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(quán)威的書籍均有嚴(yán)格的要求，氯離子含量要小于25ppm，否則就會發(fā)生應(yīng)力腐蝕、孔蝕、晶間腐蝕。但是事實上在工程應(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，因些分析氯離子對不銹鋼的腐蝕，采取預(yù)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(yīng)力腐蝕失：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,以鐵素體奧氏體雙相鋼的抗應(yīng)力腐蝕能力

2、最好?？刂茟?yīng)力：裝配時,盡量減少應(yīng)力集中,并使其與介質(zhì)接觸部分具有最小的殘余應(yīng)力，防止磕碰劃傷,嚴(yán)格遵守焊接工藝規(guī)范。嚴(yán)格遵守操作規(guī)程：嚴(yán)格控制原料成分、流速、介質(zhì)溫度、壓力、pH值等工藝指標(biāo)。在工藝條件允許的范圍內(nèi)添加緩蝕劑。鉻鎳不銹鋼在溶解有氧的氯化物中使用時，應(yīng)把氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低到1.0x10-6以下。實踐證明，在含有氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為500.0x10-6的水中,只需加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為150.0x10-6的硝酸鹽和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5x10-6亞硫酸鈉混合物，就可以得到良好的效果。2、孔蝕失效及預(yù)防措施小孔腐蝕一般在靜止的介質(zhì)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

3、動加速。,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(jié)果在基底金屬上生成孔徑為20卩m30ym小蝕坑這些小蝕坑便是孔蝕核。只要介質(zhì)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(yù)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(zhì)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(nèi)遷移，而帶正電荷的坑內(nèi)金屬離子將向坑外遷移。在不銹鋼材料中，

4、加Mo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(dǎo)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(guān)系，一旦有了縫隙腐蝕環(huán)境，其誘導(dǎo)應(yīng)力腐蝕的幾率是很高的。總結(jié)1：幾種不銹鋼在含氯（CI）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(yīng)力腐蝕開裂。硫化物應(yīng)力腐蝕開裂同材料的硬度有關(guān)，奧氏體不銹鋼的硬度應(yīng)HB228；Ni-Mo或Ni-Mo-Cr合金的硬度不限；碳素鋼的硬度應(yīng)WHB225；3）必須注意板片材料與墊片或膠粘劑的相容性。例如，應(yīng)避免將含氯的墊片或膠粘劑（如氯丁橡膠或以其為溶質(zhì)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(shè)備)。適用于一般的有機和無機介質(zhì)。例如，濃度30%、溫度W1OO°C或濃度230%、溫度V50C的硝

6、酸;溫度100C的各種濃度的碳酸、氨水和醇類。在硫酸和鹽酸中的耐蝕性差；尤其對含氯介質(zhì)(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(zhì)。例如,天然冷卻水、冷卻塔水、軟化水；碳酸；濃度V50%的醋酸和苛性堿液；醇類和丙酮等溶劑；溫度100C的稀硝酸(濃度20%=、稀磷酸(濃度V30%=等。但是，不宜用于硫酸。由于約含2%的Mo,故在海水和其他含

7、氯介質(zhì)中的耐蝕性比304型好,完全可以替代304型，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(yīng)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

8、、Mo含量較高，故具有良好的耐應(yīng)力腐蝕、點蝕和縫隙腐蝕性能。在含氯介質(zhì)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M(jìn)o含量對316型進(jìn)行了改進(jìn)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(zhì)。在含氯介質(zhì)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

9、一種國產(chǎn)的Cr-Ni-Mo-Cu不銹鋼。耐點蝕和縫隙腐蝕的性能相當(dāng)于316型，而耐應(yīng)力腐蝕的性能更好可用于80C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(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

10、的新品種(1) 31合金：由904L改進(jìn)后的(提高M(jìn)o、N含量)、標(biāo)準(zhǔn)的6%Mo高級不銹鋼(31%Ni-27%Cr-6.5%Mo-32%Fe)。在許多介質(zhì)中的耐蝕性比904L更好；在濃度20%80%、溫度60C100C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(zhì)(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(yīng)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96%99%、溫度W150C、氧化硫含量小于200mg/L的硫

11、酸；熱的海水；濃度W50%、沸騰的強腐蝕性溶液；濃度85%、溫度150C的磷酸等。但是，不適用于還原性介質(zhì)(如稀硫酸等)。價格與C-276相差不多。PRE為50。(3) C-2000合金：一種二十世紀(jì)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(zhì)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(xué)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

12、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、氫氟酸以及含氯、含氧、低pH值的許多介質(zhì)。PRE為76,與C-2000相同?？偨Y(jié)2：不銹鋼在含氯離子介質(zhì)中的適用范圍最咼溫度C2550607580100120130氯離子量(mg/L)103043043043043043043043162530430430430430431631631640304304304304316316316904L50304304304316316316316904L75304304316316316316316904L80304316316316316316316904L100304316316316316316904L254120316316316316316904L904L254130316316316316316904L254254150316316316316316254254254180316316316316904L254254TA1250316316316904L254254254TA1300316316904L254254254254TA1400316904L254254254254TA1TA1500904L904L254254254TA1TA1TA1750904L254254254TA1TA1