奥氏体不锈钢在不同腐蚀介质中易发生的局部腐蚀类型腐蚀机理与控制腐蚀的方法.docVIP

化工设备腐蚀原理论文 论文题目：奥氏体不锈钢在不同腐蚀介质中易发生的局部腐蚀类型、腐蚀机理与控制腐蚀的方法 2***年**月**日 奥氏体不锈钢在不同腐蚀介质中易发生的局部腐蚀类型、腐蚀机理与控制腐蚀的方法 奥氏体不锈钢，是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢图2 点蚀发展的自催化过程示意图 3.1.3腐蚀介质 溶液中许多阴离子都可以引发点蚀，一般含卤族元素化合物的溶液都易于引起点蚀。在氯化物溶液中，铁、镍、铝、钛、锆及其合金均可能产生点蚀。一般认为，只有当卤族元素离子达到一定浓度时才能引发点蚀，即存在一个点蚀临界浓度。此外，其点蚀电位与溶液中卤素离子的浓度也有一定关系。 除卤素阴离子外，其他一些离子也可以引发点蚀。含氧化性金属离子的氯化物（如CuCl2和FeCl3等）溶液会大大促进点蚀的形成和发展。这是由于在进行高价金属离子还原为较低价金属离子的反应时，氧化还原电位比点蚀电位高，因而加速了点蚀。 溶解氧或其他氧化剂所起的氧化作用，是导致点腐蚀的原动力。不锈钢本来是在氧化性环境下能充分发挥耐蚀性的材料，然而在实际使用条件下有点腐蚀问题的场合，可以认为溶解氧量愈多愈倾向于引起点腐蚀。 3.1.4控制方法 1、改善使用环境 （1）表面附着物 表面附着物对点腐蚀的发生影响很大，因为它起着与缝隙同样的作用，而且在传热面上附着物会导致壁面温度升高。堆积着垢层的金属壁面产生点腐蚀和应力腐蚀，是常见的现象。有许多场合往往不能避免附着物层的形成，但在设计上和操作上应力求维持洁净的表面。例如，提高流速、不造成流体流动停滞的部位、清除水垢等。 （2）改善介质条件 设法降低或除去Cl-等活性阴离子及Fe3+、Cu2+、Hg2+等有害阳离子，提高介质的pH值，降低介质温度等皆有抑制孔蚀倾向的作用。另外选择适宜的缓蚀剂，增加钝化膜的稳定性或钝化膜的修复能力，也有利于预防、控制孔蚀的发生。为此目的，常用的缓蚀剂有硝酸盐、铬酸盐、硫酸盐和碱性物质。但使用中应当注意，它们大多属于“危险的”缓蚀剂，一定要保证足量并严密监控溶液的稀释。 （3）施加阴极保护 施加阴极保护，使电位低于临界点腐蚀电位。可使用外加电流或在导电性良好的介质(如海水)中将不锈钢和面积接近相等或更大的锌、铁或铝采用偶接等方法加以保护。用来焊接软钢板的奥氏体不锈钢焊条或在钢船上的18—8不锈钢螺旋桨并不发生点腐蚀。 （4）搅拌或介质循环 为了保证介质中有均匀的溶解氧或氧化剂浓度，减小或消除封闭效应及自催化作用，将溶液搅拌、充气、循环等均有利于减轻孔蚀的危害。 （5）提高工艺介质的流速。 （6）添加缓蚀剂。 2、合理选材或提高结构材料的级别[4]。 3.2晶间腐蚀 3.2.1概述 绝大多数金属材料是由多晶体组成。晶间腐蚀就是金属材料在适宜的腐蚀性介质中沿晶界发生和发展的局部腐蚀破坏形态。 晶间腐蚀的金属损失量很小，但晶粒间的结合力大大被削弱了，宏观上表现为强度的丧失。遭受晶间腐蚀的不锈钢，表面看来还很光亮，但经不起轻轻敲击便破碎。不锈钢、镍基合金、铝合金、镁合金等都是晶间腐蚀敏感性高的材料。热处理温度控制不当、在受热情况下使用或焊接过程都会引起晶间腐蚀。在有拉应力的情况下，晶间腐蚀又可诱发晶间应力腐蚀。不锈钢多用于氧化性或弱氧化性的环境，晶间腐蚀是不锈钢常见的局部腐蚀形态。 3.2.2机理 不锈钢在弱氧化性或氧化性的环境中产生的晶间腐蚀均可用贫铬理论来进行解释。 奥氏体不锈钢中含有少量碳，碳在不锈钢中的溶解度随温度的下降而降低。500~700℃时，1Crl8Ni9Ti不锈钢中碳在奥氏体里的平衡溶解度不超过0.02％。因此，当奥氏体不锈钢经高温固溶处理后，其中的碳处于过饱和状态，当在敏化温度(500~850℃)范围内受热时，奥氏体中过饱和的碳就会迅速向晶界扩散，与铬形成碳化物Cr23C6而析出。由于铬的扩散速度较慢且得不到及时补充，因此晶界周围严重地贫铬。 贫铬区(阳极)和处于钝态的钢(阴极)之间建立起一个具有很大电位差的活化-钝化电池。在晶界上析出的Cr23C6并不被侵蚀，而贫铬区的小阳极(晶界)和未受影响区域的大阴极(晶粒)构成了局部腐蚀电池，因而使贫铬区受到了晶间腐蚀[5]。 3.2.3腐蚀介质 腐蚀介质的种类与成分组成不仅决定是否引起晶间腐蚀，而且也影响晶问腐蚀的程度。通常奥氏体不锈钢在酸性介质中遭受的晶间腐蚀较为严重，在硫酸或硝酸中添加氧化性阳离子如Cu2+、Hg2+及Cr6+ 等都将加速晶界阳极溶解的速度，即加速晶间腐蚀[6]。 导致奥氏体不锈钢发生晶间