浙江至德鋼業(yè)有限公司為方便船舶設(shè)計和建造工作，對船用高強度雙相不銹鋼性能必須充分了解。本次研究通過實驗的方式，以3種不銹鋼材料（3RE60高強度雙相不銹鋼、VEWA963奧氏體不銹鋼、000Cr18Mo2鐵素體型不銹鋼）為研究對象，利用Olympus-PM3光學(xué)顯微鏡、FEI Sirion掃描電子顯微鏡、XRD-6000 X射線衍射儀、FA1004N電子天平和ALH1.5電子稱等設(shè)備對3種不銹鋼的耐海水腐蝕性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明：3RE60高強度雙相不銹鋼與其他2種不銹鋼相比，在經(jīng)過海水浸泡后，表面形貌沒有發(fā)生明顯變化；腐蝕產(chǎn)物中的鎳、鐵、銅等元素較高；腐蝕效率更慢，僅有0.545μm/a。由此證明船用高強度雙相不銹鋼的耐海水腐蝕性能更佳。

 海洋約占地球表面積的71%，具有非常豐富的資源，因此伴隨陸地資源的日漸枯竭，人們逐漸把開發(fā)目光放在了海洋上。而在開發(fā)過程中，所有設(shè)備運行和運輸都需要借助船舶才能運轉(zhuǎn)，但是因海水中含有大約3.5%的鹽量，具有極強的腐蝕性，導(dǎo)致許多船舶部件報廢而無法使用，縮短了使用壽命，增加了維修成本。雙相不銹鋼（Duplex Stainless Steel，DSS）是一種鐵素體與奧氏體各約占50%，一般較少相的含量最少也需要達(dá)到30%的不銹鋼。該類型的鋼材兼有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的特點，具有一般不銹鋼約為2倍的屈服強度。將其應(yīng)用在船體鋼板、鍛件(舵軸、舵柱、舵梢、尾軸、中間軸等)和鑄件(螺旋槳、閥體、耐蝕葉輪等)等的制造中，可以節(jié)約用材，降低維修成本。因此本次研究以船體建造中常用的型號為3RE60的高強度雙相不銹鋼、型號為VEWA963的奧氏體不銹鋼和型號為000Cr18Mo2的鐵素體型不銹鋼為研究對象，通過實驗方式深入探討3種船用鋼材的耐海水腐蝕性能。這對預(yù)防船體腐蝕有至關(guān)重要的意義，有利于在建造船舶時，根據(jù)具體環(huán)境條件增強船體抗腐蝕強度，保證船舶航行安全，延長船舶使用壽命。

一、實驗材料及處理

 本次實驗采用的材料為3種不銹鋼：型號為3RE60的高強度雙相不銹鋼、型號為VEWA963的奧氏體不銹鋼和型號為000Cr18Mo2的鐵素體型不銹鋼。3種鋼材的化學(xué)成分構(gòu)成如表所示。

 將3種實驗材料均切割成長為10 cm、寬為5 cm、高為0.5 cm的板狀試樣。為了防止試樣上所附著的其他物質(zhì)對實驗造成影響，需要對其進(jìn)行處理。首先需要利用砂紙手動將試樣表面層摩擦掉，然后利用蒸餾水對表面進(jìn)行沖洗，去掉表面粉末殘留，并利用烘干機烘干試樣。結(jié)束后，再次將所有試樣倒入裝滿丙酮和酒精的試劑當(dāng)中，進(jìn)行脫脂處理，10分鐘后撈出，用蒸餾水沖洗，然后再次放入烘干機內(nèi)進(jìn)行烘干，待試樣冷卻到室溫后取出，放入密封的容器內(nèi)待用。

二、實驗過程

 為研究高強度雙相不銹鋼在海水侵蝕下的耐腐蝕性，將密封容器內(nèi)的3種不銹鋼實驗樣品放入裝滿人造海水的實驗容器當(dāng)中。

 分別經(jīng)過為期7天的浸泡后取出，記錄3種實驗樣品的表面形貌，按照GB/T 16545-1996《金屬和合金的腐蝕腐蝕試樣上腐蝕產(chǎn)物的清除》相關(guān)要求對試樣上的腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行清除并稱重，計算3種樣品的腐蝕速率。此外，實驗進(jìn)行過程中的溫度必須為恒溫，設(shè)定為25℃。

三、檢測方法

 海水浸泡結(jié)束后，利用日本奧林巴斯公司生產(chǎn)的型號為Olympus-PM3的光學(xué)顯微鏡對3種不銹鋼樣品經(jīng)過1個星期的浸泡后的表面形貌進(jìn)行觀察。然后利用荷蘭皇家飛利浦公司生產(chǎn)的型號為FEI Sirion的掃描電子顯微鏡對試樣腐蝕部位進(jìn)行顯微觀察，并利用日本島津公司生產(chǎn)的型號為XRD-6000 X射線衍射儀對其腐蝕產(chǎn)物元素組成進(jìn)行分析。最后用FA1004N電子天平和ALH1.5電子稱稱量試樣腐蝕前后的重量。

四、實驗結(jié)果

 1. 腐蝕形貌特征

  圖為3種不銹鋼實驗樣品在海水中浸泡后一個星期后，利用Olympus-PM3光學(xué)顯微鏡觀察到樣品表面的形貌特征。從圖可以看出，3RE60高強度雙相不銹鋼在經(jīng)過為期7天的海水浸泡后，樣品表面用肉眼看并沒有發(fā)生很大的變化，表面仍保持原有的光澤，沒有銹蝕出現(xiàn)，但伴有一些非常小的黑色圓點，通過顯微鏡觀察只是一些非常淺的腐蝕坑，對雙相不銹鋼的使用性能并沒有很大的影響。其次是VEWA963奧氏體不銹鋼。該不銹鋼表面失去原有的光澤，并出現(xiàn)大面積的黑色團(tuán)塊和少量的紅色物質(zhì)，經(jīng)過光學(xué)顯微鏡觀察，是由許多個腐蝕孔組合造成的現(xiàn)象，但是腐蝕程度并不是很嚴(yán)重。最后是000Cr18Mo2鐵素體型不銹鋼。該不銹鋼在經(jīng)過7天的海水浸泡后，完全看不到原有色澤，出現(xiàn)了許多大面積的腐蝕坑，通過顯微鏡觀察，腐蝕程度嚴(yán)重，有的地方甚至出現(xiàn)腐蝕穿透情況，并伴有脫落現(xiàn)象。

 2. 腐蝕產(chǎn)物

 現(xiàn)在利用XRD-6000 X射線衍射儀對以上3種實驗樣品出現(xiàn)腐蝕的部位進(jìn)行元素能譜分析，分析結(jié)果如表所示。從表可以看出，3RE60的高強度雙相不銹鋼的腐蝕坑中，鎳元素的含量最高，而鎳元素越高越有利于保證不銹鋼不被海水侵蝕；其次是鐵元素的含量，而鐵元素是不銹鋼鋼體強度的代表；最后是銅元素，它是有效的陽極反應(yīng)緩蝕劑，能在不銹鋼表面形成致密的鈍化膜。因此進(jìn)一步證明了3RE60高強度雙相不銹鋼的抗腐蝕性。而其余2種不銹鋼的鎳元素、鐵元素銅元素均低于3RE60高強度雙相不銹鋼，耐海水腐蝕性能較差。

 3. 腐蝕速率

  圖為3種不銹鋼試樣在人造海水中浸泡一個星期后的腐蝕率對比。從圖可以看出，3RE60高強度雙相不銹鋼的腐蝕速率為0.545μm/a，與其余2種不銹鋼相比，要慢的多，由此可知3RE60高強度雙相不銹鋼的耐海水腐蝕性要優(yōu)于VEWA963奧氏體不銹鋼和000Cr18Mo2鐵素體型不銹鋼。

五、實驗小結(jié)

 1. 從表面形貌上看，3RE60高強度雙相不銹鋼并沒有發(fā)生明顯變化，僅出現(xiàn)了一些小的腐蝕坑；

 2. 從腐蝕產(chǎn)物上看，3RE60高強度雙相不銹鋼的腐蝕產(chǎn)物中具有極高的鎳，鐵，銅等元素，能夠有效抵抗住海水的腐蝕；

 3. RE60高強度雙相不銹鋼發(fā)腐蝕速率只有0.545μm/a，具有極強抗腐蝕性。與其他2種不銹鋼材料相比，3RE60高強度雙相不銹鋼的耐腐蝕性更好。

六、結(jié)語

 船舶是海上運輸?shù)闹匾煌üぞ咧?，但這種工具由于長期處在海水中，極易受到海水侵蝕，船體結(jié)構(gòu)及其許多部件發(fā)生腐蝕，甚至報廢，增加了維修成本。為解決這一問題，高強度雙相不銹鋼投入到了船舶的設(shè)計與制造當(dāng)中。因此為方便船舶制造工作，對其進(jìn)行耐海水腐蝕性進(jìn)行分析，幫助設(shè)計師了解該種材料的特性，為船舶建造工作奠定了基礎(chǔ)。