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科研動(dòng)態(tài)

氯離子對(duì)絡(luò)合鐵工藝設(shè)備不銹鋼的腐蝕影響

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科研動(dòng)態(tài)

發(fā)布時(shí)間：

2023-06-21 10:32

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絡(luò)合鐵工藝要求采用奧氏體不銹鋼材質(zhì)，對(duì)于奧氏體不銹鋼在氯離子環(huán)境下的腐蝕，各種權(quán)威的書(shū)籍均有嚴(yán)格的要求，氯離子含量要小于25ppm，否則就會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕、孔蝕、晶間腐蝕。但是事實(shí)上在工程應(yīng)用中我們有很多高濃度的氯離子含量的情況下在使用奧氏體不銹鋼，因些分析氯離子對(duì)不銹鋼的腐蝕，采取預(yù)防措施，延長(zhǎng)使用壽命，或合理選材。

Cr和Ni是不銹鋼獲得耐腐蝕性能最主要的合金元素。Cr和Ni使不銹鋼在氧化性介質(zhì)中生成一層十分致密的氧化膜,使不銹鋼鈍化,降低了不銹鋼在氧化性介質(zhì)中的腐蝕速度,使不銹鋼的耐腐蝕性能提高。氯離子的活化作用對(duì)不銹鋼氧化膜的建立和破壞均起著重要作用，由于氯離子半徑小,穿透能力強(qiáng),故它最容易穿透氧化膜內(nèi)極小的孔隙,到達(dá)金屬表面,并與金屬相互作用形成了可溶性化合物,使氧化膜的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,金屬產(chǎn)生腐蝕。氯離子破壞氧化膜的根本原因是由于氯離子有很強(qiáng)的可被金屬吸附的能力,它們優(yōu)先被金屬吸附,并從金屬表面把氧排掉。因?yàn)檠鯖Q定著金屬的鈍化狀態(tài),氯離子和氧爭(zhēng)奪金屬表面上的吸附點(diǎn),甚至可以取代吸附中的鈍化離子與金屬形成氯化物,氯化物與金屬表面的吸附并不穩(wěn)定,形成了可溶性物質(zhì),這樣導(dǎo)致了腐蝕的加速。

電化學(xué)方法研究不銹鋼鈍化狀態(tài)的結(jié)果表明,氯離子對(duì)金屬表面的活化作用只出現(xiàn)在一定的范圍內(nèi),存在著1個(gè)特定的電位值,在此電位下,不銹鋼開(kāi)始活化。這個(gè)電位便是膜的擊穿電位,擊穿電位越大,金屬的鈍態(tài)越穩(wěn)定。因此,可以通過(guò)擊穿電位值來(lái)衡量不銹鋼鈍化狀態(tài)的穩(wěn)定性以及在各種介質(zhì)中的耐腐蝕能力。

不銹鋼的腐蝕失效分析：

應(yīng)力腐蝕失效：不銹鋼在含有氧的氯離子的腐蝕介質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。應(yīng)力腐蝕失效所占的比例高達(dá)45 %左右。常用的防護(hù)措施：合理選材,選用耐應(yīng)力腐蝕材料主要有高純奧氏體鉻鎳鋼,高硅奧氏體鉻鎳鋼,高鉻鐵素體鋼和鐵素體—奧氏體雙相鋼。

其中,以鐵素體—（1）304型不銹鋼：這是最廉價(jià)、最廣泛使用的奧氏體不銹鋼（如食品、化工、原子能等工業(yè)設(shè)備）。適用于一般的有機(jī)和無(wú)機(jī)介質(zhì)。例如，濃度＜30％、溫度≤100℃或濃度≥30％、溫度＜50℃的硝酸；溫度≤100℃的各種濃度的碳酸、氨水和醇類(lèi)。在硫酸和鹽酸中的耐蝕性差；尤其對(duì)含氯介質(zhì)(如冷卻水)引起的縫隙腐蝕最敏感。PRE為19。

（2）304L型不銹鋼：耐蝕性和用途與304型基本相同。由于含碳量更低（≤0.03％），故耐蝕性（尤其耐晶間腐蝕,包括焊縫區(qū)）和可焊性更好，可用于半焊式或全焊式PHE。

（3）316型不銹鋼：適用于一般的有機(jī)和無(wú)機(jī)介質(zhì)。例如,天然冷卻水、冷卻塔水、軟化水；碳酸；濃度＜50％的醋酸和苛性堿液；醇類(lèi)和丙酮等溶劑；溫度≤100℃的稀硝酸（濃度＜20％）、稀磷酸（濃度＜30％）等。但是,不宜用于硫酸。由于約含2％的Mo，故在海水和其他含氯介質(zhì)中的耐蝕性比304型好,完全可以替代304型。PRE為25。

（4）316L型不銹鋼:耐蝕性和用途與316型基本相同。由于含碳量更低（≤0.03％），故可焊性和焊后的耐蝕性也更好，可用于半焊式或全焊式PHE。PRE為25。

（5）317型不銹鋼:適合要求比316型使用壽命更長(zhǎng)的工況。由于Cr、Mo、Ni元素的含量比316型稍高，故耐縫隙腐蝕、點(diǎn)蝕和應(yīng)力腐蝕的性能更好。PRE為30。

（6）AISI 904L或SUS 890L型不銹鋼:是一種兼顧了價(jià)格與耐蝕性的高性?xún)r(jià)比的奧氏體不銹鋼，其耐蝕性比以上幾種材料好,特別適合一般的硫酸、磷酸等酸類(lèi)和鹵化物（含Cl^—、F^— ）。由于Cr、Ni、Mo含量較高，故具有良好的耐應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕性能。PRE為36。

7）Avesta 254 SMO高級(jí)不銹鋼:這是一種通過(guò)提高Mo含量對(duì)316型進(jìn)行了改進(jìn)的超低碳高級(jí)不銹鋼，具有優(yōu)良的耐氯化物點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕性能，適用于不能用316型的含鹽水、無(wú)機(jī)酸等介質(zhì)。PRE為47。

8）Avesta 654 SMO高級(jí)不銹鋼:這是一種Cr、Ni、Mo、N含量均高于254 SMO的超低碳高級(jí)不銹鋼,耐氯化物腐蝕的性能比254 SMO更好,可用于冷的海水。PRE為64。

（9）RS-2（OCr20Ni26Mo3Cu3Si2Nb）不銹鋼：這是一種國(guó)產(chǎn)的Cr–Ni–Mo-Cu不銹鋼。耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的性能相當(dāng)于316型，而耐應(yīng)力腐蝕的性能更好?？捎糜?/span>80℃以下的濃硫酸（濃度90~98％），年腐蝕率≤0.04mm/a。PRE為29。

（10）Incoloy 825( S):這是一種Ni（40％）–Cr（22％）–Mo（3％）高級(jí)不銹鋼。Incoloy是the International Nickel Co.公司的注冊(cè)商標(biāo)。適用于低溫下各種濃度的硫酸；在濃度為50％~70％的苛性堿（如NaOH）溶液中,具有良好的耐蝕性,不產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。但是,對(duì)氯化物引起的縫隙腐蝕卻很敏感。此外,沖壓性能也不太好,故不是板片常用的材料。PRE為32。