随着淡水资源缺乏成为世界性的难题,海水淡化技术得到了广泛关注和发展。316L不锈钢具有优异的耐腐蚀性,在海水淡化设备中得到广泛应用。
研究316L不锈钢在海水环境中的腐蚀行为,深入认识其腐蚀过程和机制,为海水淡化设备的长周期运行和海水环境中不锈钢的使用提供科学依据,具有重要的实际应用价值。本文运用极化曲线、电化学阻抗谱、Mott-Schottky曲线研究了316L不锈钢在25～95。
C温度范围内、1-3倍浓缩海水中的电化学腐蚀行为,探讨了316L不锈钢在热浓缩海水中的腐蚀机制。海水的温度和浓缩度对316L不锈钢的腐蚀具有较大影响。
在25～95℃温度范围内、1-3倍浓缩海水中,316L不锈钢的点蚀电位和再钝化电位均随着温度升高而线性降低、随海水浓缩增大而呈半对数线性下降,但当浓缩度高于2倍、温度大于85℃时,点蚀电位变化较小。与温度相比,海水浓缩度对316L不锈钢点蚀性的影响较小。 在低温多效海水淡化设备(LT-MED)工作温度72℃条件下,316L不锈钢表面阳极钝化膜的半导体性能与海水浓缩度密切相关。阳极钝化膜的Mott-Schottky曲线呈现三个线性区域：电位低
于-0.4VSCE时,体现了钝化膜内层的铬氧化物的p-型半导体特征,受体载流子主要是Cr3+阳离子空位；电位在-0.4到0.3 VSCE范围内,钝化膜呈现出n-型半导体特征,体现了钝化膜外层的铁氧化物的性质,施主载流子主要是Fe2+离子或氧空位；电位高于0.3 VSCE时,又表现出p-型半导体特征,这可能是价带中形成反型层所引起的。
不锈钢钝化受体与供体载流子浓度均较高、在1020～1021cm-3范围内,与海水浓缩度成线性增长关系。随着海水浓缩度的升高,供体载流子与Cl-离子浓度均增大,这将促进钝化膜吸收溶液中Cl-离子而增强316L不锈钢的点蚀敏感性。
316L不锈钢在72℃的2倍浓缩海水中的腐蚀演变过程呈现出三个阶段：第1阶段为点蚀诱导期,316L不锈钢浸入溶液后呈现良好的钝化状态,极化电阻可高达106Ωcm2,约持续1150h；第Ⅱ阶段为点蚀转变期,钝化膜表面缺陷不断累积,导致钝化状态逐渐被破坏并诱发点蚀,腐蚀电位与阻抗值均显著下降,约持续400h；第三个阶段为稳定点蚀期,蚀坑不断形成和生长,保持活化腐蚀状态,腐蚀电位稳定在-0.51 VSCE左右。在长期浸泡过程中,316L不锈钢在合金元素Mo、氧含量低以及闭塞电池效应较弱等因素的作用下,点蚀坑的发展很缓慢,316L不锈钢在热浓缩海水中具有较好的耐点蚀性能。
316L不锈钢表面在柠檬酸/铈盐体系中形成了由Ce02和少量Ce203组成的稀土转化膜,使得腐蚀电位和点蚀电位得到大幅度提高。转化膜破坏后形成开口状点蚀坑,可显著增强316L不锈钢在热浓缩海水中的耐腐蚀性能。
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