蒸汽環(huán)境對消聲器用439不銹鋼腐蝕行為的影響

汽車排氣系統(tǒng)可降低汽車噪音并減少有害氣體，是整車的重要組成部分，主要包括高溫端（排氣岐管、前管和撓性管）和低溫端（中間管、消聲器和尾管）。為適應(yīng)排氣系統(tǒng)高燃燒效率、材料輕量化和長服役壽命的要求，排氣系統(tǒng)各部件廣泛使用不銹鋼進行制造，尤其是成本較低的鐵素體不銹鋼，已成為排氣系統(tǒng)的主流材料。

汽車在使用過程中產(chǎn)生的熱廢氣、冷凝液以及蒸汽會對不銹鋼構(gòu)件產(chǎn)生熱氧化和電解液腐蝕作用，導(dǎo)致消聲器腐蝕穿孔而失效破壞。當汽車長距離行駛時，消聲器最高能被加熱到約400℃。另一方面，汽車在短途行駛或頻繁開/停情況下，尾氣會因溫度降低而出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象，形成主要含SO42-、CO32-、Cl-、NO3-和NH4+等的電解質(zhì)溶液，從而導(dǎo)致消聲器用材發(fā)生冷凝液腐蝕。此外，熱廢氣中的水分冷凝和冷凝液的蒸發(fā)等過程中，消聲器等部件內(nèi)部均不可避免地會形成達到飽和狀態(tài)的蒸汽環(huán)境。顯然，不銹鋼在蒸汽環(huán)境中的腐蝕過程與其表面的電解質(zhì)薄液膜、腐蝕性離子以及較高環(huán)境溫度等因素密切相關(guān)。與干/濕交替變化的大氣環(huán)境相似，蒸汽環(huán)境對不銹鋼也具有較強的腐蝕作用。因此，常常運用氧化-冷凝液浸泡與蒸發(fā)循環(huán)實驗、預(yù)氧化試樣的冷凝液浸泡與蒸發(fā)循環(huán)實驗等方法來模擬消聲器等部件的內(nèi)部服役環(huán)境，以評估這些部件用不銹鋼的耐蝕性能。

目前，人們對排氣系統(tǒng)用不銹鋼在循環(huán)實驗以及冷凝液中的腐蝕行為已有較好認識，但是關(guān)于蒸汽環(huán)境對不銹鋼耐蝕性能的影響卻鮮見報道。上海大學材料研究所的研究者研究了439型不銹鋼在蒸汽環(huán)境中的腐蝕行為，以進一步認識消聲器等部件的腐蝕失效機制。

實驗材料為排氣系統(tǒng)常用的439型鐵素體不銹鋼。試樣尺寸為3cm×2cm×0.1cm，依次用400#、600#和1000#SiC水砂紙打磨其表面，并用丙酮超聲清洗、酒精擦洗以及蒸餾水沖洗，然后吹干試樣并點焊導(dǎo)線后進行循環(huán)實驗。冷凝液的組成為：1.56×10-2mol/LSO42-、3.2×10-3mol/LCl-及8×10-4mol/LNO3-，用稀硫酸將冷凝液pH值調(diào)為4。研究結(jié)果表明：

（1）在氧化-浸泡循環(huán)實驗中引入蒸汽腐蝕作用對439不銹鋼的電化學腐蝕過程具有顯著影響，使得試樣在冷凝液中的腐蝕電位和電荷轉(zhuǎn)移電阻在循環(huán)實驗初期略有升高，但隨著循環(huán)實驗不斷進行，兩者均明顯下降。

（2）蒸汽環(huán)境中試樣表面腐蝕產(chǎn)物易于累積而形成疏松的覆蓋層，有/無蒸汽作用條件下試樣表面形成的腐蝕產(chǎn)物具有相似的化學組成，循環(huán)實驗后試樣表面均形成了點蝕坑。相比于冷凝液環(huán)境，蒸汽環(huán)境更有利于試樣發(fā)生點蝕，局部腐蝕坑更深。