第49卷第10期 辽 宁化工 Vol .49, No .10
2020年 10 月________________________________Liaoning Chemical Industry ____________________ October , 2020
基于316L 不锈钢材质的
王要伟\杨志锋\宋泓清2，刘峰2
(1.中船重工第七二五研究所，河南洛阳471023;
2.海洋腐蚀与防护科技重点实验室中船重工第七二五研究所青岛分部，山东青岛266237)
摘 要：为了研究316L 不锈钢滤网材料及成品等不同结构在海水条件下的腐蚀行为，采用开路电
位、点蚀电位、偶合电流与电位测量等试验方法观察其腐蚀性能。试验结果表明：针对316L 骨架网、 316L 成品和316L 多层滤网三种不同结构，耐点蚀能力强度为316L 骨架网高于316L 成品，316L 成品 高于316L 多层滤网；316L 成品在天然海水试验介质中，316L 骨架网作为阳极加速腐蚀，316L 多层滤 网被保护。 关键词：316L 不锈钢网；点蚀电位；偶合电流；电位测量；腐蚀性能中图分类号：TG 172.5
文献标识码：A
文章编号：1004-0935 (2020) 10-1248-05
wo318316L 复合滤网主要用于船舶压载水系统中的
自动反冲洗过滤器，其加工方式是采用316L 多层 滤网与316L 骨架网烧结在一起制成的复合滤网， 其结构形式见图1。316L 以其优良的耐腐蚀性能， 在船舶应用较为普遍，因此对316L 的耐腐蚀性研 究也较为广泛。张鸣伦等[11通过极化曲线、交流阻 抗和循环伏安曲线研究了 316L 在不同c r 浓度下的 腐蚀变化情况；段振刚[2]研究了溶液温度及溶氧量
对316L 不锈钢腐蚀行为的影响；张铭显研究了 316L 奥氏体晶粒组织和晶界等微观结构对其力学 性能和抗腐蚀性的影响；孙兆栋[5]通过对316L 不锈 钢在天然海水中阴极极化规律并研究了采用电化学 法控制局部腐蚀等。以上研究只针对316L 块状材 料本身进行研究，但是针对316L 多层滤网和316L 骨架网的腐蚀行为少有提及。因此对316L 多层滤 网、316L 骨架网和316L 成品滤网的腐蚀行为进行 研究，以期预测滤芯使用寿命并确定维护周期。
1-保护网；2-主滤网；3-保护网；4-加强网；5-骨架网
图1复合滤网截面结构示意图
1试验
1.1试验材料
试验材料选用316L 奥氏体不锈钢，其中多层 滤网和复合网通过烧结完成，其原理为真空扩散焊 接，即在高度真空状态下，对放置在真空加热腔的 多层滤网均匀施加压力，使各层滤网有效接触，并 通过加热，加快原子的相互扩散，实现各层滤网的 扩散连接。根据其结构形式，共分为5大类试样， 其结构形式见图2。 316L 多层滤网 316L 骨架网
316L 成品 316L 保护网
图2 316L 不同结构试样
收稿日期：2020-09-21
作者简介：王要伟（1982-)，男，工程师，硕士，河南省洛阳市人，2013年毕业于重庆大学专业机械制造及自动化专业，研究方向：自动反冲
洗过滤器设计。
通信作者：杨志锋（1987-)，男，工程师，硕士，研究方向：
自动反冲洗过滤器的可靠性研究。
其中主滤网、保护网和加强网编织型式相同，用砂布打磨，表面无刻痕和麻点，保证表面光洁和目数分别为254、30和20，结构组成见表U试样 无腐蚀，打磨后采用蒸馏水冲净，再用酒精去油。
___________________________________________表1316L滤网不同结构组成形式_______________________________________类别 ^结构形式 加工方式
~\3I6L多层滤网 保护网+主滤网+保护网+加强网 多层滤网烧结成型，成型厚度为1.5 trnn，属于复合结构
2 316L骨架网 骨架网 薄板冲孔成型，板厚为2 mm，属于分离结构
3 316L成品 保护网+主滤网+保护网+加强网+骨架网 316L多层滤网与316L骨架网烧结成型，成型厚度3.5 mm，属于复合结构第49卷第10期___________________王要伟：基于316L不锈钢材质的复合滤网腐蚀行为研究_____________________1249
1.2试验方法
1.2.1不锈钢点蚀电位
分别对316L成品、316L多层滤网和316L骨 架网进行点蚀电位试验，试样大小为100 mmx20 mm，试
验方法依据标准为GB/T 17899—1999《不 锈钢点蚀电位测量方法》，将试验溶液(青岛海域天 然海水)加热至试验温度并在恒温槽保温，试验温度 为（30± 1 ) °C。测量前向溶液中通人纯氮或纯氧 (纯度不低于99. 99%)进行30 min的预除氧。试 验过程中保持对溶液连续通气，通气速度按每升试 验溶液约0.5 L m if1控制。把经过最终打磨试祥的 试验面全浸于溶液中，试样的试验面完全浸在溶液 液面下约lcm，放置约10 m in后，从自然电位开 始，以电位扫描速度进行阳极极化。
测试设备为2273电化学综合测试系统，采用三 电极体系，其中参比电极为饱和甘汞电极，辅助电 极为P t电极，工作电极为不锈钢滤网试样。试验中 记录阳极化曲线上对应电流密度为10 HA cnf2和 100 nA_cm_2的电位中最正点电位值，即为点蚀电位 E’b io和 E’b io o。
1.2.2不锈钢点蚀电位
试验方法依据标准为GB/T 17897—1999《不锈 钢三氯化铁点腐蚀试验方法》。
用纯盐酸和去离子水配制成0.05 mol U1 (即稀 释约245倍）的盐酸溶液，将纯三氯化铁(FeCb-6H20) 100 g溶于 900 m L0.05 mol L1盐酸 溶液中，配制成6%三氯化铁溶液。
将配制的三氯化铁溶液倒人试验容器中，将试 验容器放人恒温槽中，加热至（35±1 ) °C，将试样 放到溶液中的支架上，连续进行浸泡。
点蚀加速试验采用6个316L成品试样，试样 大小为30 mm><20 mm。试验前对试样进行打磨、清 洗，保证表面光滑、光亮且无腐蚀。试样分成2组，每组3个，分别进行24 h和72 h点蚀加速试验，试 验前试样表面形貌见图3、图4。试验结束后，取出试样按照GB/T16545中规定的方法，清除试样上 的腐蚀产物，洗净，干燥后称重，拍照等。
图4 316L成品试样-滤网面
1.2.3电偶腐蚀
滤网成品是由同种材料不同结构组合而成，可 能存在电偶腐蚀现象，因此对滤网成品试样进行电 偶腐蚀试验。电偶腐蚀试验方法依据标准GB/T 15748—2013《船用金属材料电偶腐蚀试验方法》，试验设备为多区电化学综合测试系统（十六通道）Biologic VMP3。其中参比电极为饱和甘汞电极，多 层滤网和骨架网作为偶对，尺寸150m m x30mm，每对偶对试样平行相对，间距30mm，试样浸人水 下部分120 mm x30 mm，露出水上部分用于连接电 化学工作站。
根据上述试验方法的要求，最终确定试验方案 见表2。
2结果与讨论
2.1点蚀电位
车辆定位系统
2.1.1点蚀测试曲线
不锈钢耐蚀性主要来自表面C r氧化形成的钝 化膜，钝化膜的形成过程影响膜的质量，从而影响
其耐腐蚀能力。因此在测试点蚀电位和击穿电位的
1250辽宁化
工2020年10月
同时，需要对钝化过程进行分析。
表2
试验方案
序号
测试项目
标准
试验
试样材料试样尺寸/m m
数量/个316L 成品
3
1点蚀电位
GB/T 17899—1999
点蚀电位
316L 多层滤网100x 20
3316L 骨架网
5
2
点蚀加速试验GB/T 17897—1999点蚀加速316L 成品30x 203+33
电偶腐蚀
GB/T 15748—2013
偶合电流
316L 多层滤网
150x 30
5对
图5-图7给出了 316L 骨架网、成品和滤网材 料的点蚀测试曲线。
从图中可以看出，316L 骨架网的钝化区间红 线区域，0约为90°，316成品的钝化区间红线区 域，0约为80°，表明钝化过程中，随着电压增大，
腐蚀电流基本不增大或增加幅度小，钝化效果较好。 316L 多层滤网的钝化区间红线区域,0约为60° ~ 70°，钝化过程中电流波动较小。2.1.2点蚀电位
按照标准GBT 17899—1999《不锈钢点蚀电位 测量方法》中第7条，从图5-图7点蚀电位测量 曲线上分别取10 nA *cm _2、100 nAxm —2对应的电 位，确定为点蚀电位，如表4所示。
表3
试样的点蚀电位值
试样
编号试样名称击穿点位
(vs SCE ) /mV 点蚀电位
E ’m 〇 ( vs SCE ) /mV 点蚀电位
E'bioo ( vs SCE ) /mV
1316L 骨架网1861902812316L 成品1101321523
316L 多层滤网
66
86
153
从表3可知，击穿电位排序为：316L 骨架网>
316L 成品网>316L 多层滤网，点蚀电位排序为： 316L 骨架网>316L 成品>316L 多层滤网。因此可以
看出：骨架网的耐点蚀能力较高，其次是成品，最
低的316L 多层滤网。2.2点蚀加速
取3组试样进行24 h 点蚀加速试验，通过对滤 网24 h 加速腐蚀后的形貌照片看，骨架网与滤网均 未发现明显的腐蚀现象及腐蚀产物。
取另外3组进行72 h 点蚀加速试验，滤网72 h 加速腐蚀后骨架面和滤网面形貌见图8-图15。从 图8中可以看出，3组平行试样骨架面表面均出现 明显的点蚀坑，甚至断裂，对明显的腐蚀坑和断裂 处进行微观分析，如图9-图11所示，有2处骨架 试样4、试样6完全断裂，最大尺寸超过2 600 pm (试样6)。从图12看出，滤网表面均出现腐蚀断
第49卷第10期王要伟：基于316L 不锈钢材质的复合滤网腐蚀行为研究1251
裂，对图中标记位置进行微观分析，如图丨3-图15 所示，滤网外层均出现断裂，主滤网也发现断裂现 象。
图10试样5骨架面
微观形貌
图11试样6骨架面微观形貌
图12点蚀加速72h 后
图13试样4滤网面微观形貌
形貌-滤网面
图14试样5滤网面
微观形貌
图15试样6滤网面微观形貌
点蚀加速腐蚀的失重数据如表3所示，从表中
可以看出随着加速时间的延长，滤网材料的失重增
加。结合腐蚀形貌分析，试样中骨架面腐蚀程度相 对于滤网面更严重。
湿法炼锌
表4
不锈钢滤网加速腐蚀失重记录
材料
序号
初始平均值/g
点蚀后m 丨平均值/g
失重/g
失重率/%
平均失重率/%
浸泡时间/h
1 6.974 8 6.804 40.170 4 2.443 1242
7.314 47.085 80.228 6 3.125 3 2.658 1
24316L 成品网
3 6.999 5 6.831 10.168
4 2.40
5 9244 6.969 1 6.39
6 90.572 28.210 67257.140 2 6.595 40.544 87.630 18.480 1726
7.206 5
6.514 7
0.691 8
9.599 7
72
2.3电偶腐蚀
时间为20天，分别测量其开路电位、偶合电位和将试样316L 骨架网（316g )和316L 多层滤网 偶合电流，见图16-图19。
31au(3161)浸泡到含有天然海水中的试验装置，浸泡
50
% -50
> -100
-150
-200
100
200 300
400 500 600
Time/h
Time/h
图16试样316g 1-316l 1开路电位变化图
图17试样316g 2-316l 2遥感图像
开路电位变化图
-2
-
3
200 300
Time/h
-150
•200
0 100
200 300
400 500 600
Time/h
图18试样316g 3-316l 3开路电位变化图
从图中看出316滤网的开路电位高于316骨架， 其偶合电位居于二者之间，表明二者组成电偶对中，
316滤网作为阴极被保护,316骨架作为阳极加速腐
蚀。从图21看出偶合电流为正表示电流由316骨架 网流向316滤网，偶合电流处于0.5 ~ 2 n A 。
3结论
通过对316L 不锈钢滤网材料及成品进行点蚀
电位、点蚀加速和电偶试验，得到以下结论：1 )通过点蚀电位曲线和点蚀电位测量，不同结
构耐点蚀能力有强到弱依次为316L 骨架网、316L 成品滤网和316L 多层滤网，点蚀电位E ’blQ 分别为
190 m V 、132 mV 和 86 m V 。
防辐射屏2 ) 316L 成品滤网作为316L 骨架网和316L 多
层滤网的烧结到一起的结构，在点蚀加速试验和电 偶试验中，316L 骨架作为阳极加速腐蚀，316L 多 层滤网面被保护。
3)在实际工程应用中，316L 成品中由于316L
图19电偶对316G -316偶合电流变化图
骨架作为阳极加速腐蚀，因此其寿命预估不仅要考
虑316L 多层滤网腐蚀造成过滤精度失效，同时应 该考虑316L 骨架网腐蚀引发强度降低而造成滤芯压溃。
参考文献：
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Research on Corrosion Resistance of 316L Stainless Steel Composite Filter
WANG Yao-wei\ YANG Zhi-feng\ SONG Hong-qing2, LIU Feng2
(1. Luoyang Ship Material Research Institute, Luoyang Henan 471023, China;
2. State Key Laboratory for Marine Corrosion and Protection, Luoyang Ship Material Research Institute Qingdao Branch,
Qingdao Shandong 266237, China )Abstract: In order to study the corrosion behavior of different str
uctures such as 316L stainless steel screen materials and finished products under seawater conditions, the corrosion performance of 316L stainless steel screen materials and finished products was observed by using open circuit potential, pitting potential, coupling current and potential measurement. The results showed that, for three different structures of 316L skeleton mesh, 316L finished product and 316L multi-layer filter mesh, Pitting resistance strength in descending order was the 316L framework mesh, the 316L finished filter,the 316L multilayer filter. Meanwhile, the 316L framework mesh was used as the anode to accelerate corrosion and the 316L multilayer filter was protected in the natural seawater test medium for the sintered finished filter.
Key words: 316L stainless steel screen; Pitting potential; Coupling current; Potential measurement; Corrosion performance
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