不锈钢在高温高浓度醋酸中腐蚀情况

不锈钢和镍基合金在高温高压醋酸溶液中的腐蚀行为

摘要: 采用特制高压釜设备,研究304L 不锈钢、316L 不锈钢、317L 不锈钢和镍基合金( Incoloy 800) 在高温高压醋

酸溶液中的腐蚀,初步探讨了不锈钢和镍基合金在醋酸溶液中的腐蚀机理及Ni 和Mo 元素对提高不锈钢耐蚀性能的影响. 结果表明,温度对不锈钢和镍基合金耐蚀性有显著影响,随着温度的升高,腐蚀速率逐渐增大,当温度升高到一定值,不锈钢的耐蚀性会急剧下降. 在低温醋酸溶液中,Ni 对于提高不锈钢耐蚀性是有益的;在高温醋酸溶液中,Ni 对于提高不锈钢耐蚀性没有显著影响. 在低温醋酸溶液中,Mo 对于提高不锈钢耐蚀性没有显著影响;在高温醋酸溶液中,Mo 对于提高不锈钢耐蚀性是有益的.

1 前言

醋酸是一种腐蚀性很强的有机酸,是石油化工、化纤生产及许多基本有机合成的重要原料[1 ,2 ] . 化工生产设备中不锈钢由于其良好的钝化性能常作为优先选择的材料. 但在接触高浓度醋酸的化工生产严酷工况(如高温高压等) 下,不锈钢也发生不同程度的腐蚀,给设备选材和防护、设备管理和维修等带来了一系列问题[3 ,4 ] . 人们已经对不锈钢在醋酸溶液中的腐蚀进行了许多研究[5～7 ] ,但由于醋酸强挥发性和较强的腐蚀性,使大部分研究限制在醋酸沸点(118 ℃,常压) 以下开展的,这与实际生产中醋酸常以高温高压形式存在不符. 本文采用特制高压釜设备,研究不锈钢在高温高压醋酸溶液中的腐蚀行为,为高温高压醋酸设备选材提供理论依据,同时为安全评定提供了基础数据.

2 实验方法

实验选用材料304L 不锈钢、316L 不锈钢、317L 不锈钢和镍基合金( Incoloy 800 , 以下简写In800) 的化学成分见表1 ,在特制高压釜中进行浸泡实验, 该高压釜内胆材料是钛材. 试样加工成215mm ×

10mm ×10mm 的长方体,用酚醛塑料高温加压封边,试样表面用金相砂纸打磨、抛光,并用丙酮擦洗除油. 高压釜由专用控温设备控温,实验溶液用浓度为90 %的醋酸水溶液. 将试样浸泡在装有醋酸水溶液的高压釜中,密封高压釜,并设置实验温度分别为60 ℃、100 ℃、130 ℃、160 ℃和190 ℃. 72h 后取出试样,用SEM 观察试样表面腐蚀形貌,用EDS检测试样表面膜的成分,分析腐蚀机理. 清除试样表面腐蚀产物,用失重法计算材料腐蚀速率.

3 结果与讨论

311 不同温度下浸泡试验后表面形貌的变化和EDS分析由4 种材料在100 ℃、90 %醋酸溶液中经

72h腐蚀试验后的微观组织照片(图1) 可知,宏观试样表面没有发现点蚀坑,试验前试样表面的划痕,在试验后仍然清晰可见,微观放大后没有发现其它类型

的局部腐蚀. 对4 种材料表面进行电子衍射能谱分析,表面主要合金元素和氧含量分别为:

304L 表面Cr 1812 % , Ni 8121 %;

316L 表面Cr 1619 % , Ni1212 % , Mo 2106 %;

317L 表面Cr 1816 % , Ni1413 % , Mo 3111 %;

In800 表面Cr 1916 % , Ni3113 %.

4 种材料的表面元素含量和基底成分基本一致. 表明4 种材料在100 ℃、90 %醋酸溶液中有很好的耐蚀性.

4 种材料在130 ℃、90 %醋酸溶液中,经72h 的腐蚀试验,304L 和316L 不锈钢表面宏观观察即可发现表面有少量点蚀坑,表面失去试验前的金属光泽(图2a ,2b) ,表明有均匀腐蚀发生,微观放大后没有发现其它类型局部腐蚀;317L 不锈钢表面宏观和微观均没有发现点蚀坑,且试样表面仍然保持试验前的金属光泽(图2c) ; In800 宏观观察表面点蚀坑连成片,微观放大可见表面大量溃疡状腐蚀(图2d) .

Table 1 Compositions of samples(mass %)

sample Si Mn P Mo Cr Ni C S Ti others

304L 0150 1106 01024 - 18170 8131 01050 010080 - Cu/ 0128

316L 0160 0180 01013 2128 17114 12158 01014 010073 - -

317L 0142 1165 01014 3131 18175 14160 01030 010086 - -

In800 0 40 - - - 20 00 31 00 < 0 1 - 0 5 Al/ 0 5

对4 种材料表面电子衍射能谱分析显示,主要合金

元素和氧含量分别为:

304L 表面Cr 1816 % , Ni8102 % , O 2112 %;

316L 表面Cr 17103 % , Ni11124 % , Mo 1126 % , O 1126 %;

317L 表面Cr1817 % , Ni 1412 % , Mo 3102 %;

In800 表面Cr1916 % ,Ni 3113 % ,O 10109 %.

可见,304L 、316L 和In800 的表面有氧元素,表明这3 种材料的表面确实存在一定量的腐蚀产物;317L 表面成分和基底成分基本一致,表明其仍然具有较好的耐蚀性.

4 种材料在160 ℃、90 %醋酸溶液中,经72h 的腐蚀试验后,304L 不锈钢和In800 均发生严重均匀腐蚀,试样表面均匀附着黑色腐蚀产物(图3a ,3d) .316L 和317L 不锈钢试样表面均失去试验前的光泽,微观放大, 试样表面有明显腐蚀特征(图3b ,3c) . 对4 种材料表面电子衍射能谱分析指出,主要合金元素和

氧含量分别为:

304L 表面Cr 14101 % ,Ni 3108 % ,O 16112 %;

316L 表面Cr 16143 % , Ni10163 % , Mo 0126 % , O 3126 %;

317L 表面Cr1717 % ,Ni 1315 % ,Mo 2114 % ,O 2197 %;

In800 表面Cr 816 % , Ni 2116 % , O 22118 %.

可以看出,304L 、316L 和In800 的表面氧元素含量较130 ℃条件下结果有明显增大,317L 表面也发现了一定量氧元素,表明这4 种材料的表面确实存在一定量的腐蚀产物.

312 腐蚀速率的变化

在各试验条件下,对4 种材料进行浸泡腐蚀试验,用失重法计算腐蚀速率,结果如图4. 可知,随着温度的升高,4 种材料的腐蚀速率均逐渐增大. 当温度在100 ℃以下时,304L 不锈钢和In800 的腐蚀速率增长缓慢,超过100 ℃以后,腐蚀速率急剧增大.130 ℃时,304L 不锈钢腐蚀速率比其在100 ℃时增大了67 倍;相应In800 增大了532 倍. 而316L 不锈钢和317L 不锈钢在130 ℃以下保持较低的腐蚀速率,超过130 ℃以后,腐蚀速率急剧增大,160 ℃时,316L 不锈钢腐蚀速率比其在130 ℃时增大了312倍; 相应317L 不锈钢增大了417 倍, 但即使到190 ℃时,两者腐蚀速率仍保持在较低数值.

313 讨论

31311 温度对不锈钢和In800 在高温醋酸溶液中耐蚀性的影响 金属在醋酸中的腐蚀速度可由下式[8 ]来计算:

Effects of temperature on corrosion

I = ( E0c - E0a) / ( Pc + Pa + R) (1)

其中: I 是腐蚀电流,与腐蚀速度成正比, E0c 是阴极反应的平衡电位,受H+ 还原、氧的离子化影响, E0a 是金属平衡电位, Pc 、Pa 是阴极极化率和阳极极化率, R 是腐蚀体系的电阻.金属在醋酸溶液中发生腐蚀的主要反应[5 ]为:

阳极反应:Me →Men + + n e

阴极反应:2H+ + 2 e →H2

或O2 + 4H+ + 4 e →2H2O

金属发生腐蚀时的主要阴极反应是溶液中的H+ 或溶解氧的还原. 醋酸溶液中的氧化剂主要是醋酸电离的H+ 和溶解在溶液中的氧气. 在低温时,由于醋酸是弱电解质,且醋酸溶液中氧的溶解量大,阴极反

应主要是溶解氧的还原,即醋酸溶液具有一定的氧化性;阳极反应是受钝化控制的活化溶解过程,金属处于钝化区,其平衡电位E0a增大,从而导致腐蚀电流I 减小. 宏观表现为在金属表面生成致密的钝化膜,钝化膜的形成阻止了腐蚀的继续发展. 因此,不锈钢和In800 在低温醋酸溶液中具有优良的耐蚀能力,

图4 也证明了这一点.随着温度的升高,醋酸电离度增大,溶液中电离出大量H+ ,同时温度升高导致溶液中溶解氧量下降,阴极反应逐渐由溶解氧的还原反应转变成H+的还原反应,这导致阴极反应的平衡电位E0c 显著

增大,同时溶液电阻R 下降,使金属腐蚀速度增大.阳极反应的结果不再是形成钝化膜,而是以离子形式溶入溶液,一旦金属表面的钝化膜破损,金属表面钝化膜不能自动修复,从而腐蚀速率会迅速增大.图4 显示,当温度升高到一定值,4 种材料的耐蚀性能会急剧下降. 具体表现为, 304L 不锈钢和In800 ,在温度为100 ℃以下其腐蚀速率很小,当温度超过100 ℃其腐蚀速率会急剧增大; 而316L 和317L 不锈钢当温度超过130 ℃其腐蚀速率会急剧增大.

31312 合金元素对不锈钢和In800 在高温醋酸溶液中耐蚀性的影响 为了研究Cr 、Ni 和Mo 元素在合金中的作用,将纯铬、纯镍和纯钼置于90 %醋酸溶液中,控制温度分别为90 ℃和110 ℃,72h后测量

Table 2 Corrosion potential of pure nickel , pure chromium and molybdenum in acetic acid T pure Cr pure Ni pure Mo 90 ℃ 450mV 10mV 85mV

110 ℃ 420mV -50mV 80mV

其腐蚀电位,测试结果见表2. 可知,在90 ℃时,3 种单质的自腐蚀电位均大于0 ,提高合金中Cr 、Ni 和Mo 含量,有利于提高金属平衡电位E0a值,从而达到减小腐蚀电流I 的目的. 当温度达到110 ℃时,纯镍的自腐蚀电位为- 50 mV ,已经由钝化区过渡到活化溶解区,此时已不能形成稳定钝化膜,纯铬和纯钼的自腐蚀电位仍保持在0 以上,因此继续提高合金中镍含量对提高合金耐蚀性已经没有作用了.

(1) Ni 对金属耐蚀性影响

比较In800 和304L 不锈钢的化学成分,可以发现其铬含量相差不大,而镍含量In800 是304L 的317 倍;由图4 试验结果可知,在60 ℃和100 ℃时,In800 的腐蚀速率比304L 不锈钢要低. 这表明在低温醋酸溶液中,Ni 对于提高不锈钢耐蚀性是有益的. 当温度超过100 ℃, In800 腐蚀速率大于304L 不锈钢,这可

能是由于304L 不锈钢中存在的其它微量元素如Mn 和Ti 对腐蚀有一定抑制作用. 具体机理还有待进一步研究. 在高温醋酸溶液中,Ni 对于提高不锈钢耐蚀性没有显著影响.

(2)Mo 对金属耐蚀性影响

比较In800 、304L 不锈钢、316L 不锈钢和317L不锈钢的化学成分可知,4 种金属的含Cr 量相差不大,含Mo 量依次递增. 图4 结果告之, 在温度为60 ℃和100 ℃,4 种金属耐蚀性随Mo 含量递增变化并不明显,表明在低于100 ℃的醋酸溶液中,Mo 对于提高不锈钢耐蚀性没有明显影响. 当温度超过100 ℃时,4 种金属耐蚀性随Mo 含量递增明显增强,文献[9 ,10 ]认为Mo 能促使不锈钢表面形成稳定的钝化膜,从而抑制腐蚀的发生,表明在高温醋酸溶液中,Mo 对于提高不锈钢耐蚀性是有益的.

4 结论

(1) 在90 %的醋酸溶液中,当温度超过100 ℃时,304L 不锈钢和In800 的腐蚀速率急剧增大;当温度超过130 ℃时,316L 和317L 不锈钢的腐蚀速率急剧增大.

(2) 在90 %的醋酸溶液中,在任一试验温度下3种不锈钢耐蚀性能递增顺序为:304L 不锈钢< 316L不

小于100 ℃时, In800的耐蚀性优于304L 和316L 不锈钢; 当温度超过100 当温度小于

锈钢< 317L 不锈钢;当温度

℃时,304L 和316L 不锈钢耐蚀性优于In800.

(3) 在90 %醋酸溶液中,当温度小于100 ℃时,提高不锈钢中Ni 含量有利于形成稳定的钝化膜,从而增强不锈钢的耐蚀性;当温度超过100 ℃时,提高不锈钢中Ni 含量对不锈钢形成钝化膜没有明显帮助. (4) 在90 %醋酸溶液中,当温度超过100 ℃,提高不锈钢中Mo 含量,能显著增强不锈钢的耐蚀性.

不锈钢的品质特性及其要求

不锈钢的品质特性及其要求 1不锈钢的品质特性： 2不锈钢的品质特性及其要求 各产品由于用途的不同，其加工工艺和原料的品质要求也不同 (1)材质： ①DDQ（deep drawing quality）材：是指用于深拉（冲）用途的材料，也就是大家所说的的软料，这种材料的主要特点是延伸率较高（≧53%），硬度较低（≦170%），内部晶粒等级在7.0~8.0之间，深冲性能极佳。目前许多生产保温瓶、锅类的企业，其产品的加工比（BLANKING SIZE/制品直径）一般都比较高，它们的加工比分别达3.0、1.96、2.13、1.98。SUS304 DDQ用材主要就是用于这些要求较高加工比的产品，当然加工比超过2.0的产品一般都需经过几道次的拉伸才能完成。如果原料延伸方面达不到的话，在加工深拉制品时产品极易产生裂纹、拉穿的现象，影响成品合格率，当然也就加大了厂家的成本； ②一般材：主要用于除了DDQ用途外的材料，这种材料的特点是延伸率相对较低（≧４５%），而硬度相对较高（≦１８０），内部晶粒度等级在8.0~9.0

间，与DDQ用材比较，它的深冲性能相对稍差，它主要用于不需伸拉就能得到的制品，象一类餐具的勺、匙、叉、电器用具、钢管用途等。但它与DDQ材相比有一个优点，就是BQ性相对较好，这主要是由于它的硬度稍高的缘故。 (2)表面品质： 不锈钢薄板是一种价格非常高的材料，客户对它的表面质量要求也非常高。但不锈薄板在生产过程中不可避免会出现各种缺陷，如划伤、麻点、折痕、污染等，从而其表面质量，象划伤、折痕等这些缺陷不管是高级材还是低级都不允许出现，而麻点这种缺陷在勺、匙、叉、制作时也是决不允许的，因为抛光时很难抛掉它。我们根据表面各种缺陷出现的程度和频率，来确定其表质量等级，从而来确定产品等级。（见表：） (3)厚度公差： 一般来说不锈钢制品的不同，其要求原料厚度公差也各不相同，象二类餐具和保温杯等，厚度公差一般要求较高，为-3~5%，而一类餐具厚度公差一般要求

304不锈钢的腐蚀

304不锈钢的腐蚀 应力腐蚀 应力腐蚀是指零件在拉应力和特定的化学介质联合作用下所产生的低应力脆性断裂现象。 应力腐蚀由残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程。应力腐蚀导致材料的断裂称为应力腐蚀断裂。 它的发生一般有以下四个特征：一、一般存在拉应力，但实验发现压应力有时也会产生应力腐蚀。二、对于裂纹扩展速率，应力腐蚀存在临界KISCC，即临界应力强度因子要大于KISCC，裂纹才会扩展。三、一般应力腐蚀都属于脆性断裂。四、应力腐蚀的裂纹扩展速率一般为10- 6～10-3 mm/min，而且存在孕育期，扩展区和瞬段区三部分 应力腐蚀机理的机理一般认为有阳极溶解和氢致开裂 晶间腐蚀 说明:局部腐蚀的一种。沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。主要由于晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在。晶间腐蚀破坏晶粒间的结合，大大降低金属的机械强度。而且金属表面往往仍是完好的，但不能经受敲击，所以是一种很危险的腐蚀。通常出现于黄铜、硬铝和一些含铬的合金钢中。不锈钢焊缝的晶间腐蚀是化学工厂的一个重大问题。 晶间腐蚀是沿着或紧靠金属的晶界发生腐蚀。腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定的金属光泽，看不出被破坏的迹象，但晶粒间结合力显著减弱，力学性能恶化。不锈钢、镍基合金、铝合金等材料都较易发生晶间腐蚀。 不锈钢的晶间腐蚀: 不锈钢在腐蚀介质作用下，在晶粒之间产生的一种腐蚀现象称为晶间腐蚀。产生晶间腐蚀的不锈钢，当受到应力作用时，即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失，这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。晶间腐蚀可以分别产生在焊接接头的热影响区、焊缝或熔合线上，在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀状腐蚀。 不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于12%。当温度升高时，碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度。因为室温时碳在奥氏体中的熔解度很小，约为0.02%～0.03%，而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值，故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬化合，在晶间形成碳化铬的化合物，如（CrFe）23C8等。但是由于铬的扩散速度较小，来不及向晶界扩散，所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部，而是来自晶界附近，结果就使晶界附近的含铬量大为减少，当晶界的铬的质量分数低到小于12%时，就形成所谓的“贫铬区”，在腐蚀介质作用下，贫铬区就会失去耐腐蚀能力，而产生晶间腐蚀。 不锈钢的晶间腐蚀 含碳量超过0.03%的不稳定的奥氏体型不锈钢（不含钛或铌的牌号），如果热处理不当则在某些环境中易产生晶间腐蚀。这些钢在425-815℃之间加热时，或者缓慢冷却通过这个温度区间时，都会产生晶间腐蚀。这样的热处理造成碳化物在晶界沉淀（敏化作用），并且造成最邻近的区域铬贫化使得这些区域对腐蚀敏感。敏化作用

氯离子腐蚀及不锈钢知识(精.选)

氯离子对热力机组的腐蚀危害极大,其腐蚀表现形式主要是破坏金 属表面的钝化膜,进而向金属晶格里面渗透,引起金属表面性质的变化. 本文分析了氯离子对金属腐蚀的机理,并针对热力系统内部氯离子的来源,提出了相应的解决措施. 岭澳核电站循环水过滤系统316L不锈钢管道点腐蚀的理论分析 316L 抋o 简隆新1 ，时建华2 （1.中广核工程有限公司，广东深圳 518124； 2.大亚湾核电运营管理有限公司，广东深圳 518124） 简单介绍了循环水旋转滤网反冲洗系统及316L不锈钢管道的使用情况， 分析了316L不锈钢的抗腐蚀性。详细介绍了点腐蚀形成的机理和影响因素，分析了316L不锈钢点腐蚀的情况，提出了对反冲洗管道可采取的防 护措施。 316L不锈钢；管道；点腐蚀 : a 316L . 316L . , a . . : 316L ; ; 1 循环水旋转滤网反冲洗系统简介 循环水过滤系统()的主要设备是旋转海水滤网，在其运行中要不断 清除滤出的污物，通过反冲洗系统来实现。反冲洗的水源与主循环水一

样引自旋转滤网后的海水水室，后经两级泵加压和中间过滤输至旋转滤网的特定部位冲洗污物，设计流速2.3m。反冲洗海水管道设计采用公称直径150（壁厚 7.11）的316L不锈钢管。输送的海水含氯量为17g，摩尔浓度为0.48，为防止回路中海生物滋生，注入次氯酸钠溶液，使循环水入口次氯酸钠的质量分数控制在1×10-6。 2 316L不锈钢管道的使用情况 系统于2000-05-17完成安装交付调试，进行单体调试及系统试运。2001年4月，1号机组管道首次出现泄漏，泄漏部位位于管道竖直段与水平段弯头焊口处，泄漏点表现为穿透性孔，孔的直径很小，但肉眼可见，管道内壁腐蚀处呈扩展状褐色锈迹，判断为典型的不锈钢点腐蚀。当时的处理措施是切除泄漏的管段，更换同材质的新管段，并在新管段底部增加了一个疏水阀，目的是在管道停运期间排空管内积水以防止腐蚀的再次发生。但在2001年9月，1号机管道又发现漏点。2001年10月电厂决定将所有反冲洗管道更换为碳钢衬胶管道。改造后运行至今未发生泄漏。 3 316L不锈钢的抗腐蚀性分析 316L不锈钢属300系列合金奥氏体不锈钢，由于铬、镍含量高，是最耐腐蚀的不锈钢之一，并具有很好的机械性能。字母“L”表示低碳（碳含量被控制在0.03%以下），以避免在临界温度范围(430～900℃)内

各种不锈钢的耐腐蚀性能

各种不锈钢的耐腐蚀性能 304 是一种通用性的不锈钢，它广泛地用于制作要求良好综合性能（耐腐蚀和成型性）的设备和机件。 301 不锈钢在形变时呈现出明显的加工硬化现象，被用于要求较高强度的各种场合。 302 不锈钢实质上就是含碳量更高的304不锈钢的变种，通过冷轧可使其获得较高的强度。 302B 是一种含硅量较高的不锈钢，它具有较高的抗高温氧化性能。 303和303Se 是分别含有硫和硒的易切削不锈钢，用于主要要求易切削和表而光浩度高的场合。303Se不锈钢也用于制作需要热镦的机件，因为在这类条件下，这种不锈钢具有良好的可热加工性。 304L 是碳含量较低的304不锈钢的变种，用于需要焊接的场合。较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少，而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀（焊接侵蚀）。 304N 是一种含氮的不锈钢，加氮是为了提高钢的强度。 305和384 不锈钢含有较高的镍，其加工硬化率低，适用于对冷成型性要求高的各种场合。 308 不锈钢用于制作焊条。 309、310、314及330 不锈钢的镍、铬含量都比较高，为的是提高钢在高温下的抗氧化性能和蠕变强度。而30S5和310S乃是309和310不锈钢的变种，所不同者只是碳含量较低，为的是使焊缝附近所析出的碳化物减至最少。330不锈钢有着特别高的抗渗碳能力和抗热震性． 316和317 型不锈钢含有铝，因而在海洋和化学工业环境中的抗点腐蚀能力大大地优于304不锈钢。其中，316型不锈钢由变种包括低碳不锈钢316L、含氮的高强度不锈钢316N以及合硫量较高的易切削不锈钢316F。 321、347及348 是分别以钛，铌加钽、铌稳定化的不锈钢，适宜作高温下使用的焊接构件。348是一种适用于核动力工业的不锈钢，对钽和钻的合量有着一定的限制。 镍与不锈钢基础知识—镍在不锈钢中的作用 镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构，从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性，所以镍被称为奥氏体形成元素。普通碳钢的晶体结构称为铁氧体，呈体心立方(BCC)结构，加入镍，促使晶体结构从体心立方(BCC) 结构转变为面心立方(FCC)结构，这种结构被称为奥氏体。然而，镍并不是唯一具有此种性质的元素。常见的奥氏体形成元素有：镍、碳、氮、锰、铜。这些元素在形成奥氏体方面的相对重要性对于预测不锈钢的晶体结构具有重要意义。目前，人们已经研究出很多公式来表述奥氏体形成元素的相对重要性，最著名的是下面的公式： 奥氏体形成能力=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu% 从这个等式可以看出：碳是一种较强的奥氏体形成元素，其形成奥氏体的能力是镍的30倍，但是它不能被添加到耐腐蚀的不锈钢中，因为在焊接后它会造成敏化腐蚀和随后的晶间腐蚀问题。氮元素形成奥氏体的能力也是镍的30倍，但是它是气体，想要不造成多孔性的问题，只能在不锈钢中添加数量有限的氮。添加锰和铜会造成炼钢过程中耐火生命减少和焊接的问题。 从镍等式中可以看出，添加锰对于形成奥氏体并不非常有效，但是添加锰可以使更多的氮溶解到不锈钢中，而氮正是一种非常强的奥氏体形成元素。在200系列的不锈钢中，正是用足够的锰和氮来代替镍形成100%的奥氏体结构，镍的含量越低，所需要加入的锰和氮数量就越高。例如在201型不锈钢中，只含有4.5%的镍，同时含有0.25%的氮。由镍等式可知这些氮在形成奥氏体的能力上相当于7.5%的镍，所以同样可以形成100%奥氏体结构。这也是200系列不锈钢的形成原理。在有些不符合标准的200系列不锈钢中，由于不能加入足够数量的锰和氮，为了形成100%的奥氏体结构，人为的减少了铬的加入量，这必然导致了不锈钢抗腐蚀能力的下降。 在不锈钢中，有两种相反的力量同时作用：铁素体形成元素不断形成铁素体，奥氏体形成元素不断形成奥氏体。最终的晶体结构取决于两类添加元素的相对数量。铬是一种铁素体形成元素，所以铬在不锈钢晶体结构的形成上和奥氏体形成元素之间是一种竞争关系。因为铁和铬都是铁素体形成元素，所以400系列不锈钢是完全铁素体不锈钢，具有磁性。在把奥氏体形成元素-镍加入到铁-铬不锈钢的过程中，随着镍成分增加，形成的奥氏体也会逐渐增加，直至所有的铁素体结构都被转变为奥氏体结构，这样就形成了300系列不锈钢。如果仅添加一半数量的镍，就会形成50%的铁素体和50%的奥氏体，这种结构被称为双相不锈钢。 400系列不锈钢是一种铁、碳合铬的合金。这种不锈钢具有马氏体结构和铁元素，因此具有正常的磁特性。400系列不锈钢具有很强的抗高温氧化能力，而且与碳钢相比，其物理特性和机械特性都有进一步的改善。大多数400系列不锈钢都可以进行热处理。

氯离子对不锈钢的腐蚀

氯离子对不锈钢的腐蚀 问题描述：对于奥氏体不锈钢在氯离子环境下的腐蚀，各种权威的书籍均有严格的要求，氯离子含量要小于25ppm，否则就会发生应力腐蚀、孔蚀、晶间腐蚀。但是事实上在工程应用中我们有很多高浓度的氯离子含量的情况下在使用奥氏体不锈钢，因些分析氯离子对不锈钢的腐蚀，采取预防措施，延长使用寿命，或合理选材。 不锈钢的腐蚀失效分析： 1、应力腐蚀失：不锈钢在含有氧的氯离子的腐蚀介质环境产生应力腐蚀。应力腐蚀失效所占的比例高达45 %左右。常用的防护措施：合理选材,选用耐应力腐蚀材料主要有高纯奥氏体铬镍钢,高硅奥氏体铬镍钢,高铬铁素体钢和铁素体—奥氏体双相钢。其中,以铁素体—奥氏体双相钢的抗应力腐蚀能力最好。控制应力：装配时,尽量减少应力集中,并使其与介质接触部分具有最小的残余应力，防止磕碰划伤,严格遵守焊接工艺规范。严格遵守操作规程：严格控制原料成分、流速、介质温度、压力、pH 值等工艺指标。在工艺条件允许的范围内添加缓蚀剂。铬镍不锈钢在溶解有氧的氯化物中使用时,应把氧的质量分数降低到1. 0 ×10 - 6 以下。实践证明,在含有氯离子质量分数为500. 0 ×10 - 6的水中,只需加入质量分数为150. 0 ×10 - 6的硝酸盐和质量分数为0. 5 ×10 - 6亚硫酸钠混合物,就可以得到良好的效果。 2、孔蚀失效及预防措施 小孔腐蚀一般在静止的介质中容易发生。蚀孔通常沿着重力方向或横向方向发展,孔蚀一旦形成,即向深处自动加速。,不锈钢表面的氧化膜在含有氯离子的水溶液中便产生了溶解，结果在基底金属上生成孔径为20μm～30μm小蚀坑这些小蚀坑便是孔蚀核。只要介质中含有一定量的氯离子,便可能使蚀核发展成蚀孔。常见预防措施：在不锈钢中加入钼、氮、硅等元素或加入这些元素的同时提高铬含量。降低氯离子在介质中的含量。加入缓蚀剂,增加钝化膜的稳定性或有利于受损钝化膜得以再钝化。采用外加阴极电流保护,抑制孔蚀。 3、点腐蚀：由于任何金属材料都不同程度的存在非金属夹杂物，这些非金属化合物，在Cl 离子的腐蚀作用下将很快形成坑点腐蚀，在闭塞电池的作用，坑外的Cl离子将向坑内迁移，而带正电荷的坑内金属离子将向坑外迁移。在不锈钢材料中，加Mo的材料比不加Mo的材料在耐点腐蚀性能方面要好，Mo含量添加的越多，耐坑点腐蚀的性能越好。 4.缝隙腐蚀 缝隙腐蚀与坑点腐蚀机理一样，是由于缝隙中存在闭塞电池的作用，导致Cl离子富集而出现的腐蚀现象。这类腐蚀一般发生在法兰垫片、搭接缝、螺栓螺帽的缝隙，以及换热管与管板孔的缝隙部位，缝隙腐蚀与缝隙中静止溶液的浓缩有很大关系，一旦有了缝隙腐蚀环境，其诱导应力腐蚀的几率是很高的。 总结 1：几种不锈钢在含氯(Cl—)水溶液中的适用条件 一、板片材料的选用 （1）注：不含气体、PH值为7(即中性)、流动的含氯水溶液。 （2）奥氏体不锈钢对硫化物(SO2 、SO3)腐蚀有一定的抗力。但是，Ni含量越高，耐蚀性将降低（因生成低熔点NiS）,可能引起硫化物应力腐蚀开裂。硫化物应力腐蚀开 裂同材料的硬度有关，奥氏体不锈钢的硬度应≤HB228；Ni-Mo或Ni–Mo–Cr合金的 硬度不限；碳素钢的硬度应≤HB225； 3）必须注意板片材料与垫片或胶粘剂的相容性。例如，应避免将含氯的垫片或胶粘剂（如氯丁橡胶或以其为溶质的胶粘剂）与不锈钢板片组配,或者将氟橡胶、聚四氟乙烯（PTFE）垫片与钛板板片组配；

不锈钢的性能与特性.

不锈钢的性能与特性 一、不锈钢的组织性能 目前已知的化学元素有100多种，在工业中常用的钢铁材料中可以遇到的化学元素约二十多种。对于人们在与腐蚀现象作长期斗争的实践而形成的不锈钢这一特殊钢系列来说，最常用的元素有十几种，除了组成钢的基本元素铁以外，对不锈钢的性能与组织影响最大的元素是：碳、铬、镍、锰、硅、钼、钛、铌、钛、锰、氮、铜、钴等。这些元素中除碳、硅、氮以外，都是化学元素周期表中位于过渡族的元素。 实际上工业上应用的不锈钢都是同时存在几种以至十几种元素的，当几种元素共存于不锈钢这一个统一体中时，它们的影响要比单独存在时复杂得多，因为在这种情况下不仅要考虑各元素自身的作用，而且要注意它们互相之间的影响，因此不锈钢的组织决定于各种元素影响的总和。 合金元素的作用—— 不锈钢含有基本金属（Base）铁和主要元素Cr、Ni，通过添加Cr、Ni以外的元素制造具有各种特性的不锈钢。 二、不锈钢的特性 1．一般特性

◆表面美观以及使用可能性多样化 ◆耐腐蚀性能好，比普通钢长久耐用 ◆耐腐蚀性好 ◆强度高，因而薄板使用的可能性大 ◆耐高温氧化及强度高，因此能够抗火灾 ◆常温加工，即容易塑性加工 ◆因为不必表面处理，所以简便、维护简单 ◆清洁，光洁度高 ◆焊接性能好 2、品质特性 2-1不锈钢的品质特性

2-2不锈钢的品质特性要求 ※各产品由于用途的不同，其加工工艺和原料的品质要求也不同。 2-3 品质要求特性微细项目 (1) 材质： ①DDQ（deep drawing quality）材：是指用于深拉（冲）用途的材料，也就是大家所说的的软料，这种材料的主要特点是延伸率较高（≧53%），硬度较低（≦170%），内部晶粒等级在7.0~8.0之间，深冲性能极佳。目前许多生产保温瓶、锅类的企业，其产品的加工比一般都比较高，SUS304 DDQ用材主要就是用于这些要求较高加工比的产品，当然加工比超过2.0的产品一般都需经过几道次的拉伸才能完成。如果原料延伸方面达不到的话，在加工深拉制品时产品极易产生裂纹、拉穿的现象，影响成品合格率，当然也就加大了厂家的成本；

不锈钢特性及氯离子腐蚀

腐蚀与不锈钢 应力腐蚀 应力腐蚀是指零件在拉应力和特定的化学介质联合作用下所产生的低应力脆性断裂现象。 应力腐蚀由残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程。应力腐蚀导致材料的断裂称为应力腐蚀断裂。 它的发生一般有以下四个特征： 一、一般存在拉应力，但实验发现压应力有时也会产生应力腐蚀。 二、对于裂纹扩展速率，应力腐蚀存在临界KISCC，即临界应力强度因子要大于KISCC，裂纹才会扩展。 三、一般应力腐蚀都属于脆性断裂。 四、应力腐蚀的裂纹扩展速率一般为10- 6～10-3 mm/min，而且存在孕育期，扩展区和瞬段区三部分 应力腐蚀机理的机理一般认为有阳极溶解和氢致开裂 晶间腐蚀 说明:局部腐蚀的一种。沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。主要由于晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在。晶间腐蚀破坏晶粒间的结合，大大降低金属的机械强度。 AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF

而且金属表面往往仍是完好的，但不能经受敲击，所以是一种很危险的腐蚀。通常出现于黄铜、硬铝和一些含铬的合金钢中。不锈钢焊缝的晶间腐蚀是化学工厂的一个重大问题。 晶间腐蚀是沿着或紧靠金属的晶界发生腐蚀。腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定的金属光泽，看不出被破坏的迹象，但晶粒间结合力显著减弱，力学性能恶化。不锈钢、镍基合金、铝合金等材料都较易发生晶间腐蚀。 AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF

不锈钢的晶间腐蚀: 不锈钢在腐蚀介质作用下，在晶粒之间产生的一种腐蚀现象称为晶间腐蚀。产生晶间腐蚀的不锈钢，当受到应力作用时，即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失，这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。晶间腐蚀可以分别产生在焊接接头的热影响区、焊缝或熔合线上，在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀状腐蚀。 不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于12%。当温度升高时，碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度。因为室温时碳在奥氏体中的熔解度很小，约为0.02%～0.03%，而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值，故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬化合，在晶间形成碳化铬的化合物，如（CrFe）23C6等。但是由于铬的扩散速度较小，来不及向晶界扩散，所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部，而是来自晶界附近，结果就使晶界附近的含铬量大为减少，当晶界的铬的质量分数低到小于12%时，就形成所谓的“贫铬区”，在腐蚀介质作用下，贫铬区就会失去耐腐蚀能力，而产生晶间腐蚀。 不锈钢的晶间腐蚀 含碳量超过0.03%的不稳定的奥氏体型不锈钢（不含钛或铌的牌 AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF

金属管道的腐蚀及防腐对策

目录 一、金属管道腐蚀的危害1 1．金属管道腐蚀程度鉴别 (2) 2. 金属管道的腐蚀及使命 (2) 3.管道腐蚀实例及分析 (5) 4.金属管道腐蚀的危害 (8) 二、金属管道腐蚀的原因 1．化学腐蚀 (8) 2．电化学腐蚀 (9) 3．其它原因 (10) 三、防腐对策 (10) 1．做好金属管道的防腐层处理 (11) 2．合理选用管材及阀件 (13) 3. 合理设计 (13) 4.精心施工，严格按规范操作 (13) 5.加强运行维护管理 (14) 6.质量控制及检验 (14) 结论 (19) 致谢 (21) 参考文献 (22)

金属管道的腐蚀及防腐对策 摘要介绍了金属管道腐蚀的危害及实例。简述了化学腐蚀、电化学腐蚀和由于安装原因造成的管道腐蚀，提出了覆盖层保护法，加强运行维护管理和精心施工，合理选用管材管件等防腐措施。 关键词：金属管道化学腐蚀电化学腐蚀防腐质量控制 一、金属管道腐蚀的危害 金属及金属管道腐蚀是一个世界性的问题。用于建筑设备配管的金属管道由于直接接触各种易产生腐蚀的介质，其腐蚀问题尤为突出。建筑设备配管的金属管道按材质分主要有钢管（含镀锌钢管）、铸铁管、不锈钢管、铜管、铝管等，按用途分有生活、生产的冷、热给水管、蒸汽及其它气体、污废水排水、凝结水、消防给水管等。因钢管的用量最大、最容易腐蚀，本文将予以重点讨论。 1.1 金属管道腐蚀程度的鉴别方法可用表1 来表述（指安装前内外壁检查）。 1.2 金属管道的腐蚀及其使用寿命 腐蚀将严重影响金属管道使用寿命。随着时间的推移，金属管道的腐蚀是不可避免的。即使做了防腐涂层，其涂层也会逐渐老化而丧失其防腐蚀性能。金属管道的腐蚀有多方面因素，主要原因可用表2 来表述。

不同腐蚀环境下不锈钢的特点与选用

不同腐蚀环境下不锈钢的特点与选用不锈钢是石油、化工、化肥、食品、国防、餐具、合成纤维和石油提炼等工业行业中广泛使用的金属材，而许多容器、管道、阀门、泵、等一般都因与各种腐蚀性介质接触遭受腐蚀而报废。据统计，全世界每年因腐蚀而报废的钢材约占钢材年产量的1／4。而不锈钢的产量占钢铁总产量的1％。因此，材料受到腐蚀而失效是当今材料研究与发展中的三大主要问题之一。 不锈钢是指具有抗腐蚀性能的一类钢种。 通常所说的不锈钢是不锈钢与耐酸钢的总称。 不锈钢不一定耐酸，但耐酸钢同时又是不锈钢。 所谓不锈钢是指能抵抗大气及弱腐蚀介质腐蚀的钢种。腐蚀速度＜0．01mm／年者为完全耐腐蚀钢，速度＜0.1mm／年者为耐蚀钢。所谓的耐酸钢是指在各种强腐蚀介质中能耐酸的钢．腐蚀速度＜0.1mm／年者为完全耐蚀，腐蚀速度＜1mm／年者为耐蚀。因此．不锈钢并不是不腐蚀、只不过腐蚀速度较慢而已、绝对不被腐蚀的钢是不存在的。 值得注意的是在同一介质中．不同种类的不锈钢腐蚀速度大不相同而同一种不锈钢在不同的介质中腐蚀行为也大不一样。例如．Ni-Cr不锈钢在氧化性介质中的耐蚀性很好．但在非氧化介质中(如盐酸）的耐蚀性就不好了。因此掌握各类不锈钢的特点、对于正确选择和使用不锈钢是很重要的。 不锈钢不仅要耐蚀，还要承受或传递载荷，因此还需要具有较好的力学性能。不锈钢一般以板、管等型材加工成构件或零件，因此．要有良好的切削加工性能和良好的焊接性能。 不锈钢按典型组织分为：铁素体（F）型不锈钢；马氏体〔M)型不锈钢；奥氏体（A）型不锈钢；奥氏体-铁素体（A-F）双相型不锈钢；沉淀硬化型不锈钢。 一、金属腐蚀 （一）金属的腐蚀过程 在外界介质的作用下使金属逐渐受到破坏的现象称为腐蚀。腐蚀基本上有两种形式．化学腐蚀和电化学腐蚀。在生产实际中遇到的腐蚀主要是电化学腐蚀，化学腐蚀中不产生电流，巨在腐蚀过程中形成某种腐蚀产物。这种腐蚀产物一般都覆盖在金属表面上形成一层膜，使金属与介质隔离开来。 如果这层化学生成物是稳定、致密、完整并同金属表层牢固结合的，则将大大减轻甚至可以防止腐蚀的进一步发展，对金属起保护作用。形成保护膜的过程称为钝化。例如，生成SiO2、Al2O3、Cr2O3等氧化膜，这些氧化膜结构致密、完整、无疏松、无裂纹且不易剥落，可起

不锈钢管道腐蚀的种类

在众多的工业用途中，不锈钢都能提供令人满意的耐腐蚀性能。根据使用经验来看，除机械失效外，不锈钢腐蚀主要表现在：不锈钢的一种严重的腐蚀形式是局部腐蚀（即应力腐蚀开裂、点腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀疲劳以及缝隙腐蚀）。这些局部腐蚀所导致的失效事例几乎占失效事例的一半以上。事实上，很多失效事故是可以通过合理选材而予以避免的。 1.应力腐蚀开裂（SCC）：是指承受应力的合金在腐蚀性环境 中由于裂纹的狂战而护生失效的一种通用术语。盈利腐蚀开裂具有脆性断口形貌，但他也可能发生于热性高的材料中。发生应力腐蚀开裂的必要条件是要有拉应力（不论是残余应力还是外加应力，或者两者兼而有之）和特定的腐蚀介质存在。形纹的形成和扩展大致与拉应力方向垂直。 这个导致应力腐蚀开裂的应力值，要比没有腐蚀介质存在时材料断裂所需要的应力值小得多。在微观上，应力腐蚀开裂扩展至其一深度时（此处，承受载荷的材料断面上的应力达到它在空气中的断裂应力），则材料就按正常的裂纹（在韧性材料中，通常是通过纤维缺陷的聚合）而断开。 因此，由于应力腐蚀开裂而失效的零件的断面，将包含有应力腐蚀开裂的特征区域以及与已微缺陷的聚合相联系的“韧窝”区域。 2.点腐蚀：是一种导致腐蚀的局部腐蚀形式。 3.晶间腐蚀：晶粒间界是结晶学取向不同的晶粒间紊乱错合

的界城，因而，他们是钢中各种溶质元素偏析或金属化合物（入碳化合物）沉淀析出的有利区域。因此，在某些腐蚀介质中，晶粒间界可能先行被腐蚀乃是不足为奇的。这种类型的腐蚀被称为晶间腐蚀，大多数的金属和合金在特定的腐蚀介质中都有可能呈现晶间腐蚀。 4.缝隙腐蚀：是局部腐蚀的一种形式，它可能发生于溶液停 滞的缝隙之中或屏蔽的表面内。这样的缝隙可以在金属与金属或金属与非金属的结合处形成，例如，在与柳钉、螺栓、垫片、阀座、松动的表面沉积物以及海生物想接触之处形成。 5.全面腐蚀：是用来描述在整个合金表面上以比较均匀的方 式所发生的腐蚀现象的术语。当发生全面腐蚀时，材料由于腐蚀而逐渐变薄，甚至材料腐蚀失效。不锈钢在强酸和强碱中可能呈现全面腐蚀。全面腐蚀所引起的失效问题并不怎么令人担心，因为，这种腐蚀通常可以通过简单的浸泡试验或查阅腐蚀方面的文献资料而预测它。

氯离子对不锈钢腐蚀原理

氯离子对不锈钢有多种腐蚀 1对钝化膜的破坏 目前有几种理论，比较权威： 1>成相膜理论：Cl-半径小，穿透能力强，容易穿透氧化膜内极小的孔隙，到达金属表面，并与金属相互作用形成了可溶性的化合物，使氧化膜的结构发生变化。 2>吸附理论：Cl-有很强的可被金属吸附的能力，优先被金属吸附，并从金属表面把氧排掉，氯离子和氧子争夺金属表面上的吸附点，甚至可以取代吸附中的钝化离子与金属形成氯化物,氯化物与金属表面的吸附并不稳定,形成了可溶性物质,这样导致了腐蚀的加速 2孔蚀（点蚀）孔蚀失效机理 在压力容器表面的局部地区,出现向深处腐蚀的小孔,其余地区不腐蚀或腐蚀轻微,这种腐蚀形态称为小孔腐蚀(也称点蚀)。点蚀一般在静止的介质中容易发生。具有自钝化特性的金属在含有氯离子的介质中, 经常发生孔蚀。蚀孔通常沿着重力方向或横向方向发展,孔蚀一旦形成,具有深挖的动力,即向深处自动加速。 含有氯离子的水溶液中,不锈钢表面的氧化膜便产生了溶解,其原因是由于氯离子能优先有选择地吸附在氧化膜上,把氧原子排掉,然后和氧化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物,结果在基底金属上生成孔径为20μm ～30μm小蚀坑,这些小蚀坑便是孔蚀核。在外加阳极极化条件下,只要介质中含有一定量的氯离子,便可能使蚀核发展成蚀孔。在自然条件下的腐蚀,含氯离子的介质中含有氧或阳离子氧或阳离子氧化剂时,能促使蚀核长大成蚀孔。氧化剂能促进阳极极化过程,使金属的腐蚀电位上升至孔蚀临界电位以上。蚀孔内的金属表面处于活化状态电位较负,蚀孔外的金属表面处于钝化状态,电位较正,于是孔内和孔外构成一个活态———钝态微电偶腐蚀电池,电池具有大阴极小阳极面积比结构,阳极电流密度很大,蚀孔加深很快,孔外金属表面同时受到阴极保护,可继续维持钝化状态。孔内主要发生阳极溶解: Fe →Fe2+ + 2e , Cr →Cr3 + + 3e , Ni →Ni2 + + 2e。 介质呈中性或弱碱性时,孔外的主要反应为: O2 + H2O + 2e →2OH-。 由于阴、阳两极彼此分离,二次腐蚀产物将在孔口形成,没有多大的保护作用。孔内介质相对于孔外介质呈滞流状态,溶解的金属阳离子不易往外扩,溶解氧也不易扩散进来。由于孔内金属阳离子浓度增加,氯离子迁入以维持电中性,这样就使孔内形成金属氯化物的浓溶液,这种浓溶液可使孔内金属表面继续维持活化状态。又由于氯化物水解的结果,孔内介质酸度增加,使阳极溶解加快,蚀孔进一步发展,孔口介质的pH值逐渐升高,水中的可溶性盐将转化为沉淀物,结果锈层、垢层一起在孔口沉积形成一个闭塞电池。闭塞电池形成后 ,孔内、外物质交换更加困难,孔内金属氯化物更加浓缩,氯化物水解使介质酸度进一步增加,酸度的增加将使阳极溶解速度进一步加快,蚀孔的高速度深化,可把金属断面蚀穿。这种由闭塞电路引起的孔内酸化从而加速腐蚀的作用称为自催化酸化作用。影响孔蚀的因素很多,金属或合金的性质、表面状态,介质的性质、pH值、温度等都是影响孔蚀的主要因素。大多数的孔蚀都是在含有氯离子或氯化物的介质中发生的。有自钝化特性的金属孔蚀的敏感性较高,钝化能力越强,则敏感性越高。 奥氏体不锈钢最怕氯离子. 因为CL-能在奥氏体的晶间与不锈钢中的Cr,生成络化物在晶间上造成贫铬区使不锈钢在晶间率先发生腐蚀破坏这就是晶间腐蚀所以有cl-的场合不能用奥

氯离子对不锈钢腐蚀的机理

氯离子对不锈钢腐蚀的机理 在化工生产中,腐蚀在压力容器使用过程中普遍发生,是导致压力容器产生各种缺陷的主要因素之一。普通钢材的耐腐蚀性能较差,不锈钢则具有优良的机械性能和良好的耐腐蚀性能。Cr 和Ni 是不锈钢获得耐腐蚀性能最主要的合金元素。Cr 和Ni 使不锈钢在氧化性介质中生成一层十分致密的氧化膜,使不锈钢钝化,降低了不锈钢在氧化性介质中的腐蚀速度,使不锈钢的耐腐蚀性能提高。氯离子的活化作用对不锈钢氧化膜的建立和破坏均起着重要作用。虽然至今人们对氯离子如何使钝化金属转变为活化状态的机理还没有定论,但 大致可分为2 种观点。 成相膜理论的观点认为,由于氯离子半径小,穿透能力强,故它最容易穿透氧化膜内极小的孔隙,到达金属表面,并与金属相互作用形成了可溶性化合物,使氧化膜的结构发生变化,金属产生腐蚀。 吸附理论则认为,氯离子破坏氧化膜的根本原因是由于氯离子有很强的可被金属吸附的能力,它们优先被金属吸附,并从金属表面把氧排掉。因为氧决定着金属的钝化状态,氯离子和氧争夺金属表面上的吸附点,甚至可以取代吸附中的钝化离子与金属形成氯化物,氯化物与金属表面的吸附并不稳定,形成了可溶性物质,这样 导致了腐蚀的加速。 电化学方法研究不锈钢钝化状态的结果表明,氯离子对金属表面的活化作用只出现在一定的范围内,存在着1 个特定的电位值,在此电位下,不锈钢开始活化。这个电位便是膜的击穿电位,击穿电位越大,金属的钝态越 稳定。因此,可以通过击穿电位值来衡量不锈钢钝化状态的稳定性以及在各种介质中的耐腐蚀能力。 2 应力腐蚀失效及防护措施 2. 1 应力腐蚀失效机理 其中在压力容器的腐蚀失效中,应力腐蚀失效所占的比例高达45 %左右。因此,研究不锈钢制压力容器的应力腐蚀失效显得尤为重要。所谓应力腐蚀,就是在拉伸应力和腐蚀介质的联合作用下而引起的低应力脆性断 裂。应力腐蚀一般都是在特定条件下产生: ①只有在拉应力的作用下。 ②产生应力腐蚀的环境总存在特定的腐蚀介质,不锈钢在含有氧的氯离子的腐蚀介质及H2SO4 、H2S 溶 液中才容易发生应力腐蚀。 ③一般在合金、碳钢中易发生应力腐蚀。研究表明,应力腐蚀裂纹的产生主要与氯离子的浓度和温度有关。 压力容器的应力来源: ①外载荷引起的容器外表面的拉应力。 ②压力容器在制造过程中产生的各种残余应力,如装配过程中产生的装配残余应力,制造过程中产生的焊接残余应力。在化工生产中,压力容器所接触的介质是多种多样的,很多介质中含有氯离子,在这些条件下,压力容器就发生应力腐蚀失效。铬镍不锈钢在含有氧的氯离子的水溶液中,首先在金属表面形成了一层氧化膜,它阻止了腐蚀的进行,使不锈钢钝化。由于压力容器本身的拉应力和保护膜增厚带来的附加应力,使局部地区的保护膜破裂,破裂处的基体金属直接暴露在腐蚀介质中,该处的电极电位比保护膜完整的部分低,形成了微电池的阳极,产生阳极溶解。因为阳极小、阴极大,所以阳极溶解速度很大,腐蚀到一定程度后,又形成新的保护膜,但在拉应力的作用下又可重新破坏,发生新的阳极溶解。在这种保护膜反复形成和反复破裂过程中,就会使某些局部地区的腐蚀加深,最后形成孔洞,而孔洞的存在又造成应力集中,更加速了孔洞表面的塑性变形和保护膜的破裂。这种拉应力与腐蚀介质的共同作用便形成了应力腐蚀裂纹。 2. 2 应力腐蚀失效的防护措施 控制应力腐蚀失效的方法,从内因入手,合理选材,从外因入手,控制应力、控制介质或控制电位等。实际情况 千变万化,可按实际情况具体使用。 （1）选用耐应力腐蚀材料 近年来发展了多种耐应力腐蚀的不锈钢,主要有高纯奥氏体铬镍钢,高硅奥氏体铬镍钢,高铬铁素体钢和铁素

不锈钢常用表面处理方法

不锈钢常用表面处理方法 ： 不锈钢具有独特的强度、较高的耐磨性、优越的防腐性能及不易生锈 等优良的特性。故 广泛应用于化工行业，食品机械，机电行业，环保行业，家用电器行业及家庭装 潢，精饰行 业，给予人们以华丽高贵的感觉。 不锈钢的应用发展前景会越来越广， 技 术发展程度。 1 不锈钢常用表面处理方法 1.1 不锈钢品种简介 1.1.1 不锈钢主要成分：一般含有鉻 1.1.2 常见不锈钢：有鉻不锈钢，含 12%。 1.1.3 从不锈钢金相组织结构分类：有奥氏体不锈钢,例如： 1Cr18Ni9Ti , 1Cr18Ni11Nb , Cr18Mn8Ni5。马氏体不锈钢，例如： Cr17, Cr28等。一般称为非磁性不锈钢和带有磁性不 锈钢。 1.2 常见不锈钢表面处理方法 常用不锈钢表面处理技术有以下几种处理方法： ①表面本色白化处理； ②表面镜面光亮 处理；③表面着色处理。 1.2.1 表面本色白化处理：不锈钢在加工过程中,经过卷板、扎边、焊接或者经过人工 表面火烤加温处理，产生黑色氧化皮。这种坚硬的灰黑色氧化皮主要是 NiCr2O4和NiF 二种 EO4成分，以前一般采用氢氟酸和硝酸进行强腐蚀方法去除。 但这种方法成本大，污染环境， 对人体有害,腐蚀性较大,逐渐被淘汰。目前对氧化皮处理方法主要有二种： ⑴喷砂 （丸 ）法：主要是采用喷微玻璃珠的方法,除去表面的黑色氧化皮。 ⑵化学法： 使用一种无污染的酸洗钝化膏和常温无毒害的带有无机添加剂的清洗液进行 浸洗。 从而达到不锈钢本色的白化处理目的。 处理好后基本上看上去是一无光的色泽。 这种 方法对大型、复杂产品较适用。 1.2.2 不锈钢表面镜面光亮处理方法：根据不锈钢产品的复杂程度和用户要求情况不同 可分别采用机械抛光、化学抛光、电化学抛光等方法来达到镜面光泽。 1.2.3 表面着色处理： 不锈钢着色不仅赋予不锈钢制品各种颜色,增加产品的花色品种, 而且提高产品耐磨性和耐腐蚀性。不锈钢着色方法有如下几种： ⑴化学氧化着色法； ⑵电化学氧化着色法； ⑶离子沉积氧化物着色法； ⑷高温氧化着色法； ⑸气相裂解着色法。 各种方法简单概况如下： ⑴化学氧化着色法：就是在特定溶液中，通过化学氧化形成膜的颜色，有重铬酸盐法、 混合钠盐法、硫化法、酸性氧化法和碱性氧化法。一般“茵科法” （INCO ）使用较多，不过要 想保证一批产品色泽一致的话,必须用参比电极来控制。 ⑵电化学着色法：是在特定溶液中，通过电化学氧化形成膜的颜色。 ⑶离子沉积氧化物着色法化学法：就是将不锈钢工件放在真空镀膜机中进行真空蒸发 镀。例如：镀钛金的手表壳、手表带,一般是金黄色。这种方法适用于大批量产品加工。因 为投资大,成本高,小批量产品不合算。 ⑷高温氧化着色法： 是在特定的熔盐中， 浸入工件保持在一定的工艺参数， 使工件形成 一定厚度氧化膜，而呈现出各种不同色泽。 ⑸气相裂解着色法：较为复杂，在工业中应用较少。 1.3 处理方法选用 但不锈钢的应用发展很大程度上决定它的表面处理 （Cr ）、镍（Ni ）、钼（Mo ）、钛（Ti ）等优质金属元素。 Cr > 12%以上；镍鉻不锈钢，含 Cr > 18%,含Ni >

不锈钢管道点腐蚀的理论分析

不锈钢管道点腐蚀的理论分析 1 循环水旋转滤网反冲洗系统简介 循环水过滤系统(CFI)的主要设备是旋转海水滤网，在其运行中要不断清除滤出的污物，通过反冲洗系统来实现。反冲洗的水源与主循环水一样引自旋转滤网后的海水水室，后经两级泵加压和中间过滤输至旋转滤网的特定部位冲洗污物，设计流速2.3m/s。反冲洗海水管道设计采用公称直径150mm(壁厚7.11mm)的316L不锈钢管。输送的海水含氯量为17g/L，摩尔浓度为0.48mol/L，为防止回路中海生物滋生，注入次氯酸钠溶液，使循环水入口次氯酸钠的质量分数控制在1×10-6。 2 316L不锈钢管道的使用情况 CFI系统于2000-05-17完成安装交付调试，进行单体调试及系统试运。2001年4月，1号机组管道首次出现泄漏，泄漏部位位于管道竖直段与水平段弯头焊口处，泄漏点表现为穿透性孔，孔的直径很小，但肉眼可见，管道内壁腐蚀处呈扩展状褐色锈迹，判断为典型的不锈钢点腐蚀。当时的处理措施是切除泄漏的管段，更换同材质的新管段，并在新管段底部增加了一个疏水阀，目的是在管道停运期间排空管内积水以防止腐蚀的再次发生。但在2001年9月，1号机管道又发现漏点。2001年10月电厂决定将所有反冲洗管道更换为碳钢衬胶管道。改造后运行至今未发生泄漏。 3 316L不锈钢的抗腐蚀性分析 316L不锈钢属300系列Fe-Cr-Ni合金奥氏体不锈钢，由于铬、镍含量高，是最耐腐蚀的不锈钢之一，并具有很好的机械性能。字母“L”表示低碳(碳含量被控制在0.03%以下)，以避免在临界温度范围(430～900℃)内碳化铬的晶界沉淀，在焊后提供特别好的耐蚀性。但316L不锈钢抗氯离子点腐蚀的能力较差。

不锈钢的耐腐蚀性能

所有金属都和大气中的氧气进行反应，在表面形成氧化膜。不幸的是，在普通碳钢上形成的氧化铁继续进行氧化，使锈蚀不断扩大，最终形成孔洞。可以利用油漆或耐氧化的金属（例如，锌，镍和铬）进行电镀来保证碳钢表面，但是，正如人们所知道的那样，这种保护仅是一种薄膜。如果保护层被破坏，下面的钢便开始锈蚀。 不锈钢的耐腐蚀性取决于铬，但是因为铬是钢的组成部分之一，所以保护方法不尽相同。 在铬的添加量达到10．5％时，钢的耐大气腐蚀性能显著增加，但铬含量更高时，尽管仍可提高耐腐蚀性，但不明显。原因是用铬对钢进行合金化处理时，把表面氧化物的类型改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物。这种紧密粘附的富铬氧化物保护表面，防止进一步地氧化。这种氧化层极薄，透过它可以看到钢表面的自然光泽，使不锈钢具有独特的表面。而且，如果损坏了表层，所暴露出的钢表面会和大气反应进行自我修理，重新形成这种氧化物"钝化膜"，继续起保护作用。 因此，所有的不锈钢元素都具有一种共同的特性，即铬含量均在10．5％以上。 普通碳钢与大气中氧，在金属表面形成过氧化膜，然后继续进行氧化，使锈蚀不断扩大，形成“千层糕”式的腐蚀物，直至烂穿。不锈钢的不锈性与钢中铬含量有光。钢中铬含量达到12%时，与大气接触，在不锈钢表面产生一层钝化膜（Cr2O3），它是致密的富铬氧化物，有效

地保护着不锈钢表面，特别是能防止进一步再氧化。这种氧化膜极薄（只有几个微米），头各国它可以看到钢表面的自然光泽，使不惜刚既有独特的表面。若表面钝化膜一旦被破坏，钢中的铬与大气中的氧心生成钝化膜，继续起保护作用。 不锈钢遇到特殊环境，也会出现某些局部腐蚀，如孔蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、电偶腐蚀等。为了克服这些腐蚀，在钢中分别加入了钼、氮、钛或铌等元素，并研制出了低碳、超低碳、双相不锈钢等新品种，提高不锈钢的耐腐性。 不锈钢的耐腐蚀性能一般随铬含量的增加而提高。其基本原理是，当钢中有足够的铬时，在钢的表面形成非常薄的至密的氧化膜，它可以防止进一步的氧化或义腐蚀。氧化性的环境可以强化这种膜，而还原性环境则必然破坏这种膜，造成钢的腐蚀。 （一）在各种环境中的耐腐蚀性能 1.大气腐蚀 不锈钢耐大气腐蚀基本上是随大气中的氯化物的含量而变化的。因此，靠近海洋或其他氯化物污染源对不锈钢的腐蚀是极为重要的。一定量的雨水，只有对钢表面的氯化物浓度起作用时才是重要的。 农村环境 1Cr13、1Cr17和奥氏体型不锈钢可以适应各种用途，其外观上不会有显著的改变。因此，在农村暴露使用的不锈钢可以根据价格，市场供应情况，力学性能、制作加工性能和外观来选择。

不锈钢的种类及特性

不锈钢的耐腐蚀性及其种类 1.腐蚀的种类和定义 在众多的工业用途中，不锈钢都能提供今人满意的耐蚀性能。根据使用的经验来看，除机械失效外，不锈钢的腐蚀主要表现在：不锈钢的一种严重的腐蚀形式是局部腐蚀（亦即应力腐蚀开裂、点腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀疲劳以及缝隙腐蚀）。这些局部腐蚀所导致的失效事例几乎占失效事例的一半以上。事实上，很多失效事故是可以通过合理的选材而予以避免的。 应力腐蚀开裂（SCC）：是指承受应力的合金在腐蚀性环境中由于烈纹的扩展而互生失效的一种通用术语。应力腐蚀开裂具有脆性断口形貌，但它也可能发生于韧性高的材料中。发生应力腐蚀开裂的必要条件是要有拉应力（不论是残余应力还是外加应力，或者两者兼而有之）和特定的腐蚀介质存在。型纹的形成和扩展大致与拉应力方向垂直。这个导致应力腐蚀开裂的应力值，要比没有腐蚀介质存在时材料断裂所需要的应力值小得多。在微观上，穿过晶粒的裂纹称为穿晶裂纹，而沿晶界扩图的裂纹称为沿晶裂纹，当应力腐蚀开裂扩展至其一深度时（此处，承受载荷的材料断面上的应力达到它在空气中的断裂应力），则材料就按正常的裂纹（在韧性材料中，通常是通过显微缺陷的聚合）而断开。因此，由于应力腐蚀开裂而失效的零件的断面，将包含有应力腐蚀开裂的特征区域以及与已微缺陷的聚合相联系的“韧窝”区域。 点腐蚀：是一种导致腐蚀的局部腐蚀形式。 晶间腐蚀：晶粒间界是结晶学取向不同的晶粒间紊乱错合的界城，因而，它们是钢中各种溶质元素偏析或金属化合物（如碳化物和δ相）沉淀析出的有利区城。因此，在某些腐蚀介质中，晶粒间界可能先行被腐蚀乃是不足为奇的。这种类型的腐蚀被称为晶间腐蚀，大多数的金属和合金在特定的腐蚀介质中都可能呈现晶间腐蚀。 缝隙腐蚀：是局部腐蚀的一种形式，它可能发全于溶液停滞的缝隙之中或屏蔽的表面内。这样的缝隙可以在金属与金属或金属与非金属的接合处形成，例如，在与铆钉、螺栓、垫片、阀座、松动的表面沉积物以及海生物相接烛之处形成。 全面腐蚀：是用来描述在整个合金表面上以比较均勺的方式所发生的腐蚀现象的术语。当发生全面腐蚀时，村料由于腐蚀而逐渐变薄，甚至材料腐蚀失效。不锈钢在强酸和强碱中可能呈现全面腐蚀。全面腐蚀所引起的失效问题并不怎么令人担心，因为，这种腐蚀通常可以通过简单的浸泡试验或查阅腐蚀方面的文献资料而预测它。 1.不锈钢的定义 在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢，不锈钢是具有美观的表面和耐腐蚀性能好，不必经过镀色等表面处理，而发挥不锈钢所固有的表面性能,使用于多方面的钢铁的一种，通常称为不锈钢。代表性能的有13铬钢，18-铬镍钢等高合金钢。