耐氯離子換熱器選材

油田污水換熱器選材參考目錄三、選材參考因素 2熱導(dǎo)率 2抗腐蝕性能 4腐蝕極其特點(diǎn) 4腐蝕分類 4腐蝕評(píng)價(jià)方法 6幾種合金的耐Cl—腐蝕性能 7四、結(jié)論 17五、原材料參考價(jià)格 18重點(diǎn)內(nèi)容：1、各種金屬及合金的熱導(dǎo)率數(shù)據(jù)。2、腐蝕的基礎(chǔ)知識(shí)。3、耐氯離子腐蝕性能優(yōu)異的金屬及合金，并重點(diǎn)介紹了雙相鋼2205、2507和銅鎳合金B(yǎng)10、B30的耐蝕性能。結(jié)論：1、B10、B30應(yīng)用于此項(xiàng)目需注意控制水體含沙量和流速，以防沖刷腐蝕，B10的設(shè)計(jì)沖刷流速不得超過(guò)1.5m/s；B10的設(shè)計(jì)沖刷流速不得超過(guò)3m/s。2、雙相鋼的耐蝕性能優(yōu)于銅鎳合金。2205在此項(xiàng)目中，當(dāng)冷凝器溫度超過(guò)30℃時(shí)，有發(fā)生縫隙腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，需破壞產(chǎn)生晶間縫隙的條件。2507完全可以滿足此項(xiàng)目的耐蝕性要求。選材參考因素因項(xiàng)目主要是為污水源熱泵的蒸發(fā)器和冷凝器選擇合適的材料，因此主要的參考因素為材質(zhì)的傳熱性能、耐腐蝕能力和成本。由工藝參數(shù)里分離出口和1500處理機(jī)出口的水質(zhì)報(bào)告我們可以得出如下信息：蒸發(fā)器的工作溫度為9.6-36℃，冷凝器的工作溫度為36-46℃，基本在低溫范圍運(yùn)行；回注污水和摻輸水的水體類型為碳酸氫鈉型，水體的PH值為6.8左右，屬于中性水體；水體中Cl—含量達(dá)到1000-1100mg/L，其他腐蝕性離子，如SO4—濃度較小，蒸發(fā)器和冷凝器主要需應(yīng)對(duì)較高濃度Cl—的腐蝕。依據(jù)這些信息，我們首先分析各種換熱器材料的傳熱性能。熱導(dǎo)率材料的熱導(dǎo)率是表征材料傳熱性能的重要指標(biāo)，是指在穩(wěn)定傳熱條件下，1m厚的材料，兩側(cè)表面的溫差為1度（K，℃），在1秒內(nèi)，通過(guò)1平方米面積傳遞的熱量，單位為瓦/米·度（W/m·K，此處的K可用℃代替）。熱導(dǎo)率是表征材料傳熱性能好壞的標(biāo)志，熱導(dǎo)率越大，材料的導(dǎo)熱性能越好。熱導(dǎo)率與材料的組成結(jié)構(gòu)、密度、含水率、溫度等因素有關(guān)。非晶體結(jié)構(gòu)、密度較低的材料，熱導(dǎo)率較小。材料的含水率、溫度較低時(shí)，熱導(dǎo)率較小。對(duì)換熱器而言，選用熱導(dǎo)率大的材料能顯著減小換熱設(shè)備的體積和用量，節(jié)約材料成本和操作費(fèi)用。大部分換熱器的材料均采用金屬和合金，因?yàn)榻饘俚臒釋?dǎo)率較高，同時(shí)金屬材料擁有優(yōu)異的力學(xué)性能，能適應(yīng)各種惡劣環(huán)境的需要。下表列出幾種換熱器常用的金屬和合金材料的熱導(dǎo)率，以供參考。表4：換熱器常用金屬和合金材料熱導(dǎo)率化學(xué)式材料名稱導(dǎo)熱系數(shù)合金成分材料名稱導(dǎo)熱系數(shù)W/mKW/mKAg銀42971Cu-8Zn-1Sn錫黃銅111Cu銅40176Cu-22Zn-2Al鋁黃銅100Au金31770Cu-30Zn黃銅99Al鋁23785Cu-15Zn紅黃銅159Mg鎂1481Cr-0.5Mo鉻鉬合金42Ni鎳90鉻鉬合金38Fe鐵805Cr-0.5Mo鉻鉬合金35Sn錫6712Cr-1Mo鉻鉬合金28Pb鉛34.890Cu-10Ni銅鎳合金71Ti鈦14.6370Cu-30Ni銅鎳合金29合金成分材料名稱導(dǎo)熱系數(shù)17Cr-12Ni-2Mo不銹鋼31616W/mK18Cr-8Ni不銹鋼30416碳鋼45英科耐爾19聚丙烯0.1-0.22蒙乃爾26出處：從表4可以看出，常用材料中銀的熱導(dǎo)率最高，僅次于銀的為金、銅和鋁。碳鋼的熱導(dǎo)率較低，但取材方便，因此得到了廣泛的應(yīng)用。另外，很多換熱器采用不銹鋼和合金材料制備，除含銅量較高的合金熱導(dǎo)率較高之外，不銹鋼和合金材料的熱導(dǎo)率大部分在15-50W/mK，但不銹鋼和合金在力學(xué)性能和防腐蝕性能方面比純金屬擁有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，因此不銹鋼和合金在換熱器的應(yīng)用中也有非常廣泛的應(yīng)用。此項(xiàng)目因?yàn)樵诤新入x子腐蝕的環(huán)境中，材料的耐蝕性能顯得尤其重要。目標(biāo)合金的熱導(dǎo)率在10-80W/mK，相比系統(tǒng)的熱阻，合金材料的熱導(dǎo)率不構(gòu)成關(guān)鍵的影響因素，下面以傳熱的基本公式加以說(shuō)明。系統(tǒng)傳熱的計(jì)算公式為：1式中，α1α2δλR1：管程流體污垢熱阻；R2：殼程流體污垢熱阻；管殼程流體分別為回注污水和氟利昂，相比于回注污水的污垢熱阻、管殼程流體的傳熱阻力，（水在20℃的熱導(dǎo)率0.599W/mK，R22在2℃也液態(tài)的熱導(dǎo)率為0.0956W/mK）管壁熱導(dǎo)率在10-80W/mK時(shí)產(chǎn)生的管壁熱阻，對(duì)總傳熱系數(shù)K值影響有限。抗腐蝕性能腐蝕極其特點(diǎn)金屬腐蝕是指金屬材料由于受到周圍介質(zhì)的作用而發(fā)生狀態(tài)的變化，轉(zhuǎn)變成新相，從而遭受破壞。金屬的腐蝕是一個(gè)熱力學(xué)自發(fā)的過(guò)程，而且最為普遍，因此金屬腐蝕也就成為腐蝕科學(xué)研究的主要對(duì)象。金屬材質(zhì)的換熱器，同樣存在應(yīng)對(duì)腐蝕的問(wèn)題，金屬換熱器的腐蝕不僅會(huì)影響換熱器的傳熱效果，更嚴(yán)重的會(huì)引起巨大的經(jīng)濟(jì)損失和安全事故。因此選擇在工作環(huán)境中具有耐蝕性高的材質(zhì)對(duì)換熱器來(lái)講尤為重要。要給換熱器選擇合適的材質(zhì)以對(duì)抗腐蝕，我們必須對(duì)金屬的腐蝕有深入的了解。金屬腐蝕指金屬在一定的環(huán)境條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，演變?yōu)榻饘俚幕蠎B(tài)的過(guò)程。該過(guò)程由三個(gè)子過(guò)程構(gòu)成：(1)腐蝕介質(zhì)的遷移過(guò)程，該過(guò)程通過(guò)對(duì)流作用和擴(kuò)散作用完成。(2)相界面上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物的過(guò)程。(3)腐蝕產(chǎn)物的遷移或積累，即腐蝕產(chǎn)物從相界遷移到介質(zhì)或在金屬表面上形成覆蓋膜。此外，腐蝕過(guò)程還受離解、水解、吸附和溶劑化作用等其他過(guò)程的影響。腐蝕過(guò)程一般發(fā)生在界面上，所以它具有兩個(gè)特點(diǎn)：(1)因腐蝕造成的破壞一般先從金屬表面開(kāi)始引發(fā)，然后伴隨著腐蝕加劇，腐蝕破壞逐漸蔓延到金屬材料的內(nèi)部，有可能造成金屬物理化學(xué)性質(zhì)的改變和金屬組成的改變。(2)因腐蝕從表面開(kāi)始，所以金屬的表面狀態(tài)對(duì)腐蝕的進(jìn)行有顯著的影響。例如，金屬表面上的氧化膜或其他鈍化膜以及涂層等都會(huì)改變金屬表面狀態(tài)，故在腐蝕過(guò)程中，這一保護(hù)層的化學(xué)組分、形貌結(jié)構(gòu)狀態(tài)以及孔徑、孔率等因素對(duì)腐蝕的進(jìn)行影響很大。腐蝕分類金屬腐蝕的現(xiàn)象和機(jī)理比較復(fù)雜，因此金屬腐蝕有很多分類方法，按照腐蝕環(huán)境分，可分為化學(xué)介質(zhì)腐蝕、大氣腐蝕、海水腐蝕和土壤腐蝕等。按照腐蝕溫度，將腐蝕分為常溫腐蝕和高溫腐蝕。根據(jù)金屬被破壞的特征，可把腐蝕分為全面腐蝕和局部腐蝕。最常用的就是按照腐蝕過(guò)程分，將腐蝕分為物理腐蝕、化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。物理腐蝕是指金屬由于單純的物理溶解作用所引起的破壞。許多金屬在高溫熔鹽、溶堿及液態(tài)金屬中可發(fā)生物理腐蝕。例如用來(lái)盛放熔融鋅的鋼容器，由于鐵被液態(tài)鋅所溶解，故鋼容器逐漸變薄了?；瘜W(xué)腐蝕是指金屬表面與非電解質(zhì)直接發(fā)生鈍化學(xué)作用而引起的破壞。其反應(yīng)歷程的特點(diǎn)為在一定條件下，非電解質(zhì)中的氧化劑直接與金屬表面的原子互相作用而形成的腐蝕產(chǎn)物，即氧化還原反應(yīng)是在反應(yīng)粒子互相作用的瞬間與碰撞的那一個(gè)反應(yīng)點(diǎn)上完成的。這樣，在化學(xué)腐蝕過(guò)程中，電子傳遞是在金屬與氧化劑之間直接進(jìn)行的，因而沒(méi)有電流產(chǎn)生。電化學(xué)腐蝕是指金屬表面與離子導(dǎo)電的介質(zhì)因發(fā)生電化學(xué)作用而產(chǎn)生的破壞。任何一種按電化學(xué)機(jī)理進(jìn)行的腐蝕反應(yīng)至少包含一個(gè)陽(yáng)極反應(yīng)和一個(gè)陰極反應(yīng)，并以流過(guò)金屬內(nèi)部的電子流和介質(zhì)中的離子流聯(lián)系在一起。陽(yáng)極反應(yīng)是金屬離子從金屬轉(zhuǎn)移到介質(zhì)中和放出電子的過(guò)程，即陽(yáng)極氧化過(guò)程。相對(duì)應(yīng)的陰極反應(yīng)便是介質(zhì)中氧化劑組分吸收來(lái)自陽(yáng)極的電子的還原過(guò)程。與化學(xué)腐蝕不同，電化學(xué)腐蝕的特點(diǎn)在于它的腐蝕歷程可分為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立并且可同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程電化學(xué)腐蝕比較常見(jiàn)，金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕種類按其腐蝕形態(tài)分，可以分為均勻腐蝕（或叫全表面腐蝕）和局部腐蝕兩大類，局部腐蝕又可分為如下幾種：一、孔狀腐蝕。在金屬表面的極為局部的區(qū)域被腐蝕成小孔，孔蝕直徑可大可小，但大多數(shù)情況下都比較小。有些蝕孔孤立存在，有些緊湊在一起。在孔蝕上部往往都有腐蝕產(chǎn)物存留。一般孔蝕直徑小于或等于孔蝕深度。嚴(yán)重情況下可使板材穿通?？谞罡g也叫點(diǎn)狀腐蝕。二、晶間腐蝕。金屬腐蝕沿著晶界進(jìn)行，使晶粒之間失去結(jié)合力，金屬大為下降，甚至喪失。這是一種危害性很大的腐蝕類型，因?yàn)楫a(chǎn)生了晶間腐蝕后，用肉眼在表面往往不易覺(jué)察到。三、剝層腐蝕。金屬在腐蝕介質(zhì)中腐蝕沿著與表面平行的界面進(jìn)行。由于腐蝕產(chǎn)物的體積大于原金屬體積而使晶粒翹起、起層或成片狀從金屬表面脫落。這類腐蝕一般發(fā)生在型材或板材表面。四、選擇腐蝕。多元合金在腐蝕介質(zhì)中較活潑的組分優(yōu)先溶解的一種腐蝕類型，如黃銅脫鋅等。五、縫隙腐蝕。金屬在腐蝕性介質(zhì)中起表面或因鉚接、焊接、螺紋連接、與非金屬連接，或因表面落有灰塵、砂粒等固體物質(zhì)時(shí)，由于接觸面間的縫隙內(nèi)存在電解質(zhì)溶液而產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象。六、電偶腐蝕。在電解質(zhì)溶液中，當(dāng)兩種金屬或合金互相接觸時(shí)，使電位較負(fù)的金屬腐蝕速度較未接觸另一電位較正的金屬時(shí)腐蝕速度加快的一類腐蝕。七、應(yīng)力腐蝕。金屬（一般為高強(qiáng)度合金）在拉應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下，使金屬材料發(fā)生腐蝕性破裂。八、腐蝕疲勞。金屬材料在交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下的一種腐蝕。另外，還有像沖刷腐蝕，空泡腐蝕，絲狀腐蝕，磨蝕等。腐蝕評(píng)價(jià)方法測(cè)試金屬和合金耐氯離子腐蝕的方法主要有失重法、觀察法和電化學(xué)方法。失重法是評(píng)價(jià)材料耐蝕性能最基本、最準(zhǔn)確、最可靠的方法，通過(guò)比較材料在腐蝕前后重量的變化，計(jì)算腐蝕速率。表觀觀察法又可分為宏觀觀察和顯微觀察。宏觀觀察主要是通過(guò)肉眼對(duì)材料腐蝕前后的形貌做直觀的比較分析，并根據(jù)腐蝕產(chǎn)物在材料表面的形態(tài)、分布以及致密性和附著性做出判斷，顯微觀察主要是借助掃描電鏡SEM、XRD、電子探針等實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)腐蝕產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)和相成分做進(jìn)一步分析，從而獲得腐蝕發(fā)生的微觀特征并對(duì)腐蝕動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析。電化學(xué)測(cè)試法是一種能夠迅速、準(zhǔn)確的利用電化學(xué)方法對(duì)材料腐蝕特性做出評(píng)價(jià)的分析測(cè)試方法。從本質(zhì)上講金屬的腐蝕過(guò)程大多數(shù)為電化學(xué)過(guò)程，因此電化學(xué)測(cè)試在金屬材料腐蝕行為研究中的應(yīng)用較為廣泛。極化曲線現(xiàn)在已成為評(píng)價(jià)金屬耐蝕性的重要工具。在極化曲線測(cè)量中，對(duì)于鈍態(tài)金屬通常采用控制電位的方法，測(cè)量不同極化值時(shí)外測(cè)電流密度的穩(wěn)定值，從而獲得穩(wěn)態(tài)的E-I曲線，即極化曲線。通過(guò)極化曲線，我們可以獲得腐蝕過(guò)程中有關(guān)電極陽(yáng)極反應(yīng)和陰極反應(yīng)的Tafel斜率、電極表面去極化劑的極限擴(kuò)散電流密度等動(dòng)力學(xué)參數(shù)以及電極反應(yīng)的自腐蝕電位等熱力學(xué)參數(shù)。圖1.2為鈍態(tài)金屬的極化曲線，對(duì)于不繡鋼而言，由于其一般是在鈍化狀態(tài)下使用，因此在通過(guò)極化曲線去評(píng)價(jià)其耐蝕性能時(shí)，通常會(huì)比較擊破電位Epit和維鈍電流Ip的大小，擊破電位越高，維鈍電流越小，其耐蝕性越好。在評(píng)價(jià)不繡鋼的耐蝕性能時(shí)經(jīng)常還會(huì)用到另一個(gè)電化學(xué)參數(shù)，保護(hù)電位Ep。保護(hù)電位Ep是通過(guò)循環(huán)極化曲線測(cè)量而獲得的，用來(lái)表征不繡鋼在發(fā)生點(diǎn)蝕后的再鈍化能力。循環(huán)極化曲線測(cè)量一般是在動(dòng)電位掃描過(guò)程中，待掃描電位超過(guò)點(diǎn)蝕電位Epit并且電流密度達(dá)到某一設(shè)定值后，電位開(kāi)始逆向掃描，從而獲得兩條動(dòng)電位極化曲線，即循環(huán)極化曲線。在順向掃描時(shí)，隨著電位的升高，在達(dá)到不銹鋼的點(diǎn)蝕電位Epit后，不銹鋼表面開(kāi)始發(fā)生點(diǎn)蝕，這時(shí)開(kāi)始逆向掃描，隨著電位降低，電位降至點(diǎn)蝕電位Epit后，孔內(nèi)金屬應(yīng)該會(huì)發(fā)生再鈍化，并且由于點(diǎn)蝕形成后，點(diǎn)蝕坑內(nèi)溶液的成分發(fā)生變化，相應(yīng)的點(diǎn)蝕電位Epit要比原來(lái)的點(diǎn)蝕電位Epit低。這樣，逆向掃描曲線與順向掃描曲線會(huì)相交于一點(diǎn)，并形成一個(gè)封閉的滯后環(huán)，我們把這一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電位值叫做點(diǎn)蝕的保護(hù)電位。在相同條件下評(píng)價(jià)不同鈍態(tài)金屬的耐蝕性時(shí)，保護(hù)電位越高，其再純化能力越高，腐蝕抗力越大。幾種合金的耐Cl—腐蝕性能眾多研究者的的實(shí)踐研究表明，氯離子的對(duì)金屬和金屬合金的腐蝕主要是點(diǎn)狀腐蝕、縫隙腐蝕，銅和銅合金還存在比較嚴(yán)重的沖刷腐蝕?，F(xiàn)階段耐氯離子腐蝕較好的金屬及合金有哈氏合金(Hastelloyalloy)、英科耐爾（InconelAlloy）、因科洛伊合金（IncoloyAlloy）、蒙乃爾合金（MonelAlloy）、超級(jí)不銹鋼（如254SMo、904L等）、各類雙相不銹鋼（如2205、2507等）銅鎳合金（B10、B30）等。經(jīng)查詢《金屬腐蝕手冊(cè)》、《腐蝕數(shù)據(jù)與選材手冊(cè)》和一些相關(guān)的論文、合金提供商資料，對(duì)各類金屬耐氯離子腐蝕的性能的定性描述，統(tǒng)計(jì)如下：表5：合金氯離子腐蝕性能合金材料耐氯離子腐蝕性能Hastelloy適用于各種含有氧化和還原性介質(zhì)的化學(xué)流程工業(yè)，該合金對(duì)高濃度的氯化鹽溶液具有顯著的耐腐蝕性Inconel在氯化物介質(zhì)中具有出色的抗點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕和侵蝕的性能。具有很好的耐無(wú)機(jī)酸腐蝕性，如硝酸、磷酸、硫酸、鹽酸等，在高溫時(shí)耐蝕性能優(yōu)異，在高濃度氯氣腐蝕。Incoloy在氧化和還原環(huán)境下都具有抗酸和堿金屬腐蝕性能，高鎳成份使合金具有有效的抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂性。在各種介質(zhì)中的耐腐蝕性都很好，如硫酸、磷酸、硝酸和有機(jī)酸，堿金屬如氫氧化鈉、氫氧化鉀和鹽酸溶液。Monel一種銅鎳合金耐蝕性優(yōu)良，在各種媒介中具有良好的耐腐蝕性，在咸水或海水具有優(yōu)良的抗孔蝕、應(yīng)力腐蝕能力，尤其是耐氫氟酸和抗鹽酸。超級(jí)不銹鋼904L高鎳含量，降低了在麻坑和縫隙處的腐蝕速度,在氯化物溶液，濃縮的氫氧化物溶液和富硫化氫的環(huán)境中，具有很高的抗應(yīng)力腐蝕破裂能力。雙相鋼2205對(duì)點(diǎn)腐蝕及隙腐蝕具有很強(qiáng)的抵抗能力，不銹鋼的雙相微觀結(jié)構(gòu)有助于提高不銹鋼的抗應(yīng)力腐蝕龜裂能力。用于煉油，化肥，造紙，石油，化工等耐海水耐高溫濃硝酸等的熱交換器和冷淋器。雙相鋼2507極好的抗點(diǎn)腐蝕,縫隙腐蝕和均勻腐蝕的能力，應(yīng)用于石油和天然氣工業(yè)；海上石破天油平臺(tái)(熱交換器管,水處理和供水系統(tǒng),消防系統(tǒng),噴水系統(tǒng),穩(wěn)水系統(tǒng)；石油化工設(shè)備；脫鹽(淡化)設(shè)備等銅鎳合金強(qiáng)度高，抗腐蝕特別是抗流動(dòng)海水腐蝕的能力可明顯提高由表5可知，以上各類合金均具有優(yōu)良的耐氯離子腐蝕能力，但各合金應(yīng)用環(huán)境更有針對(duì)性。此項(xiàng)目中，氯離子的濃度低于1100mg/l，低于海水氯離子濃度的十分之一，而銅鎳合金和雙相不銹鋼廣泛應(yīng)用于海水換熱器和水處理的工藝中，因此初步判斷銅鎳合金和雙相不銹鋼也適用于此項(xiàng)目。而哈氏合金(Hastelloyalloy)、英科耐爾（InconelAlloy）、因科洛伊合金（IncoloyAlloy）、蒙乃爾合金（MonelAlloy）、超級(jí)不銹鋼（如254SMo、904L等）、雖然具有優(yōu)異的耐蝕能力，但是其高昂的價(jià)格，阻礙了他們?cè)诠I(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，在此項(xiàng)目中，依然難以承受這些類合金的價(jià)格，因此我們將目光定位在雙相不銹鋼2205、2507以及銅鎳合金B(yǎng)10、B30。因?yàn)槁入x子腐蝕原因的復(fù)雜性，我們無(wú)法從各標(biāo)準(zhǔn)和防腐手冊(cè)中查詢到與此項(xiàng)目相關(guān)的腐蝕數(shù)據(jù)。最新版的《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50050-2007也明確表示，許多著作和研究都對(duì)氯離子的腐蝕機(jī)理作了定性分析，但是要從定量分析確定氯離子指標(biāo)，目前還是不可能的，因?yàn)闋可娴囊蛩貤l件太多。因此本報(bào)告主要參照一些類似的研究成果，以為此項(xiàng)目的選材提供參考。通過(guò)多方查閱，本報(bào)告搜集了2205、2507、B10、B30在30℃，濃度為3.5%的NaCl溶液中極化曲線，通過(guò)比較各合金的點(diǎn)蝕電位，確定在同濃度的氯離子環(huán)境下，四種合金的耐氯離子腐蝕能力。點(diǎn)蝕電位越高，耐蝕性越好。圖3.12205DSS在3.5%NaCl溶液中的循環(huán)極化曲線（2205雙相不銹鋼的點(diǎn)蝕及再鈍化行為_(kāi)王?。?507雙相不銹鋼組織與腐蝕性能的研究_申小蘭）B10在不同Cl-含量海水中的動(dòng)電位極化曲線（環(huán)境因素對(duì)B10銅鎳合金耐蝕性的影響_孫婷婷）（B30銅鎳合金在海水中的腐蝕電化學(xué)性能研究_遲長(zhǎng)云）因?yàn)椴讳P鋼和銅鎳合金屬于不同的體系，而腐蝕的因素又設(shè)計(jì)到很多，因此不能用一個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量?jī)煞N合金的耐腐蝕能力，但我們可以分別比較他們的點(diǎn)蝕電位和自腐蝕電位來(lái)判斷他們的腐蝕傾向。從以上圖中可以看出，2205的點(diǎn)蝕電位約為1.19V，2507的點(diǎn)蝕電位約為1.25V，2507的點(diǎn)蝕電位比2205的點(diǎn)蝕電位高，表明2507的耐蝕能力比2205強(qiáng)。同時(shí)我們看到B10的自腐蝕電位約為-0.25V，B30的自腐蝕電位約為-0.19V.因此可得，在30℃，3.5%的NaCl溶液中，耐蝕能力2507>2205，B30>B10。除了比較四種材料的耐蝕性能外，我們還需要盡可能的了解四種合金的具體腐蝕數(shù)據(jù)用來(lái)參考。圖3常用不銹鋼點(diǎn)腐蝕與溫度及氯離子濃度的關(guān)系圖4常用不銹鋼縫隙腐蝕與溫度及氯離子濃度的關(guān)系（膜法海水淡化系統(tǒng)材質(zhì)選擇研究_范曉鵬）因?yàn)闆](méi)有類似條件下的數(shù)據(jù)，我們查找了一些其他的數(shù)據(jù)。先了解范曉鵬對(duì)各種不銹鋼在海水中的應(yīng)用研究。從以下圖3、圖4顯示在不同Cl－濃度時(shí)，各種不銹鋼產(chǎn)生點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的發(fā)生溫度。從圖中我們可以看出在相同溫度下，2507比2205的耐蝕性強(qiáng)，能夠承受的氯離子濃度更高。在Cl－濃度為1100mg/l時(shí)，2205在100℃內(nèi)沒(méi)有點(diǎn)蝕的風(fēng)險(xiǎn)，但卻有產(chǎn)生縫隙腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，在此濃度下，2205的縫隙腐蝕溫度約為32℃；當(dāng)Cl－濃度為1100mg/l時(shí)，2507在100℃均不會(huì)發(fā)生點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕。此外，王文明曾研究了氯離子濃度25-250g/l,160℃條件下2205和2507的耐腐蝕性能，相關(guān)的實(shí)驗(yàn)條件和結(jié)果如下：（Cl_濃度對(duì)雙相鋼和鎳基合金腐蝕速率的影響_王文明）我們知道，溫度和硫離子對(duì)材料的耐腐蝕性能有極大的影響，王文明設(shè)置的實(shí)驗(yàn)條件可以說(shuō)極其苛刻，H2S和CO2的分壓都很高，而且溫度在160℃，在氯離子濃度25g/l時(shí)，2205的動(dòng)態(tài)均勻腐蝕速率為0.0635mm/a。但此實(shí)驗(yàn)也進(jìn)一步證明了2507的耐腐蝕能力比2205高，且2205在有潛在利用的可能。楊貴榮研究了2205雙相不銹鋼在不同Cl－含量的飽和H2S/CO2溶液中腐蝕速率結(jié)果表明：隨著溫度與Cl－濃度的變化，腐蝕速率發(fā)生變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在Cl－濃度為(57－100)×10－6時(shí)，pH=4時(shí)，Cl－為170×10－6，溫度50℃時(shí)的腐蝕速率最大，pH=6時(shí)，Cl－為170×10－6，溫度80℃時(shí)的腐蝕速率最大，其最大腐蝕速率不超過(guò)0.004mm/a；圖150℃時(shí)2205的腐蝕速率圖1顯示了pH=6時(shí)，氯離子濃度為0-100×10－6時(shí)，腐蝕速率逐漸降低，當(dāng)氯離子濃度升高到170×10－6時(shí)腐蝕速率緩慢增加。但腐蝕速率未超過(guò)0.0025mm/a;（2205雙相不銹鋼在不同Cl—含飽和H2S/CO2溶液中的腐蝕行為_(kāi)楊貴榮）銅鎳合金因?yàn)楸旧韺儆诙栊越饘?，因此耐蝕性較好，被廣泛應(yīng)用于海水換熱器和艦船換熱器中，尤其對(duì)氯離子的耐蝕能力有優(yōu)異的表現(xiàn)。同樣，銅鎳合金在特定的氯離子濃度條件下的數(shù)據(jù)缺乏。因此，選取一些相近環(huán)境條件下，銅鎳合金的耐蝕性能以供參考。（國(guó)產(chǎn)B10銅鎳合金海水腐蝕行為研究_林樂(lè)耘）林樂(lè)耕教授研究了國(guó)產(chǎn)B10銅鎳合金在海水腐蝕中耐蝕性能。圖1、圖2分別表示B10管材和板材在不同海域的全浸試驗(yàn)中，一年、兩年、四年、八年的平均年腐蝕速率。表4表示B10管材和板材在不同海域的全浸試驗(yàn)中，一年、兩年、四年、八年的平均年腐蝕速率數(shù)據(jù)。從圖和表我們可以看出，B10管材的年均腐蝕速率均低于0.03mm/a，且隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，年腐蝕速率越來(lái)越低。同時(shí)，根據(jù)國(guó)外的工作，B10在10-30℃海水溫度范圍內(nèi)，海水的腐蝕速度無(wú)明顯差異，溫度再升高（至50℃），腐蝕速度會(huì)因成膜致密而有所下降。(IjsselingFP,DrolengaLJP,KolsterBH.InfluenceoftemperatureoncorrosionproductfilmformationonCuNi10Feinthelowtemperaturerage,I-Corrosionrateasafunctionoftemperatureinwellaeratedseawater.[J]Br.CorrosionJ.,1982,17(4):162-167.)沈宏對(duì)艦船海水管系的選材也做了相關(guān)的研究，B10是優(yōu)秀的耐海水腐蝕材料，但當(dāng)流速過(guò)高時(shí)，B10的耐蝕性大大降低。因此英國(guó)艦船輪機(jī)規(guī)范提出了B10最大流速的限制值，如下表4所示。在相同海水流速條件下，彎管的腐蝕損耗比直管增加30%左右，三通比直管腐蝕損耗增加一倍左右。同時(shí)他也比較了316L、雙相不銹鋼和B10在海水中的耐腐蝕性能。在一定的介質(zhì)中,金屬發(fā)生點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的傾向可由擊穿電位Eb和保護(hù)電位Ep表征。對(duì)金屬而言，它在某種溶液中的Eb值越高，則氯離子穿透越困難,材料的耐點(diǎn)蝕性能就越好。Ep值越高,則被破壞的保護(hù)膜再生成的能力越好,材料耐流動(dòng)海水腐蝕侵蝕的性能越好；Eb值同Ep值之差越小，則表征該金屬在此條件下的耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕性能越好。316L、HDR和B10的試驗(yàn)見(jiàn)下表8。（艦船海水管系選材及防腐對(duì)策_(dá)沈宏）（B30銅鎳合金在海水中的腐蝕電化學(xué)性能研究_遲長(zhǎng)云）遲長(zhǎng)云統(tǒng)計(jì)了六種常見(jiàn)的管系材料在海水中的沖刷腐蝕速率隨流速的變化。從圖中可以看出，幾種管系材料中不銹鋼和鈦合金耐沖刷腐蝕性能最強(qiáng)，在海水流速低于10m/s時(shí)基本無(wú)腐蝕失重。B30銅鎳合金在低于5m/s的海水中，沖刷腐蝕速率與不銹鋼及鈦合金的性能相當(dāng)，但造價(jià)要遠(yuǎn)低于這兩種材料，并且銅鎳合金有防污性能，因此在海水流速低于5m/s的條件下，B30材料優(yōu)于不銹鋼和鈦合金。B30材料的耐海水沖刷腐蝕性能明顯強(qiáng)于其他3種銅合金，B10銅鎳合金的沖刷腐蝕速率大于B30，其極限流速在3.5m/s左右。鄭俊濤研究了B10和B30的抗沖刷腐蝕性能，在3.5%的NaCl溶液中B10、B30的沖刷腐蝕數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。（白銅B10和B30沖刷腐蝕對(duì)比研究_鄭俊濤）從上表數(shù)據(jù)我們可以看出，在相同的氯離子濃度，相同的沖刷速度和時(shí)間的條件下，B10的腐蝕速率時(shí)B30腐蝕速率的2-3倍，且時(shí)間越長(zhǎng)，B30的耐蝕性能表現(xiàn)的越明顯。雙相不銹鋼以耐海水腐蝕和耐氯離子腐蝕著稱，直接對(duì)比雙相不銹鋼和銅鎳合金的數(shù)據(jù)較少見(jiàn)于中文資料。但有不少例子證明雙相不銹鋼的耐蝕性能優(yōu)于銅鎳合金。如在鎮(zhèn)海電廠一號(hào)主海水冷凝器上,HDR鋼制成的16根管經(jīng)20年現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行試驗(yàn)管均無(wú)腐蝕泄漏,從端部觀察管子內(nèi)表面沒(méi)有腐蝕跡象,抗腐、抗磨均良好。而B(niǎo)10、B30管在同樣條件下,在幾次大修中均腐蝕穿孔而被鈦管全部替換。從相關(guān)資料可以推斷出銅鎳合金和雙相不銹鋼均具