蒸汽环境对消声器用439不锈钢腐蚀行为的影响

汽车排气系统可降低汽车噪音并减少有害气体，是整车的重要组成部分，主要包括高温端（排气岐管、前管和挠性管）和低温端（中间管、消声器和尾管）。为适应排气系统高燃烧效率、材料轻量化和长服役寿命的要求，排气系统各部件广泛使用不锈钢进行制造，尤其是成本较低的铁素体不锈钢，已成为排气系统的主流材料。

汽车在使用过程中产生的热废气、冷凝液以及蒸汽会对不锈钢构件产生热氧化和电解液腐蚀作用，导致消声器腐蚀穿孔而失效破坏。当汽车长距离行驶时，消声器最高能被加热到约400℃。另一方面，汽车在短途行驶或频繁开/停情况下，尾气会因温度降低而出现冷凝现象，形成主要含SO42-、CO32-、Cl-、NO3-和NH4+等的电解质溶液，从而导致消声器用材发生冷凝液腐蚀。此外，热废气中的水分冷凝和冷凝液的蒸发等过程中，消声器等部件内部均不可避免地会形成达到饱和状态的蒸汽环境。显然，不锈钢在蒸汽环境中的腐蚀过程与其表面的电解质薄液膜、腐蚀性离子以及较高环境温度等因素密切相关。与干/湿交替变化的大气环境相似，蒸汽环境对不锈钢也具有较强的腐蚀作用。因此，常常运用氧化-冷凝液浸泡与蒸发循环实验、预氧化试样的冷凝液浸泡与蒸发循环实验等方法来模拟消声器等部件的内部服役环境，以评估这些部件用不锈钢的耐蚀性能。

目前，人们对排气系统用不锈钢在循环实验以及冷凝液中的腐蚀行为已有较好认识，但是关于蒸汽环境对不锈钢耐蚀性能的影响却鲜见报道。上海大学材料研究所的研究者研究了439型不锈钢在蒸汽环境中的腐蚀行为，以进一步认识消声器等部件的腐蚀失效机制。

实验材料为排气系统常用的439型铁素体不锈钢。试样尺寸为3cm×2cm×0.1cm，依次用400#、600#和1000#SiC水砂纸打磨其表面，并用丙酮超声清洗、酒精擦洗以及蒸馏水冲洗，然后吹干试样并点焊导线后进行循环实验。冷凝液的组成为：1.56×10-2mol/LSO42-、3.2×10-3mol/LCl-及8×10-4mol/LNO3-，用稀硫酸将冷凝液pH值调为4。研究结果表明：

（1）在氧化-浸泡循环实验中引入蒸汽腐蚀作用对439不锈钢的电化学腐蚀过程具有显著影响，使得试样在冷凝液中的腐蚀电位和电荷转移电阻在循环实验初期略有升高，但随着循环实验不断进行，两者均明显下降。

（2）蒸汽环境中试样表面腐蚀产物易于累积而形成疏松的覆盖层，有/无蒸汽作用条件下试样表面形成的腐蚀产物具有相似的化学组成，循环实验后试样表面均形成了点蚀坑。相比于冷凝液环境，蒸汽环境更有利于试样发生点蚀，局部腐蚀坑更深。