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2205双相不锈钢管综合了铁素体和奥氏体

发布日期:2016-10-19

 由于海洋工程装备及结构件是在苛刻的腐蚀性环境下服役,其水下结构长期受到海水的侵蚀及微生物的作用,因此对其耐蚀性提出了更高的要求。对海洋工程装备用不锈钢而言,海水中的氯离子腐蚀和微生物腐蚀一直是世界公认的难题,世界上主要发达国家因此均设立了国家战略项目支持该领域的研究开发,但是都还没有很好地解决该问题。海洋工程材料的微生物腐蚀和生物污损问题每年给国家造成近万亿元的经济损失和30% 以上海中航行体的能源浪费,已成为严重制约重大海洋工程技术和装备发展的技术瓶颈之一,其导致的材料失效问题更是严重地影响到海洋工程装备的可靠性和寿命。因此,海洋工程材料的微生物腐蚀失效机理与防护技术已成为我国海洋工程领域中亟待解决的重大问题。


  研究证实,导致海洋用金属结构件微生物腐蚀的主要原因就是金属表面细菌生物膜的生成。如果能有效抑制和杀灭粘附在金属材料表面的细菌生物膜,就能有效缓解或抑制微生物腐蚀的发生。因此,利用抗菌不锈钢的抗菌特性及其对细菌生物膜形成的抑制作用,从而提高不锈钢的抗微生物腐蚀能力,是一个富有创新性的新思路。中国科学院金属研究所的杨柯研究团队利用铜离子的强烈杀菌特性,早在本世纪初就已经成功开发出奥氏体、铁素体和马氏体等多种类型含铜抗菌不锈钢,这些抗菌不锈钢对日常生活中常见的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、气单孢菌等细菌都有明显的杀灭作用。


  针对不锈钢在海洋环境中形成的细菌生物膜,在研究员杨柯的指导下,该研究团队的徐大可和杨春光近期成功地研发出一种具有耐微生物腐蚀能力的抗菌双相不锈钢(2205-Cu)。研究结果表明,2205-Cu不锈钢在2216E培养基条件下与引起海洋微生物腐蚀的铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)共培养7天后,杀菌率达到96.9%。共培养14天后,普通2205双相不锈钢表面上微生物腐蚀所导致的*深点蚀深度为9.50mm,而2205-Cu抗菌双相不锈钢表面上微生物腐蚀所导致的*深点蚀深度仅为1.44mm。通过极化曲线获得的腐蚀电流密度结果也显示,2205-Cu抗菌双相不锈钢具有极强的耐微生物腐蚀的能力,在2216E培养基条件下与铜绿假单胞菌共培养14天后,腐蚀电流密度仅为0.04μA cm-2,而普通2205双相不锈钢的腐蚀电流密度为0.20μA cm-2。


  2205双相钢不锈钢管是海洋环境下目前使用*广泛的双相不锈钢,近年来出现的关于海洋细菌腐蚀导致2205双相不锈钢管失效的报道已经引起学者们的广泛关注。2205-Cu这种耐微生物腐蚀能力极强的抗菌双相不锈钢的问世填补了我国在海洋抗菌工程材料领域中的空白,该研究成果具有重要的学术意义与实际应用价值



双相不锈钢(Duplex Stainless Steel,简称DSS),指铁素体与奥氏体各约占50%,一般较少相的含量*少也需要达到30%的不锈钢。在含C较低的情况下,Cr含量在18%~28%,Ni含量在3%~10%。有些钢还含有Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素。


该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点,与铁素体相比,塑性、韧性更高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高,2205双相不锈钢管同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高,具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比,强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能,也是一种节镍不锈钢。


2205双相不锈钢管综合了铁素体和奥氏体*有益的性能,具有很好的抗氯离子应力腐蚀开裂,是由21%铬,2.5%钼及4.5%镍氮合金构成的复式不锈钢,它的屈服强度是奥氏体不锈钢的两倍,这一特性使设计者在设计产品时减轻重量,让这种合金比316,317L更具有优势。由于该钢铬和钼的含量都很高,因此具有极好的抗点腐蚀和均匀腐蚀的能力。双相头微组织保证了该钢具有很高的抗应力腐蚀破裂的能力,同时机械强度也很高。


 


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