409型不锈钢在冷凝液中的缝隙腐蚀行为
发布时间：2017-08-04 责任编辑：力源不锈钢网 来源：冶金信息
力源不锈钢网讯：随着汽车工业的发展，汽车排气系统的腐蚀问题也日渐成为生产商和消费者关注的焦点。汽车消声器位于汽车排气系统的尾端，即汽车排气系统的冷端。由于铁素体不锈钢价格低廉且性能优异，汽车排气系统多用铁素体不锈钢制成。在汽车短距离行驶或者频繁启动的情况下，冷端废气的温度通常低于其露点温度，会形成冷凝液。一方面，在冷凝液的作用下，不锈钢不可避免会发生腐蚀；另一方面，当汽车长距离行驶时，汽车排气系统温度会逐渐升高至400 ℃以上，引起冷凝液蒸发和不锈钢的热氧化。汽车消声器在热氧化和冷凝液腐蚀的双重作用下会发生穿孔失效。因此，深入认识不锈钢在汽车消声器中的腐蚀行为具有重要意义。
汽车排气系统冷端形成的冷凝液中含有SO42-，CO32-，NO3-，Cl-，NH4+和一些有机酸。刚形成的冷凝液呈弱碱性，pH为8～9，随着冷凝液的逐渐蒸发，其侵蚀性逐渐增强，pH可降至约3。因为不锈钢中含有Cr等合金元素，在冷凝液中容易形成钝化膜，因此，汽车消声器中，不锈钢发生冷凝液腐蚀的形式以点蚀和缝隙腐蚀为主。由于消声器结构复杂，内部挡板和消声器壳体之间存在间隙，常常引发缝隙腐蚀。
上海大学材料研究所的研究者采用循环蒸发试验，研究了409型不锈钢在冷凝液中的缝隙腐蚀行为，以分析缝隙腐蚀对不锈钢消声器服役性能的影响。试验选用的材料为商业化的409型铁素体不锈钢，其名义成分为：ωC0.009%，ωSi0.35%，ωMn0.21%，ωS0.001%，ωP0.023%，ωCr11.40%，ωNb0.14%，ωTi0.14%，其余为Fe。
试验溶液模拟消声器内冷凝液，其成分为15.6 mmol/L SO42-+5 mmol/L NO3-+2.8 mmol/L Cl-+0.8 mmol/L CO32-，用分析纯铵盐和蒸馏水配制，并用稀硫酸将溶液pH调节为8.5。研究结果表明：
1) 409型铁素体不锈钢在有缝隙条件下具有更大的腐蚀倾向，更小的腐蚀阻力，以及更大的腐蚀深度，即缝隙的存在加速了不锈钢的腐蚀，会显著缩短不锈钢消声器的使用寿命。
2) 409型铁素体不锈钢的阻抗谱呈现单一容抗弧特征，表面腐蚀产物对腐蚀的影响较小。
综上所述，消声器等排气系统冷端内部构件间形成缝隙时，将发生缝隙腐蚀，使得不锈钢构件的腐蚀倾向增大、腐蚀阻力降低，并通过缝隙的闭塞电池效应加速缝内腐蚀坑的生长。这可能就是观察到消声器壳体在挡板处发生严重腐蚀穿孔的主要原因，值得进一步从不锈钢材料以及缝隙腐蚀参数等角度开展系统深入的研究。
汽车排气系统冷端形成的冷凝液中含有SO42-，CO32-，NO3-，Cl-，NH4+和一些有机酸。刚形成的冷凝液呈弱碱性，pH为8～9，随着冷凝液的逐渐蒸发，其侵蚀性逐渐增强，pH可降至约3。因为不锈钢中含有Cr等合金元素，在冷凝液中容易形成钝化膜，因此，汽车消声器中，不锈钢发生冷凝液腐蚀的形式以点蚀和缝隙腐蚀为主。由于消声器结构复杂，内部挡板和消声器壳体之间存在间隙，常常引发缝隙腐蚀。
上海大学材料研究所的研究者采用循环蒸发试验，研究了409型不锈钢在冷凝液中的缝隙腐蚀行为，以分析缝隙腐蚀对不锈钢消声器服役性能的影响。试验选用的材料为商业化的409型铁素体不锈钢，其名义成分为：ωC0.009%，ωSi0.35%，ωMn0.21%，ωS0.001%，ωP0.023%，ωCr11.40%，ωNb0.14%，ωTi0.14%，其余为Fe。
试验溶液模拟消声器内冷凝液，其成分为15.6 mmol/L SO42-+5 mmol/L NO3-+2.8 mmol/L Cl-+0.8 mmol/L CO32-，用分析纯铵盐和蒸馏水配制，并用稀硫酸将溶液pH调节为8.5。研究结果表明：
1) 409型铁素体不锈钢在有缝隙条件下具有更大的腐蚀倾向，更小的腐蚀阻力，以及更大的腐蚀深度，即缝隙的存在加速了不锈钢的腐蚀，会显著缩短不锈钢消声器的使用寿命。
2) 409型铁素体不锈钢的阻抗谱呈现单一容抗弧特征，表面腐蚀产物对腐蚀的影响较小。
综上所述，消声器等排气系统冷端内部构件间形成缝隙时，将发生缝隙腐蚀，使得不锈钢构件的腐蚀倾向增大、腐蚀阻力降低，并通过缝隙的闭塞电池效应加速缝内腐蚀坑的生长。这可能就是观察到消声器壳体在挡板处发生严重腐蚀穿孔的主要原因，值得进一步从不锈钢材料以及缝隙腐蚀参数等角度开展系统深入的研究。
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