{首页主词},&

不銹鋼在工業(yè)水系統(tǒng)中的腐蝕形態(tài)

2021-05-12 11:53:16 作者：工業(yè)小南點(diǎn) 來(lái)源：工業(yè)小南點(diǎn) 分享至：

不銹鋼在工業(yè)水系統(tǒng)中的腐蝕形態(tài)

1、冷卻水對(duì)不銹鋼換熱器的腐蝕

鉻鎳鋼，特別是18Cr-8Ni型奧氏體不銹鋼由于在許多化學(xué)介質(zhì)中具有高度的穩(wěn)定性，并且能耐高溫氣體腐蝕，所以在化學(xué)工業(yè)中得到最廣泛的應(yīng)用。雖然不銹鋼在各種工業(yè)水中具有很低的全面腐蝕速度，但在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)條件下，不銹鋼設(shè)備，特別是各種工業(yè)水冷卻器，腐蝕破壞的事故十分頻繁。

在工業(yè)水中，不銹鋼的孔蝕和應(yīng)力腐蝕破裂是由水中的氯離子造成的，因此人們常希望能找出產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂的臨界氯離子濃度，但是由于造成不銹鋼局部腐蝕的因素在實(shí)際操作裝置中是難以確定，因此常常發(fā)現(xiàn)這種情況：條件大致相同的兩臺(tái)設(shè)備壽命卻相差十分懸殊；同一種不銹鋼在氯離子低濃度（僅10~20mg/L）的冷卻水中發(fā)生了應(yīng)力腐蝕破裂，而在氯離子濃度高的海水中卻長(zhǎng)期安全使用。雖然到目前為止還沒有完全搞清楚應(yīng)力腐蝕破裂的機(jī)理，也不能提出完全避免或消除應(yīng)力腐蝕破裂的邊界條件，但對(duì)大量工業(yè)設(shè)備運(yùn)行情況的統(tǒng)計(jì)分析以及許多深入的實(shí)驗(yàn)室研究使人們可以認(rèn)識(shí)到影響不銹鋼孔蝕和應(yīng)力腐蝕破裂的主要因素，提出了一些統(tǒng)計(jì)規(guī)律，這些工作非常有利于延長(zhǎng)不銹鋼設(shè)備的操作壽命。

不銹鋼的耐蝕性往往依賴于金屬表面存在的氧化膜，氧化膜僅在有氧、氧化劑或陽(yáng)極極化時(shí)才能形成。一旦必要的氧化條件喪失，氧化膜就會(huì)破壞，如在縫隙內(nèi)和沉積物下面就可能出現(xiàn)這種破壞條件。在充分溶解氧的水中，只要水流速不低于1.5m/s，不銹鋼表面就不會(huì)出現(xiàn)沉積物，也就可以保持氧化膜的完整性。在工業(yè)水的實(shí)際運(yùn)行條件下，水流速常低于1.5m/s，各種固體粒子會(huì)產(chǎn)生沉積，水中微生物會(huì)造成污垢，有時(shí)設(shè)備結(jié)構(gòu)上會(huì)有縫隙存在，尤其是水中不可避免地存在著侵蝕性氯離子，結(jié)果就出現(xiàn)了孔蝕，甚至應(yīng)力腐蝕破裂。當(dāng)然要產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂必須存在拉應(yīng)力。除此而外，孔蝕和應(yīng)力腐蝕破裂均與氯化物濃度、pH值、氧濃度、溫度以及應(yīng)力水平、陽(yáng)離子等因素有關(guān)，只是依賴程度有差別。

2、不銹鋼的孔蝕和縫隙腐蝕

浸泡在含氯化物水溶液中的不銹鋼容易發(fā)生孔蝕和縫隙腐蝕。當(dāng)不銹鋼在腐蝕介質(zhì)中處于臨界孔蝕電位以上時(shí)，就會(huì)因存在鈍化--活化電池，使活性區(qū)受到陽(yáng)極電流極化而加劇孔蝕的發(fā)展。一旦孔蝕被誘發(fā)并發(fā)展起來(lái)，蝕孔內(nèi)的氯離子就會(huì)自動(dòng)催化集濃（富集）。大量研究已經(jīng)揭示出，孔蝕和縫隙腐蝕發(fā)生處溶液的pH值和氯離子濃度均與主體溶液完全不同。發(fā)生處pH值顯著降低，氯離子濃度高度濃縮。有文獻(xiàn)介紹用人造蝕孔研究304L、316L和18Cr15Ni5Mo（在70℃、0.5mol/L、 NaCI溶液中）腐蝕時(shí)，孔內(nèi)溶液的組成和pH值的測(cè)量結(jié)果見下表。

640?wx_fmt=jpeg&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1.jpg

原水或循環(huán)水中原始氯離子的濃度對(duì)不銹鋼是否發(fā)生孔蝕并不具有決定意義。在發(fā)生孔蝕的系統(tǒng)中，對(duì)蝕孔內(nèi)氯離子的檢驗(yàn)結(jié)果都證明氯離子的濃縮十分驚人。如某廠的冷卻水含Cl-僅50mg/L，但在蝕孔內(nèi)Cl-濃度卻高達(dá)104mg/L。通常蝕孔內(nèi)Cl-濃度為幾千mg/L，在人造縫隙內(nèi)CI-濃度可達(dá)105mg/L。生產(chǎn)實(shí)踐中也存在這樣的事實(shí)。1Cr18Nil0Ti鋼在含氯離子196mg/L的自來(lái)水和低氯離子濃度的河水中都發(fā)生了孔蝕，孔蝕發(fā)生在沉積物下。一旦采取措施消除了沉積物或鐵銹，問題也就避免了。又如，在一低氯離子含量的水系統(tǒng)中，奧氏體不銹鋼也發(fā)生了破壞，并在破壞處發(fā)現(xiàn)有高濃度氯化物沉積。這些事實(shí)說明盡管系統(tǒng)的Cl-濃度有很大差別，但只要有沉積物存在，最終都同樣產(chǎn)生不良結(jié)果。CI-濃度的增長(zhǎng)雖會(huì)使不銹鋼的孔蝕電位負(fù)移，但在常溫和低Cl-濃度（<10< span=“”>3mg/L）的條件下，影響是不明顯的。

3、不銹鋼的應(yīng)力腐蝕破裂

在工業(yè)水中，奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕破裂是由孔蝕誘發(fā)的，兩者的影響參數(shù)相同，只是各自所要求的臨界值不同。至于發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂時(shí)應(yīng)力的作用，用受拉力的閉塞區(qū)試件，在0.05mol/L NaCI中研究了18-8奧氏體不銹鋼，發(fā)現(xiàn)試件受陽(yáng)極極化時(shí)（oV， SCE），裂縫是活化區(qū)，拉應(yīng)力促進(jìn)鈍化膜破裂，并使膜難以修復(fù)，結(jié)果使這里電位變得更負(fù)， pH值下降得更快，腐蝕更嚴(yán)重。

4、不銹鋼的晶間腐蝕

在大多數(shù)情況下，奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕是由于晶界鄰近的貧鉻區(qū)引起的。不銹鋼要有一定的含鉻量，如果鉻含量降低，其耐蝕性能就變差。當(dāng)碳含量≥0.02％時(shí)，在510~788℃的溫度范圍內(nèi)，碳化鉻Cr23C8或碳就會(huì)在晶界析出。這樣，鉻就會(huì)以碳化鉻的形式從固溶體中分離出來(lái)，使晶界鄰近處的鉻含量降低，形成貧鉻區(qū)。鄰近晶界的貧鉻區(qū)由于耐蝕性較差，因此就腐蝕了。18-8不銹鋼（304型）一般含碳0.06％~0.08％，有足夠的碳與鉻生成碳化鉻沉淀使晶間形成貧鉻區(qū)，見下圖。焊縫腐蝕是不銹鋼的一種特殊的晶間腐蝕。焊縫腐蝕區(qū)通常是在母材板上稍離焊縫有一些距離的一條帶上（熱影響區(qū)），這一部分不銹鋼在焊接過程中曾在敏化溫度范圍內(nèi)加熱過。