所有暴露都是等温的,并在石英管炉中进行,在外部记录重量。每次三个样品,安装在样品架上,平行于气流方向放置。温度保持在600℃(±1 ℃),并在每次曝光前进行校准。实验是在5%的氧气中进行的2 40%流速为2.5厘米/秒。氮气用作载气。用Bios DC2流量校准器控制流速。干燥气体被引导通过加湿器和温控冷凝器,以获得正确的水浓度。实验持续1、24、72或168小时。
为了确定水溶性阴离子(Cl−和CrO4 2−)使用Dionex ICS-90系统。用IonPac AS4A-SC分析柱和1.8 mM Na分析阴离子2指挥官(commanding officer)31.7毫米碳酸氢钠被用作洗脱剂。为了确定水溶性阳离子的量(K ,Na 和Ca2 )使用了Dionex ICS-900系统。用IonPac CS12A分析柱分析阴离子,用20 mM磺酸作为洗脱剂。阴离子和阳离子分析的流速均为2 mL/min。
重量测定图2显示了304L钢在5%氧中的质量增加与暴露时间的函数关系2 40%,环境温度为600°C,存在氯化钠、KCl和氯化钙。该图包括在没有盐的情况下进行的参考暴露。结果表明,氯化钠和KCl都强烈加速腐蚀。虽然两条质量增加曲线在暴露的后期阶段是相似的,但是NaCl最初引起的质量增加比KCl高。相反,在CaCl存在下的暴露不会导致显著增加的质量增加。
表面形态用扫描电子显微镜(SEM)研究了表面形貌。图3显示了在盐存在和不存在的情况下暴露1小时和24小时后的平面图图像。图3A显示了在O中暴露1小时的参考样品的SEM图像H2O在600°c时。该环境导致在表面上形成大的富铁氧化物岛。
在先前对304L在O中的氧化的研究中观察到类似的氧化物岛H2o在600℃的环境中。早期的研究表明,氧化物岛已经在下面的钢晶粒中间形成,而靠近钢边界的区域仍然是保护性的。
图3B和C分别显示了在NaCl和KCl存在下暴露1小时的样品。在这两种情况下,盐颗粒发生了部分反应,并开始被氧化物过度生长。在这一阶段,NaCl处理的样品在盐颗粒之间显示出比KCl情况下明显更多的腐蚀。
图3D表示在CaCl存在下暴露1小时的样品。盐团块具有大致圆形的形状,在这个阶段CaCl2被部分分解(参见下面的XRD和IC分析)。盐块之间的表面相对平坦。氧化物岛已经开始形成,类似于参照试验中观察到的情况(比较图3A)。此外,盐结块没有被氧化物过度生长的趋势。
图3E显示了在不含盐(参考样品)的情况下暴露24小时后的表面。氧化物岛的数量和面积都有所增加,而靠近钢铁边界的区域仍然是保护性的。图3F和G分别显示了在NaCl和KCl存在下暴露24小时后的样品。
在这个阶段,表面被厚厚的水垢覆盖,以前的盐晶体被不规则形状的氧化物团块所取代。氧化物结块之间的表面非常不平坦。经KCl处理的样品显示出反映基底晶粒结构的岛状鳞片形态。在NaCl的情况下,腐蚀影响整个表面,没有观察到晶粒中心的优先腐蚀。
图3H表示在CaCl存在下暴露24小时后的样品显示了对应于沉积盐的大致圆形区域。在圆形结构之间,氧化形态类似于参考样品(见图3E),显示氧化物岛。在前CaCl的位置上结垢倾向于剥落,见图4。对于45°倾斜的SEM图像。