小，影响船舶的正常航行[3]。
磨削至 Ra=3.2μm，并经着色检查表面无裂纹等缺陷。 4 种双相钢的金相组织见图 1，各材料双相组织
最大缝隙腐蚀深度/mm
CD4MCu
0.7
0.044
1.04
19.0
0.100
2.98
CD3MN
2.3
0.038
0.51
10.1
0.028
2.84
ZG06Cr25Ni7Mo2N
0
0.010
0.17
17.1
0.038
3.57
CE3MN
0.2
0.018
无
0
0.034
无
3.2 潮汐区腐蚀结果
从表 4 腐蚀数据看：在青岛潮汐区，4 种铸造双
污泥并长有少量的贻贝、藤壶和珊瑚虫等。试样上的 与 CD3MN 发 生 了 轻 度 缝 隙 腐 蚀 ， 而 CE3MN 与
点蚀多发生在海生物下。
ZG06Cr25Ni7Mo2N 均未发生缝隙腐蚀。
表 4 试验材料在潮汐区的腐蚀结果
Table 4 Tide zone corrosion result of the cast duplex stainless steel
图 1 4 种双相不锈钢的金相组织
Fig.1 The microstructure of 4 kinds of duplex stainless steels
2.2 试验方法
滨，即北纬 18°13′，东经 109°32′，属于南海中
参照《GB/T5776-2005 金属和合金的腐蚀 金属和 部海域，为中热带海洋气候，具有代表南海的典型性，
— 0.17 0.20
31.23 34.24 35.52
中频炉+ AOD 炉
CE3MN
0.022
0.029
24.83
6.41
4.34
—
0.16
41.71
中频炉
注：PREN = %Cr + 3.3×%Mo + 16×%N。
(a)CD4MCu（α相 53%）
(b)CD3MN（α相 49%） (c) ZG06Cr25Ni7Mo2N（α相 43.5%） (e)CE3MN（α相 41%）
海水环境中铸造双相不锈钢的腐蚀行为研究
闵正清 1，欧家才 1，梁承伟 1，韩东锐 2
（1.湖南湘电长泵铸造有限公司，湖南长沙 410600；2.钢铁研究总院青岛海洋腐蚀研究所，山东青岛 266071）
摘要：通过海水暴露腐蚀试验，获得了 4 种铸造双相不锈钢在青岛和三亚海域全浸区和潮汐区的腐蚀结果，分析了它
从腐蚀后的外观看：铸造双相不锈钢在海水潮汐 相钢均有优异的耐蚀性，均未发生缝隙腐蚀；CD3MN 与
区的腐蚀类型主要以点腐蚀和缝隙腐蚀为主。
CE3MN 个别部位出现点蚀，可能与材料表面的局部缺
从海生物附着看：试验结束后，青岛潮汐区试样表面 陷有关。在三亚潮汐区，4 种铸造双相钢也体现了较
附着污泥并零星长有牡蛎；三亚潮汐区试样面附着 好的耐蚀性，点蚀深度小，点蚀数量少；其中 CD4MCu
表1 海洋环境下影响腐蚀的因素
增加。双相不锈钢在我国应用时间不长，在我国海水
Table 1 Corrosion factors of the seawater
环境中的腐蚀数据很少，且多为轧制的板材做试样， 铸造的样品极少。进行铸造双相不锈钢在海水中的腐 蚀试验，研究它们的腐蚀行为，对其在海水环境中的 合理使用和防护具有重要意义[1]。
半日潮，平均潮汐 2.7 m。
包括贻贝、藤壶、石灰虫和藻类等。一些海生物的周
三亚海水腐蚀试验站位于三亚市天涯镇红塘湾海 围有棕红色的腐蚀产物，去除这些海生物，可以看到
海生物底座下有蚀坑，多数牡蛎、藤壶牢固的附着在 性，CD3MN 与 CD4MCu 的耐蚀性相对较差。同种双相钢
试样表面，难以去掉，它们的下面没有发生腐蚀。
材料牌号
青岛
三亚
腐蚀率/(μm·a-1) 最大点蚀深度/mm 最大缝隙腐蚀深度/mm 腐蚀率/(μm·a-1) 最大点蚀深度/mm 最大缝隙腐蚀深度/mm
CD4MCu
们的腐蚀行为。同种铸造双相不锈钢在全浸区的腐蚀比潮汐区严重；试验的 4 种铸造双相不锈钢在青岛潮汐区均未发 生缝隙腐蚀；CE3MN 和 ZG06Cr25Ni7Mo2N 在青岛海水环境中具有优异的耐蚀性；CE3MN 在三亚海水环境中具有优异的耐 蚀性。
关键词：海水；铸造双相不锈钢；腐蚀 中图分类号：TG172.5，TG142.71 文献标识码：A 文章编号：1001－4977（2015）
并计算腐蚀速率，局部腐蚀参照《GB/T 18590-2001 金 均潮汐 0.84 m。
属和合金的腐蚀 点蚀评定方法》进行测量。试验结果 以腐蚀率、点蚀深度和缝隙腐蚀深度表征。腐蚀率数
3 试验结果
据取三个试样的平均值，最大点蚀深度和最大缝隙腐
青岛海域实际试验周期为 421 天，三亚海域实际
蚀深度取三个试样的最大值。
材质牌号
主要化学成分 wB/%
PREN
熔炼设备
C
S
Cr
Ni
Mo
Cu
N
CD4MCu CD3MN ZG06Cr25Ni7Mo2N
0.010 0.018 0.017
0.026 0.020 0.011
25.09 22.55 24.40
5.27 5.21 7.20
1.86 2.70 2.40
2.79 0.020 0.019
合金在表层海水中暴露和评定的导则》进行试验。试 相对其他海域腐蚀环境具有严酷性，此处海水年平均
验结束后，按照《GB/T 16545-1996 金属和合金的腐 温度 26.7 ℃，平均溶解氧浓度 4.5 mg/L，盐度 34‰，
蚀 腐蚀试样上腐蚀产物的清除》去除腐蚀产物，称重 pH 值 8.3。潮汐为混合潮，平均最大潮汐 1.64 m，平
生了厌氧环境，会发生硫酸盐还原菌引起的快速穿孔， 理，材质牌号、化学成分及其耐点蚀当量（PREN）见
如船舱内积水部位和管系的附着黏泥下的腐蚀。
表 2，试样数量为每种材料在每种海水环境中 3 个平
生物污损不仅影响腐蚀，而且影响船舶的航行。 行样（即：青岛海域潮汐区和全浸区各 3 个、三亚海
当生物附着产生闭塞电池时，会加速船舶的局部腐蚀； 域潮汐区和全浸区各 3 个），共计 48 个，试样尺寸 200
我公司早在 20 世纪 80 年代后期就开始生产双相 不锈钢产品，拥有 AOD 精炼炉，迄今已按 GB/T、ASTM、 ASME 、 EN 等 国 内 外 标 准 成 功 生 产 了 ZG0Cr25Ni9Mo4CuRe 、 CD3MN 、 CD4MCu 、 CD4MCuN 、 ZG06Cr25Ni7Mo2N、CE3MN、1.4460 等多个牌号双相不 锈钢产品，为秦山、岭澳、宁德、阳江核电站、沙特、 巴基斯坦、印尼、越南等数十家国内外用户生产了数 百台双相不锈钢泵类铸件，并于 2010 年成功研制了百 万千瓦级核电站海水循环泵双相不锈钢叶轮[2]。
试验周期为 364 天，试验结果见表 3、表 4。
2.3 试验环境
3.1 全浸区腐蚀结果
海水腐蚀试验在青岛海水腐蚀试验站和三亚海水
从腐蚀后的外观看：铸造双相不锈钢在海水全浸
腐蚀试验站进行。青岛海水腐蚀试验站位于青岛小麦 区的腐蚀类型主要以点腐蚀和缝隙腐蚀为主，其中缝
岛，即北纬 36°03′，东经 125°25′，属于黄海海 隙腐蚀比点腐蚀更为严重。
域，为北温带湿润型海洋性气候，具有北部海域特征
从海生物附着看：试验结束后，青岛全浸区的双
和代表性，此处海水年平均温度 13.7 ℃，平均溶解 相钢表面附着一层污泥，长有少量的牡蛎和藤壶；三
氧浓度 8.4 mg/L，盐度 32‰，pH 值 8.2。潮汐为正规 亚全浸区的双相钢表面沉积一层污泥，长满海生物，