不锈钢腐蚀


教学设计 2019-08-12 02:25:07 教学设计
[摘要](1) [不锈钢腐蚀]细说不锈钢晶间腐蚀1 问题的提出技术统一规定中通常包括“奥氏体不锈钢制容器用于可能引起晶间腐蚀的环境, 焊后应做固溶或稳定化处理”, 提出这样的要求, 自有其存在的合理性。但即使设计人员在图样的技术要求中提出这一条, 要求制造厂进行不锈钢制容器(比如换热器) 的焊后热处理, 由

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(1) [不锈钢腐蚀]细说不锈钢晶间腐蚀

1 问题的提出
   技术统一规定中通常包括“奥氏体不锈钢制容器用于可能引起晶间腐蚀的环境, 焊后应做固溶或稳定化处理”, 提出这样的要求, 自有其存在的合理性。但即使设计人员在图样的技术要求中提出这一条, 要求制造厂进行不锈钢制容器(比如换热器) 的焊后热处理, 由于实际热处理工艺参数难以控制和其他一些意想不到的困难, 通常难以达到设计人员提出的理想要求, 实际上在役的不锈钢设备绝大部分是在焊后态使用。
    这就促使我们去思考:晶间腐蚀是奥氏体不锈钢最常见的腐蚀形式, 那么产生晶间腐蚀的机理是什么? 在什么介质环境下会引起晶间腐蚀?防止和控制晶间腐蚀的主要方法有哪些?奥氏体不锈钢制容器用于可能引起晶间腐蚀的环境焊后是否都要热处理?本文查阅有关的标准、规范,专著,结合生产实际谈谈个人看法。
2 晶间腐蚀的产生机理   
    晶间腐蚀是一种常见的局部腐蚀, 腐蚀沿着金属或合金晶粒边界或它的临近区域发展, 而晶粒腐蚀很轻微,这种腐蚀便称为晶间腐蚀,这种腐蚀使晶粒间的结合力大大削弱。严重的晶间腐蚀,可使金属失去强度和延展性,在正常载荷下碎裂。现代晶间腐蚀理论, 主要有贫铬理论和晶界杂质选择溶解理论。
    2. 1 贫铬理论
   常用的奥氏体不锈钢, 在氧化性或弱氧化性介质中之所以产生晶间腐蚀, 多半是由于加工或使用时受热不当引起的。所谓受热不当是指钢受热或缓慢冷却通过450~850 ℃温度区, 钢就会对晶间腐蚀产生敏感性。所以这个温度是奥氏体不锈钢使用的危险温度。不锈钢材料在出厂时已经固溶处理,所谓固溶处理就是把钢加热至1050~1150 ℃后进行淬火, 目的是获得均相固溶体。奥氏体钢中含有少量碳, 碳在奥氏体中的固溶度是随温度下降而减小的。如0Cr18Ni9Ti , 在1100 ℃时, 碳的固溶度约为0. 2 % , 在500~700 ℃时, 约为0. 02 %。所以经固溶处理的钢,碳是过饱和的。
   当钢无论是加热或冷却通过450~850 ℃时,碳便可形成( Fe 、Cr) 23C6 从奥氏体中析出而分布在晶界上。( Fe 、Cr) 23C6 的含铬量比奥氏体基体的含铬量高很多, 它的析出自然消耗了晶界附近大量的铬, 而消耗的铬不能从晶粒中通过扩散及时得到补充, 因为铬的扩散速度很慢, 结果晶界附近的含铬量低于钝化必须的的限量(即12 %Cr) ,形成贫铬区, 因而钝态受到破坏, 晶界附近区域电位下降, 而晶粒本身仍维持钝态, 电位较高, 晶粒与晶界构成活态———钝态微电偶电池, 电池具有大阴极小阳极的面积比,这样就导致晶界区的腐蚀。     2. 2 晶界杂质选择溶解理论
   在生产实践中, 我们还了解到奥氏体不锈钢在强氧化性介质(如浓硝酸) 中也能产生晶间腐蚀, 但腐蚀情况和在氧化性或弱氧化性介质中的情况不同。通常发生在经过固溶处理的钢上,经过敏化处理的钢一般不发生。当固溶体中含有磷这种杂质达100ppm 时或硅杂质为1000 - 2000ppm 时, 它们便会偏析在晶界上。这些杂质在强氧化性介质作用下便发生溶解, 导致晶间腐蚀。而钢经敏化处理时, 由于碳可以和磷生成(MP) 23C6 , 或由于碳的首先偏析限制了磷向晶界扩散, 这两种情况都会免除或减轻杂质在晶界的偏析, 就消除或减弱了钢对晶间腐蚀的敏感性。
    上述两种解释晶间腐蚀机理的理论各自适用于一定合金的组织状态和一定的介质, 不是互相排斥而是互相补充的。生产实践中最常见的不锈钢的晶间腐蚀多数是在弱氧化性或氧化性介质中发生的,因而绝大多数的腐蚀实例都可以用贫铬理论来解释。
3 引起晶间腐蚀的介质环境
   引起常用奥氏体不锈钢晶间腐蚀的介质, 主要有两类。一类是氧化性或弱氧化性介质,一类是强氧化性介质,如浓硝酸等。常见的是第一类,下面列出常见引起奥氏体不锈钢晶间腐蚀的介质环境。
    3. 1 常见引起奥氏体不锈钢晶间腐蚀介质
   在G. A. Nelson 编制的“腐蚀数据图表”中列出了常见的引起奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的介质:醋酸,醋酸+ 水杨酸,硝酸铵,硫酸铵,铬酸,硫酸铜,脂肪酸,甲酸,硫酸铁,氢氟酸+ 硫酸铁,乳酸,硝酸,硝酸+ 盐酸,草酸,磷酸,海水,盐雾,硫酸氢钠,次氯酸钠,二氧化硫(湿) ,硫酸,硫酸+ 硫酸铜,硫酸+ 硫酸亚铁, 硫酸+ 甲醇, 硫酸+ 硝酸, 亚硫酸, 酞酸, 氢氧化钠+ 硫化钠。
    3. 2 晶间腐蚀倾向性试验
   奥氏体不锈钢使用于可能引起晶间腐蚀的环境时,应按GB4334. 1~GB4334《不锈钢晶间腐蚀试验方法》进行晶间腐蚀倾向性试验。奥氏体不锈钢晶间腐蚀倾向试验方法的选用及其合格要求应符合下列规定:
    (1) 在温度大于等于60 ℃,且浓度大于等于5 %的硝酸中使用的奥氏体不锈钢以及浓硝专用不锈钢, 应按GB4334. 3《不锈钢65 %硝酸腐蚀试验方法》进行试验,五个周期的平均腐蚀率或三个周期的腐蚀率应不大于0. 6g/ m2 h (或相当于0. 6mm/a) 。试样状态可为使用状态或敏化状态。
    (2) 铬镍奥氏体不锈钢( 如0Cr18Ni10Ti , 0Cr18Ni9 , 00Cr19Ni10 及相类似钢材) : 一般要求:按GB4334. 5《不锈钢硫酸—硫酸铜腐蚀试验方法》,弯曲试验后,试样表面不得有晶间腐蚀裂纹。较高要求: 按GB4334. 2《不锈钢硫酸—硫酸铁腐蚀试验方法》,平均腐蚀率应不大于1. 1g/ m2 h 。
    (3) 含钼奥氏体不锈钢(如0Cr18Ni12Mo2Ti , 00Cr17Ni14Mo2 及相类似钢材) : 一般要求: 按GB4334. 5《不锈钢硫酸—硫酸铜腐蚀试验方法》, 弯曲试验后, 试样表面不得有晶间腐蚀裂纹。较高要求: 按GB4334. 4《不锈钢硝酸—氢氟酸腐蚀试验方法》, 腐蚀度比值不大于1. 5。也可按GB4334. 2《硫酸—硫酸铁试验方法》, 平均腐蚀率应不大于1. 1g/m2 h 。
    (4) 介质有特殊要求时,可进行上述规定以外的晶间腐蚀试验,并规定相应的合格要求。
4 防止和控制晶间腐蚀的措施
   根据腐蚀机理, 防止和控制奥氏体不锈钢晶间腐蚀的措施有以下几种:
    (1) 采用超低碳不锈钢降低碳含量到0. 03 %以下, 如选用00Cr17Ni14Mo2 , 使钢中不形成( Fe 、Cr) 23C6 ,不出现贫铬区,防止晶间腐蚀的产生。一般强度不高, 受力不大, 要求塑性好的零件, 从经济角度出发,可选用0Cr18Ni9 等。
    (2) 稳定化不锈钢选用钢中含钛和铌的不锈钢, (即我们常说的稳定化不锈钢) , 冶炼钢材时加入一定量的钛和铌两种成分, 它们和碳的亲和力大, 使钢中形成TiC 或NbC , 而且TiC 或NbC 的固溶度又比( Fe 、Cr) 23C6 小得多,在固溶温度下几乎不溶于奥氏体中。这样,虽然经过敏化温度时, ( Fe 、Cr) 23C6不致于大量在晶界上析出, 在很大程度上消除了奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的倾向。如1Cr18Ni9Ti 、1Cr18Ni9Nb 等钢, 可在500~700 ℃范围内工作, 不会有晶间腐蚀倾向。
    (3) 重新进行固溶处理当对奥氏体不锈钢进行电焊时,电弧熔池的温度高达1300 ℃以上,焊缝两侧温度随距离的增加而下降, 其中存在敏化温度区。应尽量避免奥氏体不锈钢在敏化温度范围内受热和缓慢冷却, 若发现有晶间腐蚀倾向, 一般对非稳定化的不锈钢多加热到1000~1120 ℃, 保温按每毫米1~2 分钟计, 然后急冷; 对稳定化不锈钢以加热到950~1050 ℃为宜。经固溶处理后的钢仍要防止在敏化温度加热,否则碳化铬会重新沿晶界析出。
    (4) 选用正确的焊接方法焊接时,如果操作不熟练或焊接材料过厚, 焊接时间越长则停留在敏化温度区的机会愈多, 结果使焊缝两侧的母材产生对晶间腐蚀的敏感性。为了减轻焊接接头的敏感性,焊接中应尽量减小线能量的输入。一般氩弧焊要比电弧焊的输入线能量低, 因而焊接和焊补应当采用氩弧焊。对于焊接件应选用超低碳不锈钢或含Ti 、Nb稳定化元素的不锈钢, 对于焊条应选用超低碳焊条或含Nb 的焊条。采用氩弧焊焊接时,为避免焊接接头过热, 操作要快, 焊后要快速冷却, 尽量减少焊缝两侧母材在敏化温度范围停留的时间。
   
5 焊后处理  
    焊缝区不一定都强调焊后热处理,一般固溶处理要在1100~1150 ℃范围内保温一定时间后急冷, 三分钟内要完成925~540 ℃温度范围的冷却, 在继续快冷到425 ℃以下; 稳定化处理要在850~880 ℃温度范围内保温几小时后空冷。预期的焊后热处理效果, 同热处理全过程的各个关键工艺参数(如进炉温度、升温速度、升温过程中工件各部位的温差、炉内气氛、保温时间、保温过程中各部位的温差、降温速度、出炉温度等) 紧密相连。
    对用于可能引起晶间腐蚀环境的奥氏体不锈钢容器, 一般零部件的固溶处理或稳定化处理可以实现。而对整台容器(多为换热器) 焊缝进行焊后热处理将面临重重困难。这类处理不是局部的焊后热处理,而是整个焊接部件或整台容器焊后热处理。由于大多数化工容器的结构形状复杂(比如我们常用的管壳式换热器) 。
    如果要求对整台管壳式换热器焊缝区焊后固溶或稳定化处理, 上述的关键工艺参数根本得不到控制,更谈不上保证焊后热处理质量。即便处理也往往弄巧成拙, 不仅焊缝组织结构未能得到改善, 母材组织结构反而遭到不应有的恶化。因此,即使用于晶间腐蚀环境的奥氏体不锈钢制的化工容器,90 %以上仍为焊后态使用,而不是焊后热处理态使用。
   
6 一点看法   
    铬镍奥氏体不锈钢是最常用的抗腐蚀材料, 而晶间腐蚀是铬镍奥氏体不锈钢容器最常见的失效形式。晶间腐蚀使晶粒间的结合力大大削弱,严重时可使机械强度完全丧失。遭受这种腐蚀的不锈钢,表面看来还很光亮,但经不起轻轻敲击便破碎成细粒。由于晶间腐蚀不易检查, 所以, 造成设备的突然破坏,它的危害性很大,应引起我们足够的重视。
   铬镍奥氏体不锈钢容器基本上是靠焊接成型的, 而焊接接头两侧是晶间腐蚀敏化区, 它总是比母材先受到腐蚀破坏。通过焊后热处理,提高焊缝区抗晶间腐蚀的能力, 达到和母材同等程度, 这是我们追求的目标,是我们进行焊后热处理的初衷。但是在付诸实践中, 有许多因素要考虑, 比如: 焊件整体结构形状复杂, 焊后热处理工艺参数难以保证, 因此, 实际上绝大部分在役的铬镍奥氏体不锈钢在焊后态使用。
   对用于抗晶间腐蚀的铬镍奥氏体不锈钢制容器焊缝区是否作固溶处理或稳定化处理, 不能简单的一概而论, 应具体分析容器的结构形状, 分析是否能保证热处理的效果, 否则即使我们提出了焊后热处理的要求, 但往往会事与愿违, 不仅达不应有的效果,反而会影响母材的组织结构。
    为了提高铬镍奥氏体不锈钢容器抗晶间腐蚀的能力, 必须针对具体的腐蚀环境, 依据腐蚀机理, 首先选材时可选超低碳不锈钢, 稳定化不锈钢, 焊接时选用正确的焊接方法, 恰当组合上述几种防止和控制措施, 才能取得好的效果, 不能单纯依赖焊后固溶或稳定化处理。
来源:压力容器人整理、中国腐蚀与防护网排版

(2) [不锈钢腐蚀]不可不知的不锈钢常见腐蚀类型


不锈钢就是不容易生锈的钢铁,不锈钢中的主要合金元素是Cr(铬),只有当Cr含量达到一定值时,钢材有耐蚀性,不锈钢一般Cr含量至少为10.5%。不锈钢的耐蚀机理为钝化膜理论,即其表面形成一层极薄而坚固细密的稳定的富Cr钝化膜,防止氧原子继续渗入、继续氧化,从而达到防锈蚀的能力。
不锈钢表面钝化膜形成图解
 
人们认为“不锈钢是不生锈的,生锈的就不是不锈钢了”。其实这是对不锈钢缺乏了解的一种片面错误看法,不锈钢在一定的条件下也会生锈的。如果我们能够直观的了解不锈钢的各种腐蚀类型,面对不锈钢腐蚀时可以有相应的应对措施来减少损失。下面结合工程实际讲述几种不锈钢常见的腐蚀类型,简要介绍相应的抗腐蚀措施,并重点介绍不锈钢应力腐蚀原因及防治措施。
 
不锈钢发生的腐蚀破坏多是局部腐蚀破坏,最常见的有晶间腐蚀(9%)、点蚀(23%)和应力腐蚀(49%)。[1]
晶间腐蚀
晶间腐蚀是由于晶界上贫Cr,导致该区域优先腐蚀,进而使晶粒整体从金属上脱离。热处理450℃~850℃温度区间中C与Cr易形成碳铬化合物(Cr23C6),晶界处消耗的Cr不能及时从晶粒中得到补充,使晶界区域贫Cr,这是导致晶间腐蚀的关键。
 
例如:某公司合成氨厂炉的工艺气预热管因为晶间腐蚀引起的开裂,发生泄漏事故。预热管出现晶间腐蚀是因为奥氏体不锈钢晶界析出Cr23C6,在管内Cl-作用下管子短期出现晶间腐蚀开裂。
晶间腐蚀微观形貌及零件宏观图
数据来源:上海宝冶工程技术有限公司
 
为了预防不锈钢发生晶间腐蚀,一般的解决办法:
1、固溶退火金属被均匀加热到1050℃~1060℃,然后急速冷却;
2、添加稳定化元素Ti、Nb等;
3、选用低碳不锈钢。
 
点蚀
点蚀是一种很危险的局部腐蚀,发生小孔然后急剧进行腐蚀的现象,严重时可导致穿孔。点蚀的影响因素主要有:
 
1、Cl-影响,Cl-使不锈钢钝化膜局部破坏,导致该部位优先发生腐蚀;
2、温度影响,温度越高,腐蚀越快;
3、表面附着污染物阻止了氧气流通。
 
例如,日常生活中不锈钢(201或304不锈钢居多)水槽就经常发生点蚀现象。如果一些酸性或者盐类的物质盛放在水槽中未得到及时的处理,就会导致不锈钢水槽出现点蚀。
出现点蚀现象的不锈钢水槽
数据来源:中洁网、房天下
 
预防措施有如下几条:
1、防止Cl-附着;
2、进行合理的表面处理,形成稳定钝化膜;
3、选择耐Cl-腐蚀性强的材料(如添加Mo的316L不锈钢)。
应力腐蚀
应力腐蚀是指在拉应力作用下,金属在腐蚀介质中引起的破坏。不锈钢的应力腐蚀是不锈钢失效中发生次数最多,后果最严重的腐蚀形式。若腐蚀过程中有轻微裂纹的产生,其扩展速率比其他腐蚀类型快几个数量级,造成灾难性的后果。化工厂,核电站,锅炉等都出现过不锈钢材料应力腐蚀开裂的现象。
 
例如,①某药化企业羟基乙腈合成甘氨酸项目合成工段到浓缩段的316L不锈钢管到焊缝发生了严重的应力腐蚀开裂。该事故中应力腐蚀开裂起源于焊缝缺陷,焊接过程热处理控制不当出现晶间腐蚀,加之焊接中存在的残余应力导致在晶间腐蚀的基础上演变为应力腐蚀开裂。
出现应力腐蚀开裂的316L管件
数据来源:中国腐蚀与防护网

(3) [不锈钢腐蚀]不锈钢的局部腐蚀问题简述


编者按:腐蚀是金属的三大主要失效方式之一。在较为苛刻的环境常常选用不锈钢来抑制金属的腐蚀。然而,工程师们发现:即使选用了不锈钢,构件在某些情况下仍然会发生腐蚀。当不锈钢发生点蚀以后,很多工程师便束手无策。笔者认为,很多工程师在选用不锈钢材料的时候,存在认识误区,这个误区便是不锈钢耐蚀甚至不发生腐蚀。曾记得有一句话这样说:男儿有泪不轻弹,只因未到伤心处。这句话用在不锈钢腐蚀也不为过,不锈钢也不是不腐蚀,只是因为未遇到更加苛刻的腐蚀环境。这里就着重谈一谈不锈钢的局部腐蚀问题,希望能够给一些现场工程解除一些这方面的疑惑。
对于含铬镍的不锈钢材料来说,腐蚀有两种主要形式:一种是均匀腐蚀,另一种是局部腐蚀。在海洋大气中的铁锈就是一种一般或均匀腐蚀的典型例子。此处金属在其整个表面上均匀地被腐蚀。在这种情况下,钢表面形成疏松层,这层腐蚀产物很容易去除。均匀腐蚀是一种最容易处理的腐蚀形式,因为工程师可以定量地确定金属的腐蚀率并可精确地预测金属的使用寿命。因此,均匀腐蚀是一种遭受诟病最小的腐蚀形式。它虽然带来腐蚀破坏,但可预测也可控制。
 
然而,局部腐蚀的发生经常令很多工程师措手不及。这是因为,局部腐蚀引起的破坏是很难预测的,设备的寿命也不能精确地计算。其中最讨厌的点蚀,它是金属局部腐蚀中最难对付的一种。因为千里之堤,溃于蚁穴。这所谓的点蚀,就是千里之堤上的蚁穴。
 
在金属发生腐蚀的过程中,会同时在电极上发生两种反应,一种是阴极反应,在阴极上非金属被还原,非金属得电子,化合价降低。另一种是阳极反应,阳极反应发生时,金属失去电子,化合价上升,金属离子从金属表面脱离。笔者想说的是,金属的腐蚀取决于腐蚀阻力最大的反应。因此,这也为解决金属腐蚀问题提供了一个主要指导思想。
 
 
利用阴极和阳极关系进行的耐蚀设计。如果某一大的阴极面与某一小的阳极面相连接时,阳极和阴极之间即会产生大的电流流动。这种情况必须避免。另一方面,当我们将情况颠倒一下,即让某一大的阳极面与小的阴极面相连接时,两种金属之间则会产生小的电流流动。这种情况是我们所期望的。我们将位于某一容器或槽中的焊接金属接点设计为阴极。紧固件装置是这样设计的,即将阴极紧固件(小面积)与阳极件(大面积)连接在一起。此概念的例子是将钢板用铜铆钉铆接在一起并暴露在流动速度低的海水中。铜质固定件为小的阴极面,而钢板为大的阳极面。这种设计是非常便利的,而且可产生良好的相容性。
 
点蚀问题。点蚀在金属表面没有缝隙出现的情况下也可以产生。点蚀的发生可能来自于两方面因素:环境中的氯离子和微观组织或成分的不均匀性。特殊的腐蚀剂如氯化物的浓度达到一定程度后会造成不锈钢的点蚀。如果因为敏化等原因导致不锈钢中微观组织不均匀或铬、镍含量不均匀,甚至达不到抗点蚀的能力时,也会发生点蚀。金属表面上的缺陷也会引起点蚀。例如,在不锈钢或镍合金保护性氧化层中的某个缺陷。点蚀可通过采用抗腐蚀能力高的合金或消除引起点蚀的化学元素的方法来防止。控制金属点蚀的另一个方面是消除环境介质中的阴极反应物,通常除氧会有较好的效果。随着坑的底部趋于阳极化,坑或缝隙的周围区趋于阴极化,于是电池电流的关系即被形成。当坑或缝隙中的腐蚀进一步扩展时,则变为自催化反应。三价铁离子与氯离子作用形成氯化铁。该反应不断重复并快速产生金属穿孔现象。点蚀或缝隙腐蚀是一种非常危险的腐蚀形式,因为它高度局部化并能快速造成金属的穿透破坏。
 
 
垢下腐蚀问题。正好在沉淀物下面或缝隙内,溶液中的氧含量是低的,在缝隙的外面大量溶液中的氧含量很高,这就建立了一个电池,其沉淀物下或缝隙中是阳极而其外面是阴极。含氯化物介质的缝隙的内部,pH 值下降而氯化物浓集。这种酸性氯化物条件导致腐蚀加快并且是自动起媒介作用的。接着便发生了严重的局部腐蚀。这种腐蚀形式的例子:当一个不锈钢紧固件放置在一块不锈钢钢板上并暴露于含氯化物的水中时产生。缝隙腐蚀可以在螺栓头或垫圈作为阳极区时发生。防止沉淀物和结垢生成或使用高合金含量的材料将有助于减少缝隙腐蚀。
 
剥落腐蚀。在此情况下,金属表面上形成疏松、片状的腐蚀层。即使低速流动也会将腐蚀物的疏松层很容易地除去。于是,新的未腐蚀的金属又被暴露出来,从而将形成许多另外的片状层。再一次重复,这些片状层被很容易地除去并且过程在继续进行着。使用不易起化学反应的合金可以避免剥落腐蚀。
 
晶间腐蚀。出现于某些特殊的合金中,通常当它们在焊接或热处理期间加热到其敏感温度区时即可能会发生晶间腐蚀。当诸如某些不锈钢合金加热到425~870℃时,铬的碳化物即会在晶粒边界析出。导致碳化物附近出现贫铬区同时影响晶界区的钝化性。在特殊介质中,如硝酸或高温水中,可能出现低铬区的溶蚀现象。晶粒是以一种砂糖似的表面出现的,当用一取样器擦过时,它们很容易被擦掉。不锈钢和镍合金的晶间腐蚀可以通过采用低碳合金、加入碳化物形成元素如钛或铌,或利用稳定化退火来使之避免。
 
应力腐蚀裂纹。一个典型例子是一条由AISI 316 型不锈钢(UNS S31600)制成的绝热蒸汽管线。绝热材料中可能存在的氯化物当其受到雨淋时即可转移到金属表面。这种情况满足了应力腐蚀裂纹的产生条件:一种敏感合金——316 型不锈钢;一种特殊腐蚀剂――含氯化物的水;以及应力——冷加工的或焊接的管道。如果通过裂纹区做一横断面金相检查,将会观察到典型的穿晶(跨过晶粒和晶界)和分支裂纹。这就是奥氏体不锈钢的典型氯化物应力腐蚀裂纹。消除上述三种中的任何一种条件即可防止应力腐蚀裂纹的产生。
 
 
含氧量影响腐蚀。通常,流入电厂的新鲜而清洁的水的腐蚀性并不很强。钢在中性水中可以很好地进行工作,其腐蚀率直接与溶解的氧容量有关。即氧含量越多,则腐蚀率越高。钢的腐蚀也与pH 值有关,pH 值高时,钢的腐蚀率低。当pH值降至4以下时,钢即会产生快速腐蚀。
 
温度也会加速钢的腐蚀。当温度由72℉升高至104℉(22~41℃)时即对钢的腐蚀率产生直接影响。流速对钢的腐蚀产生相反的影响。当海水的流速高于约每秒3 英尺(0.9 米/秒)时,钢的腐蚀会大大加快。对某一无保护的腐蚀物进行机械清除将会导致高的腐蚀率,因为腐蚀物的清除暴露出腐蚀率很高的新金属。同时高的流速会将大量的氧带到金属的裸露表面。因此,有更多的氧促使腐蚀率升高。
 
如果奥氏体不锈钢由于应力腐蚀裂纹而断裂,应考虑的替代材料则是双相不锈钢。由于其组织和成分的不同,它们与316型不锈钢比较可以在室温一直到600℉(315℃)的条件下具有较高的机械性能。它们还具有更高的抗应力腐蚀裂纹性能。双相合金通过增加铬和钼含量可获得更高的抗点蚀和缝隙腐蚀性能。
 
氯化物浓度对不锈钢腐蚀的影响。当在新水中使用304或304L不锈钢时,氯化物含量应小于200ppm。构件制造好以后,必须去掉残留铁。因为残留铁将起到像缝隙部位一样的作用,它也会通过与氯化物反应形成氯化铁从而加速局部腐蚀。304 管道需定期进行清洗以去除可形成缝隙的沉淀物或沉积物。应避免将304或304L制造的工厂设备暴露于不流动的水中(例如,流速小于0.9 米/秒),因为这样会在金属表面上形成沉积物。微生物腐蚀也必须进行控制。
 
为了在稍咸的水中成功地使用316L型不锈钢,氯化物含量应小于1000ppm,除非水已完全脱氧。脱氧水会阻止316L型不锈钢的点蚀、缝隙和应力腐蚀。在工厂设备制作过程中,焊缝应完全焊透并且光滑,这样才能获得最佳的防腐蚀效果。应使用含钼较高的或与焊接物相匹配的焊条。应像清理304型一样清理316L型不锈钢的表面,将任何残留铁去除,这一点很重要。通常,去除残留铁最佳的方法是用HNO3—HF清洗剂。另外,任何沉积物也应定期进行清除。注意避免不流动的水的情况是很重要的。在设备停止工作期间,水的流速最小应为0.9米/秒,以防止沉淀物的生成。
 
金属腐蚀常常是一个很复杂的问题,甚至还有一些新的腐蚀形式未被大众很好的认知。建议现场工程师多学习一些腐蚀与防护知识,以便在金属构件发生腐蚀以后学会如何应对。希望本文对大家有帮助。
 
 

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