氯離子對不銹鋼的腐蝕

1、.氯離子對不銹鋼的腐蝕 問題描述：對于奧氏體不銹鋼在氯離子環(huán)境下的腐蝕，各種權威的書籍均有嚴格的要求，氯離子含量要小于25ppm，否則就會發(fā)生應力腐蝕、孔蝕、晶間腐蝕。但是事實上在工程應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，因些分析氯離子對不銹鋼的腐蝕，采取預防措施，延長使用壽命，或合理選材。不銹鋼的腐蝕失效分析： 1、應力腐蝕失：不銹鋼在含有氧的氯離子的腐蝕介質環(huán)境產(chǎn)生應力腐蝕。應力腐蝕失效所占的比例高達45%左右。常用的防護措施：合理選材,選用耐應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,以鐵素體奧氏體雙相鋼的抗應力腐

2、蝕能力最好?？刂茟Γ貉b配時,盡量減少應力集中,并使其與介質接觸部分具有最小的殘余應力，防止磕碰劃傷,嚴格遵守焊接工藝規(guī)范。嚴格遵守操作規(guī)程：嚴格控制原料成分、流速、介質溫度、壓力、pH值等工藝指標。在工藝條件允許的范圍內添加緩蝕劑。鉻鎳不銹鋼在溶解有氧的氯化物中使用時,應把氧的質量分數(shù)降低到1.010-6以下。實踐證明,在含有氯離子質量分數(shù)為500.010-6的水中,只需加入質量分數(shù)為150.010-6的硝酸鹽和質量分數(shù)為0.510-6亞硫酸鈉混合物,就可以得到良好的效果。2、孔蝕失效及預防措施小孔腐蝕一般在靜止的介質中容易發(fā)生。蝕孔通常沿著重力方向或橫向方向發(fā)展,孔蝕一旦形成,即向深處自動

3、加速。,不銹鋼表面的氧化膜在含有氯離子的水溶液中便產(chǎn)生了溶解，結果在基底金屬上生成孔徑為20m30m小蝕坑這些小蝕坑便是孔蝕核。只要介質中含有一定量的氯離子,便可能使蝕核發(fā)展成蝕孔。常見預防措施：在不銹鋼中加入鉬、氮、硅等元素或加入這些元素的同時提高鉻含量。降低氯離子在介質中的含量。加入緩蝕劑,增加鈍化膜的穩(wěn)定性或有利于受損鈍化膜得以再鈍化。采用外加陰極電流保護,抑制孔蝕。3、點腐蝕：由于任何金屬材料都不同程度的存在非金屬夾雜物，這些非金屬化合物，在Cl離子的腐蝕作用下將很快形成坑點腐蝕，在閉塞電池的作用，坑外的Cl離子將向坑內遷移，而帶正電荷的坑內金屬離子將向坑外遷移。在不銹鋼材料中，加Mo

4、的材料比不加Mo的材料在耐點腐蝕性能方面要好，Mo含量添加的越多，耐坑點腐蝕的性能越好。4.縫隙腐蝕縫隙腐蝕與坑點腐蝕機理一樣，是由于縫隙中存在閉塞電池的作用，導致Cl離子富集而出現(xiàn)的腐蝕現(xiàn)象。這類腐蝕一般發(fā)生在法蘭墊片、搭接縫、螺栓螺帽的 縫隙，以及換熱管與管板孔的縫隙部位，縫隙腐蝕與縫隙中靜止溶液的濃縮有很大關系，一旦有了縫隙腐蝕環(huán)境，其誘導應力腐蝕的幾率是很高的?？偨Y 1：幾種不銹鋼在含氯(Cl)水溶液中的適用條件一、板片材料的選用（1） 注：不含氣體、PH值為7(即中性)、流動的含氯水溶液。（2） 奧氏體不銹鋼對硫化物(SO2、SO3)腐蝕有一定的抗力。但是，Ni含量越高，耐蝕性將降低

5、（因生成低熔點NiS）,可能引起硫化物應力腐蝕開裂。硫化物應力腐蝕開裂同材料的硬度有關，奧氏體不銹鋼的硬度應HB228；Ni-Mo或NiMoCr合金的硬度不限；碳素鋼的硬度應HB225；3）必須注意板片材料與墊片或膠粘劑的相容性。例如，應避免將含氯的墊片或膠粘劑（如氯丁橡膠或以其為溶質的膠粘劑）與不銹鋼板片組配,或者將氟橡膠、聚四氟乙烯（PTFE）墊片與鈦板板片組配；二、板片常用材料的特點及適用條件 1）304型不銹鋼這是最廉價、最廣泛使用的奧氏體不銹鋼（如食品、化工、原子能等工業(yè)設備）。適用于一般的有機和無機介質。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

6、酸、氨水和醇類。在硫酸和鹽酸中的耐蝕性差；尤其對含氯介質(如冷卻水)引起的縫隙腐蝕最敏感。在含氯水溶液中的適用條件,見表1-34。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和無機介質。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中的耐蝕性比304型好,完全可以替代304型,

7、見表1-34。PRE為25。 （4）316L型不銹鋼)S9M： 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型使用壽命更長的工況。由于C、Mo、Ni元素的含量比316型稍高，故耐縫隙腐蝕、點蝕和應力腐蝕的性能更好。PRE為30。（6）AISI904L或SUS890L型不銹鋼這是一種兼顧了價格與耐蝕性的高性價比的奧氏體不銹鋼，其耐蝕性比以上幾種材料好,特別適合一般的硫酸、磷酸等酸類和鹵化物（含Cl、F）。由于Cr、Ni、Mo含量較高，故具有良好的耐應力腐蝕、點蝕和縫隙腐蝕性

8、能。在含氯介質中的適用條件,見表1-34。PRE為36。7）Avesta254SMO高級不銹鋼這是一種通過提高Mo含量對316型進行了改進的超低碳高級不銹鋼，具有優(yōu)良的耐氯化物點蝕和縫隙腐蝕性能，適用于不能用316型的含鹽水、無機酸等介質。在含氯介質中的適用條件,見表5-11。PRE為47。（8）Avesta654SMO高級不銹鋼 這是一種Cr、Ni、Mo、N含量均高于254SMO的超低碳高級不銹鋼,耐氯化物腐蝕的性能比254SMO更好,可用于冷的海水。PRE為64。（9）RS-2（OCr20Ni26Mo3Cu3Si2Nb）不銹鋼; 這是一種國產(chǎn)的CrNiMo-Cu不銹鋼。耐點蝕和縫隙腐蝕的性

9、能相當于316型，而耐應力腐蝕的性能更好可用于80以下的濃硫酸（濃度9098），年腐蝕率0.04mm/a。PRE為29。（10）Incoloy825(S), 這是一種Ni（40）Cr（22）Mo（3）高級不銹鋼。Incoloy是theInternationalNickelCo.公司的注冊商標。適用于低溫下各種濃度的硫酸；在濃度為5070的苛性堿（如NaOH）溶液中,具有良好的耐蝕性,不產(chǎn)生應力腐蝕開裂。但是,對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32三、幾種國外耐蝕合金的新品種（1）31合金：由904L改進后的（提高Mo、N含量）、標準的6Mo高

10、級不銹鋼(31Ni-27Cr-6.5Mo-32Fe)。在許多介質中的耐蝕性比904L更好；在濃度2080、溫度60100的硫酸中,耐蝕性能甚至超過C-276。PRE為34。 （2）33合金：一種完全奧氏體化的鉻基高級不銹鋼，其耐蝕性可與Inconel625等一些Ni-Cr-Mo合金媲美。在酸性和堿性介質(包括硝酸、硝酸與氫氟酸的混合物)中，具有良好的耐局部腐蝕和應力腐蝕開裂的性能；在濃硝酸中的耐蝕性比304L好得多。例如,適用于濃度大于9699、溫度150、氧化硫含量小于200mg/L的硫酸；熱的海水；濃度50、沸騰的強腐蝕性溶液；濃度85、溫度150的磷酸等。但是,不適用于還原性介質(如稀硫

11、酸等)。價格與C-276相差不多。PRE為50。 （3）C-2000合金：一種二十世紀90年代研發(fā)的鎳基合金,價格與C-276相近,是以上材料耐腐蝕性能最好者之一。在中等濃度以下的硫酸、稀鹽酸和沸騰溫度下,濃度50的磷酸,以及熱的氯化物等介質中，其耐蝕性比C-276和C-2更好,有取代C-22合金的趨勢。但是,對于濃度70的硫酸,耐蝕性不如C-276。PRE為76 （4）59合金：化學成分與C-2000比較,除了Ni含量稍高(59),且低Fe,無Cu、W外,其余基本上相同。這是目前鎳基合金中耐蝕性、熱穩(wěn)定性、可沖壓性和可焊性最好的一種材料,自1990年商業(yè)化以來,已廣泛用于硫酸、鹽酸、氫氟酸以

12、及含氯、含氧、低pH值的許多介質。PRE為76,與C-2000相同?？偨Y2： 不銹鋼在含氯離子介質中的適用范圍最高溫度2550607580100120130氯離子量(mg/L)10304304304304 3043043043162530430430430430431631631640304304304304316316316904L50304304304316316316316904L75304304316316316316316904L80304316316316316316316904L100304316316316316316904L254120316316316316316904L904L254130316316316316316904L254254150316316316316316254254254180316316316316904L254254TA1250316316316904L254254254TA13L254254254254TA1400316904L254254254254TA1TA1500904L904L254254254TA1TA1TA1750904L254254254TA1TA1TA1TA11000