316L不锈钢的抗腐蚀性分析

316L不锈钢的抗腐蚀性分析
316L不锈钢的抗腐蚀性分析

316L不锈钢的抗腐蚀性分析

1 循环水旋转滤网反冲洗系统简介

循环水过滤系统(CFI)的主要设备是旋转海水滤网,在其运行中要不断清除滤出的污物,通过反冲洗系统来实现。反冲洗的水源与主循环水一样引自旋转滤网后的海水水室,后经两级泵加压和中间过滤输至旋转滤网的特定部位冲洗污物,设计流速2.3m/s。反冲洗海水管道设计采用公称直径150mm(壁厚7.11mm)的316L不锈钢管。输送的海水含氯量为17g/L,摩尔浓度为0.48mol/L,为防止回路中海生物滋生,注入次氯酸钠溶液,使循环水入口次氯酸钠的质量分数控制在1×10-6。

2 316L不锈钢管道的使用情况

CFI系统于2000-05-17完成安装交付调试,进行单体调试及系统试运。2001

年4月,1号机组管道首次出现泄漏,泄漏部位位于管道竖直段与水平段弯头焊口处,泄漏点表现为穿透性孔,孔的直径很小,但肉眼可见,管道内壁腐蚀处呈扩展状褐色锈迹,判断为典型的不锈钢点腐蚀。当时的处理措施是切除泄漏的管段,更换同材质的新管段,并在新管段底部增加了一个疏水阀,目的是在管道停运期间排空管内积水以防止腐蚀的再次发生。但在2001年9月,1号机管道又发现漏点。2001年10月电厂决定将所有反冲洗管道更换为碳钢衬胶管道。改造后运行至今未发生泄漏。

3 316L不锈钢的抗腐蚀性分析

316L不锈钢属300系列Fe-Cr-Ni合金奥氏体不锈钢,由于铬、镍含量高,是最耐腐蚀的不锈钢之一,并具有很好的机械性能。字母“L”表示低碳(碳含量被控制在0.03%以下),以避免在临界温度范围(430,900?)内碳化铬的晶界沉淀,在焊后提供特别好的耐蚀性。但316L不锈钢抗氯离子点腐蚀的能力较差。

4 不锈钢的点腐蚀机理

在金属表面局部地方出现向深处发展的腐蚀小孔,其余表面不腐蚀或腐蚀很轻微,这种形态成为小孔腐蚀,简称点蚀。金属腐蚀按机理分为化学腐蚀和电化学腐蚀。点腐蚀属于电化学腐蚀中的局部腐蚀。一种点蚀是由局部充气电池产生,类似于金属的缝隙腐蚀。另一种更常见的点蚀发生在有钝化表现或被高耐蚀性氧化物覆盖的金属上。

4.1 电化学腐蚀的基本原理

通过原电池原理可以更好地说明电化学腐蚀机理。当2种活泼性不同的金属(如铜和锌)浸入电解质溶液,2种金属间将产生电位差,用导线连接将会有电流通过,在此过程中活泼金属(锌)将被消耗掉,也就是被电化学腐蚀。不同于化学腐蚀(如金属在空气中的氧化,锌在酸溶液中的析氢),电化学腐蚀一定有电流产生,并且电流量的大小直接与腐蚀物的生成量相关,即电流密度越大腐蚀速度越快。

各种金属在电解质溶液中的活泼程度可用其标准电极电位表示,即金属与含有单位活度(活度与浓度正相关,在浓度小于10-3mol/L时认为两者值相同)的金属离子,在温度298K(25?),气体分压1.01MPa下的平衡电极电位。

标准电极电位越低,金属或合金越活泼,在与高电位金属组成电偶对时更易被腐蚀。由此可见,决定金属标准电极电位的因素除了金属的本质外还有:溶液金属离子活度(浓度)、温度、气体分压。另外一个重要影响因素是金属表面覆盖着的薄膜。除了金、铂等极少数贵

金属外,绝大多数金属在空气中或水中可以形成具有一定保护作用的氧化膜,否则大部分金属在自然界就无法存在。金属表面膜的性质对其腐蚀发生及腐蚀速度都有着重要影响。 4.2 不锈钢的耐腐蚀原理

不锈钢的重要因素在于其保护性氧化膜是自愈性的(例如它不象选择性氧化而形成的那些保护性薄膜),致使这些材料能够进行加工而不失去抗氧化性。合金必须含有足够量的铬以形成基本上由Cr2O3组成的表皮,以便当薄膜弄破时有足够数

目的铬(Cr3+)阳离子重新形成薄膜。如果铬的比例低于完全保护所需要的比例,铬就溶解在铁表面形成的氧化物中而无法形成有效保护膜。起完全保护作用所需的铬的比例取决于使用条件。在水溶液中,需要12%的铬产生自钝化作用形成包含大量Cr2O3的很薄的保护膜。在气态氧化条件下,低于1000?时,12%的铬有很好的抗氧化性,在高于1000?时,17%的铬也有很好的抗氧化性。当金属含铬量不够或某些原因造成不锈钢晶界出现贫铬区的时候,就不能形成有效的保护性膜。 4.3 氯离子对不锈钢钝化膜的破坏

处于钝态的金属仍有一定的反应能力,即钝化膜的溶解和修复(再钝化)处于动平衡状态。当介质中含有活性阴离子(常见的如氯离子)时,平衡便受到破坏,溶解占优势。其原因是氯离子能优先地有选择地吸附在钝化膜上,把氧原子排挤掉,然后和钝化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物,结果在新露出的基底金属的特定点上生成小蚀坑(孔径多在20,30μm),这些小蚀坑称为孔蚀核,亦可理解为蚀孔生成的活性中心。氯离子的存在对不锈钢的钝态起到直接的破环作用。图1表征了金属钝化区随氯离子浓度增大而减小。

A-不存在氯离子;B-低浓度氯离子;C-高浓度氯离子

图1 对于呈现出钝化性的金属,氯离子对阳极极化曲线的作用[2]

图1是对含不同浓度氯离子溶液中的不锈钢试样采取恒电位法测量的电位与电流关系曲线,从中看出阳极电位达到一定值,电流密度突然变小,表示开始形成稳定的钝化膜,其电阻比较高,并在一定的电位区域(钝化区)内保持。图中显示,随着氯离子浓度的升高,其临界电流密度增加,初级钝化电位也升高,并缩小了钝化区范围。对这种特性的解释是在钝化电位区域内,氯离子与氧化性物质竞争,并且进入薄膜之中,因此产生晶格缺陷,降低了氧化物的电阻率。因此在有氯离子存在的环境下,既不容易产生钝化,也不容易维持钝化。在局部钝化膜破坏的同时其余的保护膜保持完好,这使得点蚀的条件得以实现和加强。根据电化学产生机理,

处于活化态的不锈钢较之钝化态的不锈钢其电极电位要高许多,电解质溶液就满足了电化学腐蚀的热力学条件,活化态不锈钢成为阳极,钝化态不锈钢作为阴极。腐蚀点只涉及到一小部分金属,其余的表面是一个大的阴极面积。在电化学反应中,阴极反应和阳极反应是以相同速度进行的,因此集中到阳极腐蚀点上的腐蚀速度非常显著,有明显的穿透作用,这样形成了点腐蚀。

4.4 点腐蚀形成的过程

点蚀首先从亚稳态孔蚀行为开始。不锈钢表面的各种缺陷如表面硫化物夹杂、晶界碳化物沉积、表面沟槽处等地方,钝化膜首先遭到破坏露出基层金属出现小蚀孔(孔径多在20,30μm),这就是亚稳态孔核,成为点腐蚀生成的活性中心。蚀核形成后,相当一部分点仍可能再钝化,若再钝化阻力小,蚀核就不再长大。当受到促进因素影响,蚀核继续长大至一定临界尺寸时(一般孔径大于30μm),金属表面出现宏观可见的蚀孔,这个特定点成为孔蚀源。蚀孔一旦形成则加速生长,现以不锈钢在充气的含氯离子的介质中的腐蚀过程为例说明,见图2。

图2 不锈钢在充气的含氯离子的介质中的孔蚀过程[4]

蚀孔内金属表面处于活态,电位较负;蚀孔外金属表面处于钝态,电位较正,于是孔内和孔外构成了一个活态——钝态微电偶腐蚀电池,电池具有大阴极——小阳极的面积比结构,阳极电流密度很大,蚀孔加深很快。孔外金属表面同时受到阴极保护,可继续维持钝态。孔内主要发生阳极溶解反应:

Fe?Fe2++2e

Cr?Cr3++3e

Ni?Ni2++2e

孔外在中性或弱碱性条件下发生的主要反应:

1/2 O2+H2O+2e?2OH-

由图可见,阴、阳极彼此分离,二次腐蚀产物将在孔口形成,没有多大保护作用。孔内介质相对孔外介质呈滞流状态,溶解的金属阳离子不易往外扩散,溶解氧亦不易扩散进来。由于孔内金属阳离子浓度的增加,带负电的氯离子向孔内迁移以维持电中性,在孔内形成金属氯化物(如FeCl2等)的浓缩溶液,这种富集氯离子的溶液可使孔内金属表面继续维持活性。又由于氯化物水解等原因,孔内介质酸度增加,使阳极溶解速度进一步加快,加上受重力的作用,蚀孔加速向深处发展。

随着腐蚀的进行,孔口介质的pH值逐渐升高,水中的可溶性盐如Ca(HCO3)2

将转化为CaCO3沉淀,结果锈层与垢层一起在孔口沉积形成一个闭塞电池,这样就使孔内外物质交换更困难,从而使孔内金属氯化物更加浓缩,最终蚀孔的高速深化可把金属断面蚀穿。这种由闭塞电池引起孔内酸化从而加速腐蚀的作用称为“自催化酸化作用”。

产生腐蚀反应的金属表面的微环境情况非常重要,在这样的表面上形成的局部腐蚀环境与名义上的大环境有很大不同。点腐蚀的产生正是在一个与周围环境不同并且逐步恶化的微环境下进行的。

5 影响点腐蚀的因素

金属或合金的性质、表面状况、介质的性质、pH值、温度、流速和时间等,都是影响点腐蚀的主要因素。

不锈钢性质的影响因素包括:组分、杂质、晶体结构、钝化膜。

组分、杂质和晶体结构决定着其耐腐蚀性。比如不锈钢中加入铌和钛可有效防止碳化铬的形成,从而提高晶界抗腐蚀能力。适量的钼和铬联合作用可在氯化物存在的情况下有效稳定钝化膜。

许多晶界腐蚀是由热处理引起的:不锈钢在焊接等过程中加热到一定温度之后而产生碳化铬在晶界上的沉积,因此,紧靠近碳化铬的区域就消耗掉了铬,从而相对于晶内的铬更为活泼。如果存在水溶液条件,就形成了以裸露的铬为阳极,以不

锈钢为阴极的原电池。大的阴极面积产生了阳极控制,因而腐蚀作用很严重,导致晶间破裂或点蚀。这称之为“焊接接头晶间腐蚀”,这种钢称之为“活化处理”的钢。采用低碳的奥氏体不锈钢可以减轻这个问题。钝化膜是保护不锈钢的主要屏障,但另一方面具有钝化特性的金属或合金,钝化能力越强则对孔蚀的敏感性越高,不锈钢较碳钢易发生点腐蚀就是这个道理。

孔蚀的发生和介质中含有活性阴离子或氧化性阳离子有很大关系。大多数的孔蚀事例都是在含有氯离子或氯化物介质中发生的。实验表明,在阳极极化条件下,介质中只要含有氯离子便可使金属发生孔蚀。所以氯离子又称为孔蚀的“激发剂”,而且随着介质中氯离子浓度的增加,孔蚀电位下降,使孔蚀容易发生,而后又容易加速进行。不锈钢孔蚀电位与氯离子活度

间的关系:

φb = -0.088lgαCl- + 0.108(V)[4]

其中,φb为不锈钢孔蚀临界电位,αCl-为氯离子活度。

实验证明[5],随着溶液pH值的降低,腐蚀速度逐渐增加,并且在pH值相同时,含不同氯离子的模拟溶液的腐蚀速度相差不大,这说明溶液的pH值对腐蚀起着决定性的作用。对18-8不锈钢的点蚀研究发现,当闭塞区内的pH值低于1.3时,腐蚀速度急剧增大,这是由于发生了从钝化态向活化态的突变。由于腐蚀速度与溶液的pH值呈对数关系,因此pH值的微小变化都会对腐蚀速度带来明显的影响。

闭塞区内除了亚铁离子的水解造成溶液pH值下降外,还由于离子强度的增加,使得氢离子的活度系数增大而降低pH值。通过实验可知,随着氯离子浓度的升高,溶液pH值线性下降。[5]

介质温度升高使φb值明显降低,使孔蚀加速。

介质处于静止状态金属的孔蚀速度比介质处于流动状态时为大。介质的流速对减缓孔蚀起双重作用,加大流速一方面有利于溶解氧向金属表面的输送,使钝化膜容易形成;另一方面可以减少沉积物在金属表面的沉积机会,从而减少发生孔蚀的机会。

点蚀发生的诱导期一般从几个月到一年不等,视具体情况不同。

6 316L不锈钢管道的点腐蚀情况分析

对照上述影响,不锈钢孔蚀的主要因素,对岭澳一期CFI系统反冲洗管道的点蚀倾向或加速点蚀的因素分析如下。

6.1 材质

316L不锈钢本身具有很好的抗氧化性,并且由于控制了碳的含量,减少了焊后碳化铬的晶界沉淀,在焊后提供了较好的耐蚀性。但316L不锈钢在氯化物环境中,对应力腐蚀开裂最为敏感,不具备耐氯离子腐蚀的功能。已经证明将不锈钢的标准级别,如316L型不锈钢用于海水系统是不成功的[1]。另外,在焊接热影响区仍然存在焊后晶界贫铬发生的可能性,并且由于条件所限,现场焊后无法对焊缝内表面做酸洗钝化处理,其保护膜相对较差,加之焊后表面不平整度增加,这些都为孔蚀核的形成提供了条件。

6.2 介质

输送介质为0.48mol/L氯离子浓度的海水,其对不锈钢腐蚀的影响是显著的,一方面是破坏钝化膜,另一方面是不断富集的氯离子直接降低pH值。加入质量分数为1×10-6的次氯酸钠,对氯离子含量的提升可忽略不计。但次氯酸钠的存在,对提高介质含氧量,加快阴极去极化起到了促进作用,因此加快了点蚀速度。

6.3 温度和pH值

环境温度和海水整体的pH值变化不大,对反冲洗管道点蚀的影响很小。 6.4 流速

管道内海水在试运期间长期处于滞流状态,为点蚀的形成提供了充分的条件。在正常运行期间,管道内海水设计流速在2.3m/s,由于水流冲刷,初步形成的亚稳态孔核中很难形成闭塞电池的条件,孔蚀进一步发展的条件“氯离子富集”、“酸性增加”和孔内“不锈钢活化态”等都难以保持。但在长期停运状态下,这些闭塞电池条件都得以实现,为孔蚀的快速发展提供了良好条件。

综上所述,材质不耐氯离子腐蚀、介质含氯离子和长期滞流的状态这几项因素共同影响,促成了岭澳一期CFI反冲洗管道的点腐蚀。

7 对反冲洗管道可采取的防护措施

通过分析影响点蚀的因素可以看出,材质、介质、流速和时间是造成反冲洗管道316L不锈钢点蚀的主要因素。介质是无法改变的,长期滞流现象的存在也是无法避免的。在对反冲洗管道泄漏的处理和改造中,曾经加装了疏水管线,但没有实际作用,因为不可能排尽所有海水并充分干燥,即使存在极少量海水腐蚀仍可在管道底部沿重力方向进行,而且因为溶液中含氧量的增加和海水的蒸发浓缩会加快腐蚀。

参考控制腐蚀的5种基本方法,即:改用更适当的材料、改变环境、使用保护性涂层、采用阴极保护或阳极保护、改进系统或构件的设计[1]。其中,可采纳的是改用材料和使用保护性涂层。采用外加阴极电流保护可以抑制不锈钢点蚀,但是所需费用较昂贵,而且会对附近没有保护的金属部件加重腐蚀。

因此,解决反冲洗管道点蚀的有效方法就是,从提高管道内壁抗腐蚀性方面考虑。在现场实际改造中,采用了使用广泛的碳钢管道加硫化橡胶衬里的方法。

(1)拆除所有不锈钢管道,参照原管线路径现场设计为法兰联接碳钢管道(衬胶管道不能采用焊接)。

(2)现场加工制作碳钢管道后送交专业衬胶厂家。

(3)在衬胶厂对碳钢管段进行内外表面喷砂处理。然后外表面涂防锈底漆,内表面手工粘衬橡胶皮。

(4)对衬胶进行电火花检验,以保证衬胶的连续性,对个别缺陷点采用环氧树脂补胶处理。 (5)对橡胶进行硫化熏蒸处理,使衬胶硬化。

(6)安装时法兰连接采用橡胶垫,连接螺栓采用镀锌螺栓加防腐涂层。安装后管道表面涂防腐面漆。

近年来由于钢铁生产技术的不断提高,使用耐氯离子腐蚀的双向不锈钢已成为现实。双向不锈钢是在不锈钢中添加一定含量的钼,并加入较奥氏体不锈钢更高含量的铬,较高的铬、钼含量组合能获得良好的抗氯化物点蚀和缝隙腐蚀性能。这是第一代双相不锈钢。在双相不锈钢中再加入氮促进奥氏体的形成并改善拉伸性能和耐点蚀性能,这就是第二代双相不锈钢。

奥氏体不锈钢和双相不锈钢(不能用于铁素体不锈钢)的耐点蚀性能可以用耐点蚀当量(PREN)预测:

PREN =Cr+3.3(Mo+0.5W)+xN[1]

其中Cr、Mo、W和N等于材料中铬、钼、钨、氮的含量,这些合金化元素都对耐点蚀性能起着正面的作用。对于双相不锈钢,x=16,对于奥氏体不锈钢,x=30。

在田湾核电站的设计中,其核岛重要厂用水管道就采用了2507双相不锈钢来输送海水,现场实际运行良好。

8 对海水管道选材的建议

碳钢衬胶管道和双相不锈钢管道在输送海水方面都能起到良好的防腐作用且能满足强度要求。在实际使用中,衬胶管道造价低、使用寿命较长(衬胶设备使用20年耐腐蚀性能不会降低)但施工复杂,尤其是最后调整段的衬胶必须在现场外专业厂进行,对施工进度有重大影响。而双相不锈钢可焊接、安装方便、寿命期长,是一种较理想的选择,只是在以往的设计中由于价格昂贵不被选用。近几年随着钢铁

技术的不断提高,双相不锈钢的产量和用量不断增加,价格也在一步步降低,今后工程中使用双相不锈钢管道将是发展趋势。

9 对电厂防腐的建议

据统计,在电站整个运行期内,由于腐蚀和磨损而损失掉的金属约占其原有重量的8%。而个别部件和部位的腐蚀引起的失效,更是给电厂运行带来巨大损失。电站防腐是一项复杂而又广泛的工作,需要从设计、监造、施工、运行各个环节加以控制。本文所述的316L不锈钢管道孔蚀失效事件就是一个从选材到施工以及运行各种因素综合影响的结果,它带来的危害是显而易见的。另外电站运行中低压给水系统的二氧化碳腐蚀、高压加热器的氧腐蚀、设备停用阶段的氧腐蚀、核岛蒸发器传热管的晶间腐蚀与应力开裂、凝汽器泄漏对蒸发器二次侧的腐蚀等问题,都给电站安全带来很大危害。因此,建议成立一个专门的腐蚀控制小组,从专业角度对设计、制造、储运、施工、运行全过程进行监控,以避免和减少腐蚀的发生。另外,加强全体技术人员的腐蚀与防护基本知识培训,使大家从原理上了解,在工作中就能有意识地加以防护。

各种不锈钢的耐腐蚀性能1

各种不锈钢的耐腐蚀性能? 答:304 是一种通用性的不锈钢,它广泛地用于制作要求良好综合性能(耐腐蚀和成型性)的设备和机件。301 不锈钢在形变时呈现出明显的加工硬化现象,被用于要求较高强度的各种场合。 302 不锈钢实质上就是含碳量更高的304不锈钢的变种,通过冷轧可使其获得较高的强度。 302B 是一种含硅量较高的不锈钢,它具有较高的抗高温氧化性能。 303和303Se 是分别含有硫和硒的易切削不锈钢,用于主要要求易切削和表而光浩度高的场合。303Se不锈钢也用于制作需要热镦的机件,因为在这类条件下,这种不锈钢具有良好的可热加工性。 304L 是碳含量较低的304不锈钢的变种,用于需要焊接的场合。较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少,而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀(焊接侵蚀)。 304N 是一种含氮的不锈钢,加氮是为了提高钢的强度。305和384 不锈钢含有较高的镍,其加工硬化率低,适用于对冷成型性要求高的各种场合。 308 不锈钢用于制作焊条。

309、310、314及330 不锈钢的镍、铬含量都比较高,为的是提高钢在高温下的抗氧化性能和蠕变强度。而30S5和310S 乃是309和310不锈钢的变种,所不同者只是碳含量较低,为的是使焊缝附近所析出的碳化物减至最少。330不锈钢有着特别高的抗渗碳能力和抗热震性. 316和317 型不锈钢含有铝,因而在海洋和化学工业环境中的抗点腐蚀能力大大地优于304不锈钢。其中,316型不锈钢由变种包括低碳不锈钢316L、含氮的高强度不锈钢316N 以及合硫量较高的易切削不锈钢316F。 是分别以钛,铌加钽、铌稳定化的不锈348 及347、321.钢,适宜作高温下使用的焊接构件。348是一种适用于核动力工业的不锈钢,对钽和钻的合量有着一定的限制。 不锈钢与不锈铁的区别 不锈钢一般是不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢是指耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢,而耐酸钢则是指耐酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。不锈钢自本世纪初问世,到现在已有90多年的历史。不锈钢的发明是世界冶金史上的重大成就,不锈钢的发展为现代工业的发展和科技进步奠定了重要的物质技术基础。不锈钢钢种很多,性能各异,它在发展过程中逐步形成了几大类。按组织结构分,分为马氏不锈钢(包括沉淀硬化不锈钢)、铁素体不锈钢、奥氏体不锈

304,316不锈钢耐腐蚀性

不锈钢的耐腐蚀性能一般随铬含量的增加而提高,其基本原理是,当钢中有足够的铬时,在钢的表面形成非常薄的致密的氧化膜,它可以防止进一步的氧化或腐蚀。氧化性的环境可以强化这种膜,而还原性环境则必然破坏这种膜,造成钢的腐蚀。 1、在各种环境中的耐腐蚀性能 ①大气腐蚀 不锈钢耐大气腐蚀基本上是随着大气中的氯化物的含量而变化的。因此,靠近海洋或其他氯化物污染源对不锈钢的腐蚀是极为重要的。一定量的雨水,只有对钢表面的氯化物浓度起作用时才是重要的。 农村环境1Cr13、1 Cr 17和奥氏体型不锈钢可以适应各种用途,其外观上不会有显著的改变。因此,在农村暴露使用的不锈钢可以根据价格,市场供应情况,力学性能、制作加工性能和外观来选择。 工业环境在没有氯化物污染的工业环境中,1Cr17和奥氏体型不锈钢能长期工作,基本上保持无锈蚀,可能在表面形成污膜,但当将污膜清除后,还保持着原有的光亮外观。在有氯化物的工业环境中,将造成不锈钢锈蚀。 海洋环境1Cr13和1 Cr 17不锈钢在短时期就会形成薄的锈膜,但不会造成明显的尺寸上的改变。奥氏体型不锈钢如1 Cr 17Ni7、1 Cr 18Ni9和0 Cr 18Ni9,当暴露于海洋环境时,可能出现一些锈蚀。锈蚀通常是浅薄的,可以很容易地清除。0 Cr 17 Ni 12M 02含钼不锈钢在海洋环境中基本上是耐腐蚀的。 除了大气条件外,还有另外两个影响不锈钢耐大气腐蚀性能的因素,即表面状态和制作工艺。 精加工级别影响不锈钢在有氯化物的环境中的耐腐蚀性能。无光表面(毛面)对腐蚀非常敏感,即正常的工业精加工表面对锈蚀的敏感性较小。表面精加工级别还影响污物和锈蚀的清除。从高精加工的表面上清除污物和锈蚀物很容易,但从无光的表面上清除则很困难。对于无光表面,如果要保持原有的表面状态则需要更经常的清理。

各种不锈钢的耐腐蚀性能

各种不锈钢的耐腐蚀性能 在工业控制中经常用到不锈钢管件作为仪器仪表附材,来构成完整的工业控制系统。有必要对各种不锈钢的耐腐蚀性能作一个全面的了解,总结如下: 304 是一种通用性的不锈钢,它广泛地用于制作要求良好综合性能(耐腐蚀和成型性)的设备和机件。 301 不锈钢在形变时呈现出明显的加工硬化现象,被用于要求较高强度的各种场合。 302 不锈钢实质上就是含碳量更高的304不锈钢的变种,通过冷轧可使其获得较高的强度。302B 是一种含硅量较高的不锈钢,它具有较高的抗高温氧化性能。 303和303Se 是分别含有硫和硒的易切削不锈钢,用于主要要求易切削和表而光浩度高的场合。303Se不锈钢也用于制作需要热镦的机件,因为在这类条件下,这种不锈钢具有良好的可热加工性。 304L 是碳含量较低的304不锈钢的变种,用于需要焊接的场合。较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少,而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀(焊接侵蚀)。 304N 是一种含氮的不锈钢,加氮是为了提高钢的强度。 305和384 不锈钢含有较高的镍,其加工硬化率低,适用于对冷成型性要求高的各种场合。308 不锈钢用于制作焊条。 309、310、314及330 不锈钢的镍、铬含量都比较高,为的是提高钢在高温下的抗氧化性能和蠕变强度。而30S5和310S乃是309和310不锈钢的变种,所不同者只是碳含量较低,为的是使焊缝附近所析出的碳化物减至最少。330不锈钢有着特别高的抗渗碳能力和抗热震性. 316和317 型不锈钢含有铝,因而在海洋和化学工业环境中的抗点腐蚀能力大大地优于304不锈钢。其中,316型不锈钢由变种包括低碳不锈钢316L、含氮的高强度不锈钢316N以及合硫量较高的易切削不锈钢316F。 321、347及348 是分别以钛,铌加钽、铌稳定化的不锈钢,适宜作高温下使用的焊接构件。348是一种适用于核动力工业的不锈钢,对钽和钻的合量有着一定的限制。 3Cr13是马氏体不锈钢,用于食品机械及医疗器械等;42CrMo是合金钢,它比45#钢优异,用于条件苛刻的轴类及结构件等。 比较3Cr13钢与40钢、45钢等碳素结构钢的机械性能可知,3Cr13钢的强度比40钢和45钢高,它是一种强度高、塑性好的中碳马氏体不锈钢。马氏体不锈钢在热处理后的不同硬度,对车削加工的影响很大。表1是用YW2材料的车刀对热处理后不同硬度的3Cr13钢的车削情况。可见,退火状0.10.10.1态的马氏体不锈钢虽然硬度低,但车削性能差,这是因为材料塑性和韧性大,组织不均匀,粘附,熔着性强,切削过程易产生刀瘤,不易获得较好的表面质量。而调质处理后硬度在HRC30以下的3Cr13材料,车削加工性较好,易达到较好的表面质量。用硬度在HRC30以上的材料加工出的零件,表面质量虽然较好,但刀具易磨损。所以,在条件允许的情况下,可以在材料进厂后,先进行调质处理,硬度达到 HRC25~HRC30,然后再进行切削加工。

不锈钢的耐腐蚀性

不锈钢的耐腐蚀性 1、污水中的氯离子浓度 ●V2A/304L 最大值:200mg/l ●V2A/304L,当停留时间大约5h(因为在污水中有可能产生硫化物)最大值:150mg/l ●V4A/316L,316Ti 最大值:400mg/l 2、污水中的pH值 ●V2A/304和V4A/316 最低值:6.5 3、饮用水中的氯离子浓度 ●V2A/301,304L 最大值:100mg/l ●V4A/316L,316Ti 最大值:250mg/l ●pH值最低值:7 4、饮用水中的铁离子浓度最大值2mg/l 铁离子具有腐蚀性,尤其是和氯离子混合 5、污水沟渠内的硫化氢浓度最大值:6 mg/l 在电控柜内最大值:2 mg/l 6、污水中的停留时间最大值:5小时 污水会可能产生腐烂、腐蚀性、有毒气体,并有可能产生高浓度的硫酸盐。 氯离子浓度高于100 mg/l的废水中会产生或释放硫化氢,喷嘴应该配置以对顶部空间冲洗。 7、使用水泵提升 ●停留时间取决于水量和水泵间歇时间。要注意泵池内的停留时间。 ●使用通风设备每小时10次更换空气,(注意预防臭气,可采用生物过滤除臭) ●封闭容器或沟渠需要增加喷嘴进行顶部空间冲洗。 8、高温下安装(大于40摄氏度,或大约104华氏度) 可能对设备产生的影响: ●过度热膨胀引起问题 ●干物质结盖引起机械故障(例如:栅渣或砂粒) ●增加腐蚀风险(例如,在70°C氯离子的允许浓度是20°C允许浓度的50%) 补救措施

●在室内安装设备/电控柜,防止直接暴露在阳光下 ●安装空调/风冷设备 ●使用受极端温度或温度变化影响较小的产品或零部件 ●对设备/控制柜进行隔热处理 9、海边安装 空气中的高浓度氯离子可引起不锈钢腐蚀。 ●使用V4A/316Ti,316L制造的设备 ●使用V4A/316Ti,316L制造的盖罩 ●使用可以抵抗氯离子材料制造的盖罩

各种不锈钢的耐腐蚀性能

各种不锈钢的耐腐蚀性能 304 是一种通用性的不锈钢,它广泛地用于制作要求良好综合性能(耐腐蚀和成型性)的设备和机件。301 不锈钢在形变时呈现出明显的加工硬化现象,被用于要求较高强度的各种场合。 302 不锈钢实质上就是含碳量更高的304不锈钢的变种,通过冷轧可使其获得较高的强度。 302B 是一种含硅量较高的不锈钢,它具有较高的抗高温氧化性能。 303和303Se 是分别含有硫和硒的易切削不锈钢,用于主要要求易切削和表而光浩度高的场合。303Se不锈钢也用于制作需要热镦的机件,因为在这类条件下,这种不锈钢具有良好的可热加工性。 304L 是碳含量较低的304不锈钢的变种,用于需要焊接的场合。较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少,而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀(焊接侵蚀)。 304N 是一种含氮的不锈钢,加氮是为了提高钢的强度。 305和384不锈钢含有较高的镍,其加工硬化率低,适用于对冷成型性要求高的各种场合。 308不锈钢用于制作焊条。 309、310、314及330 不锈钢的镍、铬含量都比较高,为的是提高钢在高温下的抗氧化性能和蠕变强度。而30S5和310S乃是309和310不锈钢的变种,所不同者只是碳含量较低,为的是使焊缝附近所析出的碳化物减至最少。330不锈钢有着特别高的抗渗碳能力和抗热震性.316和317型不锈钢含有铝,因而在海洋和化学工业环境中的抗点腐蚀能力大大地优于304不锈钢。其中,316型不锈钢由变种包括低碳不锈钢316L、含氮的高强度不锈钢316N以及合硫量较高的易切削不锈钢316F。 321、347及348是分别以钛,铌加钽、铌稳定化的不锈钢,适宜作高温下使用的焊接构件。348是一种适用于核动力工业的不锈钢,对钽和钻的合量有着一定的限制。 不锈钢选用需要考虑的因素? 在腐蚀环境中选择不锈钢时,除应对不锈钢的具体使用条件有详细的了解外,还需要考虑的主要因素有:不锈钢的耐蚀性,,强度,韧性和物理性能,加工,成形性能,资源,价格和取得的难易。 1、耐蚀性能 耐蚀性包括不锈性和耐酸,碱,盐等腐蚀介质的性能以及高温下抗氧化,硫化,氯化,氟化等的性能。由于选用不同不锈钢主要是为了解决实际工程中所遇到的各种腐蚀问题,为此在腐蚀环境中不锈钢的耐蚀性如何是选材人员首先需要考虑的。 腐蚀是金属与介质间由于化学或电化学作用而引起的破坏,而耐蚀性指不锈钢抵抗介质腐蚀破坏的能力,故当选材中涉及耐蚀性时,需要注意以下几点。 1、耐蚀性的标准是人为确定的,既要承认它,使用它,又不能受它的约束,要根据具体使用要求来确定是否耐蚀的具体标准。 目前对不锈钢的耐蚀性多采用10级标准,选择哪一级做为耐腐蚀的要求,要考虑设备,部个的特点(薄厚,大小),使用寿命长短,产品质量(如杂质,颜色,纯度)等的要求。 一般说来,对使用过程中要求光洁镜面或尺寸精密的设备仪表和部件,可选择1~3级标准;对要求密切配合,长期不漏或要求使用限长的设备,部件选2~5级,对要求不高检修方便或要求寿命不很长的设备,部件则可选用4~7级,除特殊例外,不锈钢在使用条件下年腐蚀率超过1mm者一般多不选用,需要指出,10级标准对于产生局部腐蚀时是不适用的。 2、耐蚀性是相对的,有条件的,常说的不锈钢的不锈性,耐蚀性系指指相对于生锈和不耐蚀而言,是指在一定条件下(介质,浓度,温度,杂质,压力,流速等一定时)。

各种不锈钢的耐腐蚀性能

各种不锈钢的耐腐蚀性能 304是一种通用性的不锈钢,它广泛地用于制作要求良好综合性能(耐腐蚀和成型性)的设备和机件。 301不锈钢在形变时呈现出明显的加工硬化现象,被用于要求较高强度的各种场合。 302不锈钢实质上就是含碳量更高的304不锈钢的变种,通过冷轧可使其获得较高的强度。 302B是一种含硅量较高的不锈钢,它具有较高的抗高温氧化性能。 303和303Se是分别含有硫和硒的易切削不锈钢,用于主要要求易切削和表而光浩度高的场合。303Se不锈钢也用于制作需要热镦的机件,因为在这类条件下,这种不锈钢具有良好的可热加工性。 304L是碳含量较低的304不锈钢的变种,用于需要焊接的场合。较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少,而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀(焊接侵蚀)。 304N是一种含氮的不锈钢,加氮是为了提高钢的强度。 305和384不锈钢含有较高的镍,其加工硬化率低,适用于对冷成型性要求高的各种场合。 308不锈钢用于制作焊条。 309、310、314及330不锈钢的镍、铬含量都比较高,为的是提高钢在高温下的抗氧化性能和蠕变强度。而30S5和310S乃是309和310不锈钢的变种,所不同

者只是碳含量较低,为的是使焊缝附近所析出的碳化物减至最少。330不锈钢有着 特别高的抗渗碳能力和抗热震性. 316和317型不锈钢含有钼,因而在海洋和化学工业环境中的抗点腐蚀能力大 大地优于304不锈钢。其中,316型不锈钢由变种包括低碳不锈钢316L、含氮的高 强度不锈钢316N以及合硫量较高的易切削不锈钢316F。 321、347及348是分别以钛,铌加钽、铌稳定化的不锈钢,适宜作高温下使用 的焊接构件。348是一种适用于核动力工业的不锈钢,对钽和钻的合量有着一定的 限制。 钢结构防腐工程施工方案 (二)涂装施工工艺 1、基础处理及要求 (1)用细砂纸打磨旧有醇酸红丹漆,并清除掉残留的焊渣以及磨损部位的锈迹; (2)打磨完毕后彻底清扫灰尘和打磨产生的碎屑。 (3)涂装施工前,基层应经甲方、监理方等组织验收,确定已除去所有油、灰、脂、污垢、锈层和其它外部附着物后才能正式进行涂装施工,以保证涂装质量和使 用寿命。 (4)每次涂装前都应检查基材或上道漆上是否有油、灰、脂、污垢或其它外部附着物。 (5)涂装底漆前先在边角处、焊接处、接缝以及锈迹打磨后的部位等等涂装困难的位置预涂一道底漆,以保证该部位的漆膜厚度达到要求。 2、施工环境要求

不锈钢的耐腐蚀性能

所有金属都和大气中的氧气进行反应,在表面形成氧化膜。不幸的是,在普通碳钢上形成的氧化铁继续进行氧化,使锈蚀不断扩大,最终形成孔洞。可以利用油漆或耐氧化的金属(例如,锌,镍和铬)进行电镀来保证碳钢表面,但是,正如人们所知道的那样,这种保护仅是一种薄膜。如果保护层被破坏,下面的钢便开始锈蚀。 不锈钢的耐腐蚀性取决于铬,但是因为铬是钢的组成部分之一,所以保护方法不尽相同。 在铬的添加量达到10.5%时,钢的耐大气腐蚀性能显著增加,但铬含量更高时,尽管仍可提高耐腐蚀性,但不明显。原因是用铬对钢进行合金化处理时,把表面氧化物的类型改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物。这种紧密粘附的富铬氧化物保护表面,防止进一步地氧化。这种氧化层极薄,透过它可以看到钢表面的自然光泽,使不锈钢具有独特的表面。而且,如果损坏了表层,所暴露出的钢表面会和大气反应进行自我修理,重新形成这种氧化物"钝化膜",继续起保护作用。 因此,所有的不锈钢元素都具有一种共同的特性,即铬含量均在10.5%以上。 普通碳钢与大气中氧,在金属表面形成过氧化膜,然后继续进行氧化,使锈蚀不断扩大,形成“千层糕”式的腐蚀物,直至烂穿。不锈钢的不锈性与钢中铬含量有光。钢中铬含量达到12%时,与大气接触,在不锈钢表面产生一层钝化膜(Cr2O3),它是致密的富铬氧化物,有效

地保护着不锈钢表面,特别是能防止进一步再氧化。这种氧化膜极薄(只有几个微米),头各国它可以看到钢表面的自然光泽,使不惜刚既有独特的表面。若表面钝化膜一旦被破坏,钢中的铬与大气中的氧心生成钝化膜,继续起保护作用。 不锈钢遇到特殊环境,也会出现某些局部腐蚀,如孔蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、电偶腐蚀等。为了克服这些腐蚀,在钢中分别加入了钼、氮、钛或铌等元素,并研制出了低碳、超低碳、双相不锈钢等新品种,提高不锈钢的耐腐性。 不锈钢的耐腐蚀性能一般随铬含量的增加而提高。其基本原理是,当钢中有足够的铬时,在钢的表面形成非常薄的至密的氧化膜,它可以防止进一步的氧化或义腐蚀。氧化性的环境可以强化这种膜,而还原性环境则必然破坏这种膜,造成钢的腐蚀。 (一)在各种环境中的耐腐蚀性能 1.大气腐蚀 不锈钢耐大气腐蚀基本上是随大气中的氯化物的含量而变化的。因此,靠近海洋或其他氯化物污染源对不锈钢的腐蚀是极为重要的。一定量的雨水,只有对钢表面的氯化物浓度起作用时才是重要的。 农村环境 1Cr13、1Cr17和奥氏体型不锈钢可以适应各种用途,其外观上不会有显著的改变。因此,在农村暴露使用的不锈钢可以根据价格,市场供应情况,力学性能、制作加工性能和外观来选择。

不锈钢的耐腐蚀性及其种类

不锈钢的耐腐蚀性及其种类 1.腐蚀的种类和定义: 在众多的工业用途中,不锈钢都能提供今人满意的耐蚀性能。根据使用的经验来看,除[wiki]机械[/wiki]失效外,不锈钢的腐蚀主要表现在:不锈钢的一种严重的腐蚀形式是局部腐蚀(亦即应力腐蚀开裂、点腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀疲劳以及缝隙腐蚀)。这些局部腐蚀所导致的失效事例几乎占失效事例的一半以上。事实上,很多失效事故是可以通过合理的选材而予以避免的。 应力腐蚀开裂(SCC):是指承受应力的合金在腐蚀性[wiki]环境[/wiki]中由于烈纹的扩展而互生失效的一种通用术语。应力腐蚀开裂具有脆性断口形貌,但它也可能发生于韧性高的材料中。发生应力腐蚀开裂的必要条件是要有拉应力(不论是残余应力还是外加应力,或者两者兼而有之)和特定的腐蚀介质存在。型纹的形成和扩展大致与拉应力方向垂直。这个导致应力腐蚀开裂的应力值,要比没有腐蚀介质存在时材料断裂所需要的应力值小得多。在微观上,穿过晶粒的裂纹称为穿晶裂纹,而沿晶界扩图的裂纹称为沿晶裂纹,当应力腐蚀开裂扩展至其一深度时(此处,承受载荷的材料断面上的应力达到它在空气中的断裂应力),则材料就按正常的裂纹(在韧性材料中,通常是通过显微缺陷的聚合)而断开。因此,由于应力腐蚀开裂而失效的零件的断面,将包含有应力腐蚀开裂的特征区域以及与已微缺陷的聚合相联系的“韧窝”区域。 点腐蚀:是一种导致腐蚀的局部腐蚀形式。 晶间腐蚀:晶粒间界是结晶学取向不同的晶粒间紊乱错合的界城,因而,它们是钢中各种溶质元素偏析或金属化合物(如碳化物和δ相)沉淀析出的有利区城。因此,在某些腐蚀介质中,晶粒间界可能先行被腐蚀乃是不足为奇的。这种类型的腐蚀被称为晶间腐蚀,大多数的金属和合金在特定的腐蚀介质中都可能呈现晶间腐蚀。 缝隙腐蚀:是局部腐蚀的一种形式,它可能发全于溶液停滞的缝隙之中或屏蔽的表面内。这样的缝隙可以在金属与金属或金属与非金属的接合处形成,例如,在与铆钉、螺栓、垫片、阀座、松动的表面沉积物以及海生物相接烛之处形成。 全面腐蚀:是用来描述在整个合金表面上以比较均勺的方式所发生的腐蚀现象的术语。当发生全面腐蚀时,村料由于腐蚀而逐渐变薄,甚至材料腐蚀失效。不锈钢在强酸和强碱中可能呈现全面腐蚀。全面腐蚀所引起的失效问题并不怎么令人担心,因为,这种腐蚀通常可以通过简单的浸泡试验或查阅腐蚀方面的文献资料而预测它。 2.各种不锈钢的耐腐蚀性能 304 是一种通用性的不锈钢,它广泛地用于制作要求良好综合性能(耐腐蚀和成型性)的[wiki]设备[/wiki]和机件。 301 不锈钢在形变时呈现出明显的加工硬化现象,被用于要求较高强度的各种场合。 302 不锈钢实质上就是含碳量更高的304不锈钢的变种,通过冷轧可使其获得较高的强度。 302B 是一种含硅量较高的不锈钢,它具有较高的抗高温氧化性能。 303和303Se 是分别含有硫和硒的易切削不锈钢,用于主要要求易切削和表而光浩度

不锈钢的腐蚀方式与腐蚀性能

不锈钢的腐蚀方式与腐蚀性能 ⑴不锈钢的腐蚀方式简介 在众多的工业用途中,不锈钢能提供令人满意的耐蚀性能。根据使用的经验来看,除机械失效外,不锈钢的腐蚀主要表现在:不锈钢的一种严重的腐蚀形式是局部腐蚀(亦即应力腐蚀开裂,点腐蚀,晶间腐蚀,腐蚀疲劳以及缝隙腐蚀)。 ①应力腐蚀开裂(SCC)应力腐蚀开裂是指承受应力的合金在腐蚀性环境中由于裂纹的扩展而产生失效的一种形式。应力腐蚀开裂具有脆性断口形貌,但它也可能发生于韧性高的材料中。发生应力腐蚀开裂的必要条件是要有拉应力(不论是参与应力还是外加应力,或者两者兼而有之)和特定的腐蚀介质存在。裂纹的形成和扩展大致与拉应力方向垂直。这个导致应力腐蚀开裂的应力值,要比没有腐蚀介质存在时材料断裂所需要的应力值小得多。在微观上,穿过晶粒的裂纹称为穿晶裂纹,而沿晶界扩展的裂纹称为沿晶裂纹,当应力腐蚀开裂扩展至一定的深度时(此处,承受荷载的材料断面上的应力达到它在空气中的断裂应力),则材料就按正常的裂纹(在韧性材料中,通常是通过显微缺陷的聚合)而断开。因此,由于应力腐蚀开裂而失效的零件的断面,将包含有应力腐蚀开裂的特征区域以及与显微缺陷的聚合想联系的“韧窝”区域。 通常是应力腐蚀开裂的基本条件是:弱的腐蚀介质,一定的拉应力和特定的金属材料构成的特定腐蚀系统。下面将详细介绍这方面的内容。 a 仅当弱的腐蚀在金属表面形成不稳定的保护膜时,才可能发生应力腐蚀开裂。实验结果表明:pH值降低将减弱奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂敏感性。一般的结构用钢在中性pH 值和高pH值介质中,将发生不同机制的应力腐蚀开裂。 b 在一定的拉应力的应变条件下易产生腐蚀。对Cr-Ni不锈钢的应力腐蚀开裂,应力(σ)和开裂时间(t s)关系一般认为符合1gt s=a+bσ方程,式中a,b为常数。这表明所受

在各种环境中不锈钢的耐腐蚀性能

在各种环境中不锈钢的耐腐蚀性能 1.大气腐蚀 不锈钢耐大气腐蚀基本上是随大气中的氯化物的含量而变化的。因此,靠近海洋或其他氯化物污染源对不锈钢的腐蚀是极为重要的。一定量的雨水,只有对钢表面的氯化物浓度起作用时才是重要的。 农村环境1Cr13、1Cr17和奥氏体型不锈钢可以适应各种用途,其外观上不会有显著的改变。因此,在农村暴露使用的不锈钢可以根据价格,市场供应情况,力学性能、制作加工性能和外观来选择。 工业环境在没有氯化物污染的工业环境中,1Cr17和奥氏体型不锈钢能长期工作,基本上保持无锈蚀,可能在表面形成污膜,但当将污膜清除后,还保持着原有的光亮外观。在有氯化物的工业环境中,将造成不锈钢锈蚀。 海洋环境1Cr13和1Cr17不锈钢在短时期就会形成薄的锈膜,但不会造成明显的尺寸上的改变,奥氏体型不锈钢如1Cr17Ni7、1Cr18Ni9和0Cr18Ni9,当暴露于海洋环境时,可能出现一些锈蚀。锈蚀通常是浅薄的,可以很容易地清除。0Cr17Ni12M02含钼不锈钢在海洋环境中基本上是耐腐蚀的。 除了大气条件外,还有另外两个影响不锈钢耐大气腐蚀性能的因素。即表面状态和制作工艺。精加工级别影响不锈钢在有氯化物的环境中的耐腐蚀性能。无光表面(毛面)对腐蚀非常敏感。即正常的工业精加工表面对锈蚀的敏感性较小。表面精加工级别还影响污物和锈蚀的清除。从高精加工的表面上清除污物和锈蚀物很容易,但从无光的表面上清除则很困难。对于无光表面,如果要保持原有的表面状态则需要经常的清理。 2.淡水 淡水可定义为不分酸性、盐性或微咸,来源于江河、湖泊、池塘或井中的水。 淡水的腐蚀性受水的pH值、氧含量和成垢倾向性的影响。结垢(硬)水。其腐蚀性主要由在金属表面形成垢的数量和类型来决定。这种垢的形成是存在其中的矿物质和温度的作用。非结垢(软)水,这种水一般比硬水的腐蚀性强。可以通过提高pH值或减少含氧量来降低其腐蚀性。 1Cr13不锈钢明显地比碳素钢耐淡水腐蚀,而且在淡水中使用有极好的特征。这种钢广泛用于例如需要高强度和耐腐蚀的船坞和水坝等用途。然而,应当考虑到在某些情况下。1Cr13在淡水中可能对中度点蚀敏感.但是点蚀完全可以用阴极防蚀方法来避免。1Cr17和奥氏体型不锈钢在室温(环境温度)几乎完全可以耐淡水腐蚀。 3.酸性水 酸性水是指从矿石和煤浸析出的被污染的自然水,由于是较强的酸性所以其腐蚀性比自然淡水强得多。,由于水对矿石和煤中所含硫化物的浸析作用,酸性水中通常含有大量的游离硫酸,此外,这种水含有大量的硫酸铁,对碳钢的腐蚀有非常大的作用。 受酸性水作用的碳钢设备通常很快被腐蚀。用受酸性河水作用的各种材料所做试验的结果表明,在这种环境下奥氏体型不锈钢有较高的耐腐蚀性能。 奥氏体型不锈钢在淡水和酸性河水中有极好的耐腐蚀性能,特别是其腐蚀膜对热传导的阻碍较小,所以在热交换用途中广泛使用不锈钢管。 4.盐性水 盐性水的腐蚀特点是经常以点蚀的形式出现。对于不锈钢,在很大程度上是由于盐性水导致起耐腐蚀作用的钝化膜局部破坏。这些钢发生点蚀的其他原因是附着于不锈钢设备上的茗荷介和其他海水有机物可形成报送的浓差电池。一旦形成,这些电池非常活跃,并且造成大量腐蚀和点蚀。在盐性水高速流动的情况下,例如泵的叶轮,奥氏体型不锈钢的腐蚀通常是非常小

不锈钢的耐腐蚀性能

不锈钢的耐腐蚀性能 Company Document number:WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

所有金属都和大气中的氧气进行反应,在表面形成氧化膜。不幸的是,在普通碳钢上形成的氧化铁继续进行氧化,使锈蚀不断扩大,最终形成孔洞。可以利用油漆或耐氧化的金属(例如,锌,镍和铬)进行电镀来保证碳钢表面,但是,正如人们所知道的那样,这种保护仅是一种薄膜。如果保护层被破坏,下面的钢便开始锈蚀。不锈钢的耐腐蚀性取决于铬,但是因为铬是钢的组成部分之一,所以保护方法不尽相同。 在铬的添加量达到10.5%时,钢的耐大气腐蚀性能显着增加,但铬含量更高时,尽管仍可提高耐腐蚀性,但不明显。原因是用铬对钢进行合金化处理时,把表面氧化物的类型改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物。这种紧密粘附的富铬氧化物保护表面,防止进一步地氧化。这种氧化层极薄,透过它可以看到钢表面的自然光泽,使不锈钢具有独特的表面。而且,如果损坏了表层,所暴露出的钢表面会和大气反应进行自我修理,重新形成这种氧化物"钝化膜",继续起保护作用。 因此,所有的不锈钢元素都具有一种共同的特性,即铬含量均在10.5%以上。 普通碳钢与大气中氧,在金属表面形成过氧化膜,然后继续进行氧化,使锈蚀不断扩大,形成“千层糕”式的腐蚀物,直至烂穿。不锈钢的不锈性与钢中铬含量有光。钢中铬含量达到12%时,与大气接触,在不锈钢表面产生一层钝化膜(Cr2O3),它是致密的富铬氧化物,有效地保护着不锈钢表面,特别是能防止进一步再氧化。这

种氧化膜极薄(只有几个微米),头各国它可以看到钢表面的自然光泽,使不惜刚既有独特的表面。若表面钝化膜一旦被破坏,钢中的铬与大气中的氧心生成钝化膜,继续起保护作用。 不锈钢遇到特殊环境,也会出现某些局部腐蚀,如孔蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、电偶腐蚀等。为了克服这些腐蚀,在钢中分别加入了钼、氮、钛或铌等元素,并研制出了低碳、超低碳、双相不锈钢等新品种,提高不锈钢的耐腐性。 不锈钢的耐腐蚀性能一般随铬含量的增加而提高。其基本原理是,当钢中有足够的铬时,在钢的表面形成非常薄的至密的氧化膜,它可以防止进一步的氧化或义腐蚀。氧化性的环境可以强化这种膜,而还原性环境则必然破坏这种膜,造成钢的腐蚀。 (一)在各种环境中的耐腐蚀性能 1.大气腐蚀 不锈钢耐大气腐蚀基本上是随大气中的氯化物的含量而变化的。因此,靠近海洋或其他氯化物污染源对不锈钢的腐蚀是极为重要的。一定量的雨水,只有对钢表面的氯化物浓度起作用时才是重要的。 农村环境 1Cr13、1Cr17和奥氏体型不锈钢可以适应各种用途,其外观上不会有显着的改变。因此,在农村暴露使用的不锈钢可以根据价格,市场供应情况,力学性能、制作加工性能和外观来选择。

关于不锈钢耐腐蚀的原理

关于不锈钢耐腐蚀的原 理 Company Document number:WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

关于不锈钢耐腐蚀的原理: 所有金属都和大气中的氧气进行反应,在表面形成氧化膜。不幸的是,在普通碳钢上形成的氧化铁继续进行氧化,使锈蚀不断扩大,最终形成孔洞。可以利用油漆或耐氧化的金属(例如,锌,镍和铬)进行电镀来保证碳钢表面,但是,正如人们所知道的那样,这种保护仅是一种薄膜。如果保护层被破坏,下面的钢便开始锈蚀。 不锈钢的耐腐蚀性取决于铬,但是因为铬是钢的组成部分之一,所以保护方法不尽相同。 在铬的添加量达到10.5%时,钢的耐大气腐蚀性能显着增加,但铬含量更高时,尽管仍可提高耐腐蚀性,但不明显。原因是用铬对钢进行合金化处理时,把表面氧化物的类型改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物。这种紧密粘附的富铬氧化物保护表面,防止进一步地氧化。这种氧化层极薄,透过它可以看到钢表面的自然光泽,使不锈钢具有独特的表面。而且,如果损坏了表层,所暴露出的钢表面会和大气反应进行自我修理,重新形成这种"钝化膜",继续起保护作用。 因此,所有的不锈钢都具有一种共同的特性,即铬含量均在10.5%以上。什么是电化学腐蚀 金属材料与电解质溶液接触,通过电极反应产生的腐蚀。电化学腐蚀反应是一种氧化还原反应。在反应中,金属失去电子而被氧化,其反应过程称为阳极反应过程,反应产物是进入介质中的金属离子或覆盖在金属表面上的金属氧化物(或金属难溶盐);介质中的物质从金属表面获得电子而被还原,其反应过程

称为阴极反应过程。在阴极反应过程中,获得电子而被还原的物质习惯上称为去极化剂。 在均匀腐蚀时,金属表面上各处进行阳极反应和阴极反应的概率没有显着差别,进行两种反应的表面位置不断地随机变动。如果金属表面有某些区域主要进行阳极反应,其余表面区域主要进行阴极反应,则称前者为阳极区,后者为阴极区,阳极区和阴极区组成了腐蚀电池。直接造成金属材料破坏的是阳极反应,故常采用外接电源或用导线将被保护金属与另一块电极电位较低的金属相联接,以使腐蚀发生在电位较低的金属上。 为什么材质为不锈钢、有色金属的管道组成件及管道支承件,在储存期间不得与碳素钢接触 关于不锈钢和碳钢之间的接触问题,主要是避免电偶腐蚀发生。至于电偶腐蚀,不同的金属材料存在自然电位的差异,当这种差异达到一定数值时,如果外部有电解质存在,不同金属之间的接触就会产生电子转移,也就是电流流动,而这种电子转移就伴随着金属的腐蚀。至于发生腐蚀是那种金属材料,取决于金属的电位序,也就是自然电位的高低,例如铜与金属锌之间,锌的自然电位比铜低,锌发生腐蚀。常用的干电池就是利用了这种原理,不过是用石墨代替了铜。 不锈钢和碳钢之间,电位差异明显,如果相互接触而且外部有水或者其他导电的介质存在,则腐蚀就会发生,通常环境中是碳钢发生腐蚀,但是,如果是在含氯离子(如海水)的环境下,则碳钢腐蚀很轻微,不锈钢则会发生点蚀,这是因为不锈钢表面的氧化层保护膜在穿透性很强的氯离子作用下会很快被破坏,局部电偶腐蚀就会发生,但碳钢就不会有点蚀发生。

不锈钢的腐蚀研究

无机酸对316L不锈钢的腐蚀 1.前言 不锈钢是含铬11%以上或同时含镍的钢种的统称。它在常温氧化性环境(如大气、水、强氧化性酸等)中容易钝化,使表面产生一层氧化铬为主,保护性很强的薄膜,其腐蚀速率极低。但当温度增高或环境的氧化能力减小时,将由钝态变为活态,腐蚀显著增大。各类不锈钢对有机酸、有机化合物、碱、中性溶液和多种气体都有良好耐蚀性。在非氧化性酸(硫酸、盐酸等)中腐蚀严重。不锈钢设备的腐蚀常常为局部腐蚀,当处于钝态和活态边缘,在含有卤素离子的盐溶液中,可能产生孔蚀。在含有对应力腐蚀敏感离子(如Cl-、OH-等)的溶液中,受应力的部分(如焊缝附近)则可能产生危险的应力腐蚀破裂。焊缝两侧的敏化区还易产生晶间腐蚀。 铬镍钢的耐蚀性和机械性能都超过单纯铬钢。镍的加入促进奥氏体结构的生成,可以得到更好的机械性能,特别是使韧性提高,同时又增大了钝化范围,使它更容易钝化。 316L不锈钢和一般的铬镍不锈钢相似,但由于加入了2%的钼,所以在许多方面比铬镍不锈钢更为优越,特别是在非氧化性酸和热的有机酸、氯化物中的耐蚀性要比铬镍不锈钢好得多,抗孔蚀的能力也较好。 2.不锈钢成分牌号对照表 各种不锈钢的成分表 中外不锈钢牌号对照表

3.无机酸对316L不锈钢的腐蚀 铬镍钢对一切浓度和温度的盐酸都不适用,316L在盐酸中的溶解度少许降低一些,但也只能用于极稀的酸。如某些氯化物的溶液中,由于水解作用可能产生极微量的盐酸,可使用316L不锈钢,但一般容易发生孔蚀。 铬镍不锈钢可使用于常温下5%以下的稀硫酸和90%以上的浓硫酸,316L的耐蚀性比较好,但使用温度也不宜超过50~70℃。对于中等浓度的硫酸和发烟酸,所有的铬镍钢腐蚀都很大,不适用。所有的铬钢对一般浓度的不充气的硫酸都不适用。硫酸中如含有其它物质,如铬酸、重铬酸钠、硝酸钠和大多数硫酸盐类,对不锈钢具有缓蚀效果。 各种牌号的铬和铬镍不锈钢对硝酸都有良好的耐蚀性。对70%以下的稀硝酸,适用温度可到沸点上下。浓度更高的硝酸,常温下还是适用,但超过50℃则腐蚀很快,特别是90~99%的高浓酸。一般不锈钢只用于常温的浓硝酸。 无机酸对304不锈钢的腐蚀

不锈钢材料抗腐蚀性能及耐各种酸碱大全

301 17Cr-7Ni-低碳 与304钢相比,Cr、Ni含量少,冷加工时抗拉强度和硬度增高,无磁性,但冷加工后有磁性。列车、航空器、传送带、车辆、螺栓、螺母、弹簧、筛网 301L 17Cr-7Ni-0.1N-低碳是在301钢基础上,降低C含量,改善焊口的抗晶界腐蚀性;通过添加N元素来弥补含C量降低引起的强度不足,保证钢的强度。铁道车辆构架及外部装饰材料 304 18Cr-8Ni 作为一种用途广泛的钢,具有良好的耐蚀性、耐热性,低温强度和机械特性;冲压、弯曲等热加工性好,无热处理硬化现象(无磁性,使用温度-196℃~800℃)。家庭用品(1、2类餐具、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸),汽车配件(风挡雨刷、消声器、模制品),医疗器具,建材,化学,食品工业,农业,船舶部件 304L 18Cr-8Ni-低碳作为低C的304钢,在一般状态下,其耐蚀性与304刚相似,但在焊接后或者消除应力后,其抗晶界腐蚀能力优秀;在未进行热处理的情况下,亦能保持良好的耐蚀性,使用温度-196℃~800℃。应用于抗晶界腐蚀性要求高的化学、煤炭、石油产业的野外露天机器,建材耐热零件及热处理有困难的零件 304Cu 13Cr-7.7Ni-2Cu 因添加Cu其成型性,特别是拔丝性和抗时效裂纹性好,故可进行复杂形状的产品成形;其耐腐蚀性与304相同。保温瓶、厨房洗涤槽、锅、壶、保温饭盒、门把手、纺织加工机器。 304N1 18Cr-8Ni-N 在304钢的基础上,减少了S、Mn含量,添加N元素,防止塑性降低,提高强度,减少钢材厚度。构件、路灯、贮水罐、水管 304N2 18Cr-8Ni-N 与304相比,添加了N、Nb,为结构件用的高强度钢。构件、路灯、贮水罐 316 18Cr-12Ni-2.5Mo 因添加Mo,故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好,可在苛酷的条件下使用;加工硬化性优(无磁性)。海水里用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备;照像、食品工业、沿海地区设施、绳索、CD杆、螺栓、螺母 316L 18Cr-12Ni-2.5Mo 低碳作为316钢种的低C系列,除与316钢有相同的特性外,其抗晶界腐蚀性优。 316钢的用途中,对抗晶界腐蚀性有特别要求的产品。 316L不锈钢不耐盐酸,因为盐酸中的氯离子会和316中的镍发生化学反应,反应变化慢,但是时间长了还是有问题的。如果是用在化工方便,不防考虑内衬塑料一类的材料

不锈钢的耐腐蚀性主要是因为在钢中添加了较高含量的Cr元素

不锈钢的耐腐蚀性主要是因为在钢中添加了较高含量的Cr元素,Cr元素易于氧化,能在钢的表面迅速形成致密的Cr2O3氧化膜,使钢的电极电和在氧化介质中的耐蚀性发生突变性提高,不锈钢的耐腐蚀性能主要依靠表面覆盖的这一层极薄的(约1mm)致密的钝化膜,这层钝化膜与腐蚀介质隔离,是不锈钢防护的基本屏障,如果钝化膜不完整或有缺陷被破坏,不锈钢仍会被腐蚀。 不锈钢也会锈蚀,不锈钢板材、设备及附件的吊运、装配、焊接、焊缝检查(如着色探伤、耐压实验)及加工过程中带来的表面油污、划伤、铁锈、杂质、低熔点金属污染物、油漆、焊渣、飞溅物等,这些物质影响了不锈钢表面质量,破坏了其表面钝化膜,降低了表面耐蚀性,还易与以后接触的化学品中的腐蚀介质共同作用,引发点蚀、晶间腐蚀、甚至会导致应力腐蚀开裂。 了解一下各种元素对不锈钢的性能和组织的影响。 1.铬——是构成不锈钢的基本元素。 铬是决定不锈钢耐腐蚀性能的最基本元素。在氧化性介质中,铬能使钢的表面很快形成一层实际为腐蚀介质不能透过和不溶解的富铬的氧化膜,这层氧化膜很致密,并与金属基本结合得很牢固,保护钢免受外界介质进一步氧化浸蚀;铬还能有效地提高钢的电极电位。当含铬量不低于%原子时,可使钢的电极电位发生突变,由负电位升到正的电极电位。因而可显着提高钢的耐蚀性。铬的含量越高,钢的耐蚀性能越好。当含铬量达到25%、%原子时,会发生第二次第三次的突变,使钢具有更高的耐腐蚀性能。 2.镍——单独不能构成不锈钢 镍对不锈钢耐腐蚀的影响,只有它与铬配合时才能充分显示出来。因为,低炭镍钢要获得纯奥氏体组织,含镍量需达24%;要使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显着改变,含镍量需在27%以上。所以,镍不能单独构成不锈钢。而在含铬18%的钢中加入9%的镍,就能使钢在常温下获得单一奥氏体组织,并可以提高钢对非氧化性介质(如:稀硫酸、盐酸、磷酸等)的耐蚀性,并能改善钢的焊接和冷弯等的工艺性能。 3.锰和氮——可代替铬镍不锈钢中的镍 锰和氮在不锈钢中有镍相仿的作用。锰的稳定奥氏体作用为镍的二分之一,而氮的作用比镍大很多,约为镍的40倍左右。因而锰和氮可代镍获得单一的奥氏体组织。但锰的加入会使含铬低的不锈钢耐蚀性降低。同时,高锰奥氏体钢不易加工。因此,在不锈钢中不单独使用锰,只用部分代替镍。 4.碳——在不锈钢中具有两重性 碳在不锈钢中的含量及其分布的形式,在很大程度上左右着不锈钢的性能和组织:一方面碳是稳定奥氏体元素,并作用的程度很大,约为镍的30倍,含碳量高的(马氏体)不锈钢,完全可以接受淬火强化,从而在机械性能方面可大大提高它的强度;另一方面由于碳和铬的亲和力很大,在不锈钢中要占用十七倍碳量的铬与它结合成碳化铬。随着钢中含碳量的增加,则与碳形成碳化物的铬越多,从而显着降低钢的耐蚀性。所以,从强度与耐腐蚀性能两方面来看,碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。在实际应用中,为了达到耐腐蚀的目的,不锈钢的含碳量一般较低,在大多在%左右,为了进一步提高钢的耐腐蚀能力,特别是抗晶间腐蚀的能力,常采用超低碳的不锈钢,含碳量在%甚至更低;但用于制造滚动轴承、弹簧、工具等不锈钢,由于要求有高的硬度和耐磨性,因而含碳量较高,一般均在~%之间。如9Cr18钢等。 5.钛和铌——能防止不锈钢的晶间腐蚀 不锈钢加热到450~800℃时,常常由于在晶界析出铬的碳化物而使晶界附近的含铬量下降形成贫铬区,导致晶界附近的电极电位下降,从而引起电化学腐蚀。这种腐蚀叫做晶间腐蚀。常见的如在焊缝附近的热影响区内发生的晶间腐蚀。而钛和铌是强碳化物形成元素,它与碳的亲和力比铬大得多,钢中加入钛或铌,就能使钢中的碳首先与钛或铌形成碳化物,而不与铬形成碳化物,从而保证晶界附近不致因贫铬而产生晶间腐蚀。因此,钛和铌常用来固定钢中的碳,提高不锈钢抗晶间腐蚀的能力,并改善钢的焊接性能。 钛或铌的加入量要根据含碳量而定,一般为:钛的加入量为含碳量的5倍,铌为碳的8倍。 6.钼和铜——能提高某些不锈钢对某些介质的耐腐蚀性能 钼和铜能提高不锈钢对硫酸、醋酸等腐蚀介质的耐蚀能力。钼还能显着提高对含氯离子的介质(如盐酸)以及有机酸中的耐蚀能力。但含钼的不锈钢不宜在硝酸中应用,含钼的不锈钢在沸腾的65%硝酸中的腐蚀速度比不含钼的增加一倍;铜加入铬锰氮不锈钢中,会加速不锈钢的晶间腐蚀。 钼对钢获得单一奥氏体组织有不利影响,因此在含钼钢中,为了使钢在热处理后具有单一的奥氏体组织。镍

第五章 不锈钢抗腐蚀性能

第五章不锈钢抗腐蚀性能 不锈钢的一般特性 ●表面美观,可使用性能多样性; ●耐腐蚀性能好,可用于弱腐蚀及各种介质环境较强腐蚀; ●强度硬度广泛,使用各种性能要求; ●耐高温、低温性能好,使用温度适用范围大; ●加工性能好; ●可焊性好。 但从不锈钢定义可以看出,不锈钢与其他钢的区别就是不锈性,耐腐蚀性,所以我们研究一下它为什么不锈。 5.1 金属的腐蚀类型 金属的腐蚀,是金属与周围介质发生化学或电化学反应而发生破坏的现象。金属的抗腐蚀或耐腐蚀性是指金属抵抗腐蚀作用的能力。 5.1.1化学腐蚀 化学腐蚀是指金属与周围介质直接发生化学反应而产生的腐蚀,例如钢在高温下氧化,就是一种典型的化学腐蚀,其产物沉积在金属表面上,也有人把这种腐蚀叫干腐蚀。 如果金属表面形成的腐蚀产物非常致密,则金属与腐蚀介质就会隔离,腐蚀就会阻滞,例如钢铁零件的蒸汽处理,法兰(黑)处理,就是使零件表面生成一层致密的Fe3O4薄膜,零件不再与周围介质发生接触,防止其化学反应的进行,零件便被保护起来了。 5.1.2 电化学腐蚀

电化学腐蚀是金属与周围介质接触,由于电化学作用而引起表面腐蚀的现象。例如钢在室温下的生锈主要是电化学腐蚀,在电化学腐蚀过程中有电流产生,电化学腐蚀是由于不同的金属之间或同种金属的各相之间存在不同的电极电位,且相互碰撞,并存在于同一种电解溶液中构成分数电池而引起的。如图5-1。 碳素钢在退火或正火状态下的组织是由铁素体和渗碳体组成的,并相互接触。渗碳体的电极电位一般比铁素体高,两相之间存在着电位差,当钢表面有水膜时,加上空气中O2等气体的溶解,在铁素体和渗碳体之间构成一微电池,电极电位低的铁素体称为阳极而被腐蚀引起钢的破坏。如果将钢件放在酸、碱、盐等水溶液中,电化学腐蚀作用更快。钢中的碳化物、夹杂物等,各部分组织和成分不均,内部应力不均,都促使各部分在电解质中促使相互间形成电极位差。这种电极位差愈大,微阳极与微阴极间的电流强度愈大,钢的腐蚀速度也愈大。 有人把电化学腐蚀称为湿 腐蚀,电化学腐蚀能否进行, 取决于金属能否被离子化, 金属离子化的趋势,可以用 金属的标准电极电位(εσ) 来说明。定性的说,金属标 准电极电位越负,则越容易图5-1 碳素钢在潮湿空 离子化。气中产生电化学腐蚀示意图

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