316L不锈钢在工业生产中，尤其是在化学工业和能源生产中，因其成本效益和在恶劣高温环境中的耐久性而发挥着重要作用。多聚磷酸（PPA）的生产工艺主要依赖于多级蒸发器来脱水磷酸，从而产生浓缩的PPA。这些高温PPA对材料具有高度腐蚀性，因此需要耐腐蚀材料来有效对抗这些特定条件下的过程环境。然而，316L不锈钢在多磷酸（PPA）环境中的腐蚀行为，特别是在高温条件下的腐蚀失效机制却鲜有探讨。

近日，昆明理工大学化学工程学院磷化工团队通过失重测试和电化学测试，系统地研究316L不锈钢在PPA中的腐蚀行为。此外，还通过宏观形态观察和扫描电子显微镜(SEM)分析腐蚀产物的结构，并结合感应耦合等离子体光谱(ICP)、X射线衍射光谱(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等分析技术，揭示316L不锈钢的腐蚀机制。研究表明，温度和浸泡时间显著影响腐蚀动态，随着温度的升高，腐蚀速率加快，导致PPA中溶解元素的浓度增加。进一步分析发现，316L不锈钢在PPA中的腐蚀过程涉及硫和铬的选择性溶解，随后是铁等其他金属元素的参与，形成腐蚀产物层。通过SEM、XRD和XPS分析，发现腐蚀产物具有双层结构，内层富含铬和硫，外层由磷酸盐、硫化物和氧化物组成。随着测试温度的升高，内层的厚度最初减少然后增加，而外层在腐蚀环境中因损伤和再生而先增厚后变薄。

该项研究首次详细揭示了316L不锈钢在PPA中的多步骤腐蚀机制，揭示了腐蚀产物的双层结构。通过系统地探讨316L不锈钢在高温PPA中的腐蚀行为和机制，为相关工业应用提供理论基础和技术支持，有助于改进材料的选择和防腐蚀技术，从而延长设备使用寿命，提高生产安全性和经济效益。上述研究成果以《Corrosion mechanisms of 316L stainless steel in polyphosphoric acid at elevated temperature: Behavior and mechanistic insights》为题发表在材料腐蚀领域顶尖期刊《Corrosion Science》上。昆明理工大学化学工程学院为论文第一署名单位，2021级硕士研究生苏广遥为论文第一作者，谢于辉副教授和谢德龙教授为论文共同通讯作者。该研究工作得到云南省应用基础研究计划（202201AT070115，202201BE070001-031)），云南省重大科技专项（202202AG050001）以及云南省磷化工节能与新材料重点实验室平台的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.corsci.2024.112277