不锈钢的腐蚀研究应用

无机酸对316L不锈钢腐蚀1.前言不锈钢是含铬11%以上或同步含镍钢种统称。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，保护性很强薄膜，其腐蚀速率极低。但当温度增高或环境氧化能力减小时，将由钝态变为活态，腐蚀明显增大。各类不锈钢对有机酸、有机化合物、碱、中性溶液和各种气体均有良好耐蚀性。在非氧化性酸（硫酸、盐酸等）中腐蚀严重。不锈钢设备腐蚀经常为局部腐蚀，当处在钝态和活态边沿，在具有卤素离子盐溶液中，也许产生孔蚀。在具有相应力腐蚀敏感离子（如Cl-、OH-等）溶液中，受应力某些（如焊缝附近）则也许产生危险应力腐蚀破裂。焊缝两侧敏化区还易产生晶间腐蚀。铬镍钢耐蚀性和机械性能都超过单纯铬钢。镍加入增进奥氏体构造生成，可以得到更好机械性能，特别是使韧性提高，同步又增大了钝化范畴，使它更容易钝化。316L不锈钢和普通铬镍不锈钢相似，但由于加入了2%钼，因此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有机酸、氯化物中耐蚀性要比铬镍不锈钢好得多，抗孔蚀能力也较好。2.不锈钢成分牌号对照表各种不锈钢成分表中华人民共和国GB1220日本JIS法国NFA35-572原苏联NFA35-576-582TOCT5632NFA35-584lCrl8Mn8Ni5NSUS202202S0248Sl6l2Xl7T9AH2Crl3Mn9Ni4lCrl8Ni9SUS3020Crl8Ni9SUS30400Crl8Ni10SUS304LlCrl8Nil2TiSUS305lCr25Ni20Si2SUS3l0S30230200S304S30400304LS30403305S305003l0SS3l0080Crl8Ni2Mo2TiSUS3l63l6S3l6003l6LS3l603316S16X5CrNiMo1810X2CrNiMo1810X10CrNiMoTiZ6CND17.1300Crl7Ni4Mo2SUS3l6L316S12Z2CN17.120Crl8Ni2Mo2Ti320S17Z6CNDT17-12lCrl8Ni2Mo2Ti08X17H13M2T03X17H13M208X17H13M2T10X17H13M2T0Crl8Ni9TiSUS321Z6CNT18.1008X18H10T1Crl8Ni9Ti12X18H10T中外不锈钢牌号对照表美国英国德国AISIBS970Part4DINl7440ASTMBSl449part2DINl7224420Xl3H4T9302S25X12CrNi188Z10CN18.0912X18H9304S15X5CrNi189Z6CN18.0908X18H10304S12X2CrNi189Z2CN18.0903X18H11305S19X5CrNi1911Z8CN18.1212X18H12T181032l321S12X10CrNiTi18S32l00321S20932lXCrNiTi1893.无机酸对316L不锈钢腐蚀铬镍钢对一切浓度和温度盐酸都不合用，316L在盐酸中溶解度少量减少某些，但也只能用于极稀酸。如某些氯化物溶液中，由于水解作用也许产生极微量盐酸，可使用316L不锈钢，但普通容易发生孔蚀。铬镍不锈钢可使用于常温下5%如下稀硫酸和90%以上浓硫酸，316L耐蚀性比较好，但使用温度也不适当超过50~70℃。对于中档浓度硫酸和发烟酸，所有铬镍钢温度/℃腐蚀都很大，不合用。所有铬钢对普通浓度不充气硫酸都不合用。硫酸中如具有其他物质，如铬酸、重铬酸钠、硝酸钠和大多数硫酸盐类，对不锈钢具备缓蚀效果。各种牌号铬和铬镍不锈钢对硝酸均有良好耐蚀性。对70%如下稀硝酸，合用温度可到沸点上下。浓度更高硝酸，常温下还是合用，但超过50℃则腐蚀不久，特别是90~99%高浓酸。普通不锈钢只用于常温浓硝酸。无机酸对304不锈钢腐蚀介质浓度/%255080100﹤5﹀×10~80××不充气90﹀×100﹀○×硫酸﹤20○×30~60××充气70~8090~100○﹀×○××发烟硫酸×﹤30︾︾︾︾/○（120）/×(150)40~60︾︾﹀﹀/×（120）70︾﹀﹀○/×（120）硝酸80︾﹀○○/×（120）90︾○○×100︾×硝酸蒸气﹀﹀﹀红发烟硝酸︾﹀×白发烟硝酸︾×盐酸×介质浓度%温度℃充气※硫酸不充气发烟硫酸硝酸硝酸蒸气红发烟硝酸白发烟硝酸盐酸无机酸对316L不锈钢腐蚀255080100﹤5﹀﹀××10~3040~5060~7090﹀○×﹀○××○××××××100﹀○○○/×（120）﹤5﹀×××20~8080~90100×﹀﹀××﹀××﹀×○﹤20×︾×︾︾︾/○（120）/×(150)30~60︾﹀﹀﹀/×（120）70︾﹀﹀80︾﹀×90︾×100︾×﹀﹀︾︾××﹀××.注：︾-耐腐蚀性能优良,大多数条件下耐蚀,腐蚀率0.05mm/年;﹀-耐腐蚀性能良好,但也许耐蚀或耐蚀性稍差，腐蚀率0.05-0.5mm/年;○-可用,但腐蚀严重,使用一段时间后接头也许失效,腐蚀率0.5-1.5mm/年;×-不合用,腐蚀严重,接头在短时间内就迅速失效，腐蚀率1.5mm/年;※-也许产生晶间腐蚀4.奥氏体不锈钢腐蚀机理：奥氏体不锈钢常用腐蚀：有晶间腐蚀、点蚀和应力腐蚀等。4.1当奥氏体不锈钢在制造和焊接时，加热温度和加热速度处在敏化温度区域时，材料中过饱和碳就会在晶粒边界一方面析出，并与铬结合形成碳化铬，此时碳在奥氏体内扩散速度比铬扩散速度大，铬来不及补充晶界由于形成碳化铬而损失铬，成果晶界铬含量不断减少，形成贫铬区，使电极电位下降，当与含氯离子等腐蚀介质接触时，就会引起微电池腐蚀。虽然腐蚀仅在晶粒表面，但却迅速进一步内部形成晶间腐蚀。由此懂得产生晶间腐蚀因素有：只有在敏化温度区域内，才会导致贫铬区；还与其含碳量关于，含碳量越多，贫铬区渗入晶界深度越大，从而引起晶间腐蚀。4.2奥氏体不锈钢点蚀因素，当材料与含氯离子等腐蚀介质接触时，氯离子在材料钝化膜缺陷地方，如夹杂物、贫铬区、晶界、焊缝热影响区等处，侵入钝化膜，与金属离子结合形成强酸盐而溶解钝化膜，从而形成微电池，产生点蚀。4.3应力腐蚀是在拉应力和腐蚀介质联合伙用下金属材料所发生局部腐蚀破坏，破坏形态是裂纹、裂缝直至断裂。这是一种危害十分严重局部腐蚀。5.奥氏体不锈钢常用避免腐蚀办法：5.1减少不锈钢中含碳量，可避免或减少碳化铬在晶间析出，从而减少或避免晶间腐蚀。如选用316L(OOCrl7Nil4Mo2)、304L(OOCr18Ni1O)等超低碳不锈钢。5.2固溶解决，在高温作用下使碳化物所有溶解在奥氏体中，消除晶间腐蚀倾向。5.3材料在焊接时，采用自动氩弧焊(无自动氩弧焊时采用手工氩弧焊、低电流并迅速冷却)，并可用水激冷却，减少热影响区，从而减少或避免晶间腐蚀和点蚀。5.4焊接后需抛光，内壁作酸洗钝化解决，使材料内表面形成钝化膜，能延缓或避免氯离于穿透钝化膜而产生点蚀。5.5增长钼含量，能有效地防止点蚀，这与氯离子结成MoOCl保护膜关于。25.6在构造设计上，减少焊缝或错开安排焊缝，对高温使用材料要设热补偿构造，从而减少热影响或应力集中区域，从而减少应力腐蚀倾向。5.7增长镍含量，加入较低多硅，减少杂质P、N含量，有助于提高其耐氯化物应力腐蚀破坏性能。不锈钢耐腐蚀性能不锈钢耐腐蚀性能普通随铬含量增长而提高，其基本原理是，当钢中有足够铬时，在钢表面形成非常薄致密氧化膜，它可以防止进一步氧化或腐蚀。氧化性环境可以强化这种膜，而还原性环境则必然破坏这种膜，导致钢腐蚀。1、在各种环境中耐腐蚀性能①大气腐蚀不锈钢耐大气腐蚀基本上是随着大气中氯化物含量而变化。因而，接近海洋或其她氯化物污染源对不锈钢腐蚀是极为重要。一定量雨水，只有对钢表面氯化物浓度起作用时才是重要。农村环境，1Cr13、1Cr17和奥氏体型不锈钢可以适应各种用途，其外观上不会有明显变化。因而，在农村暴露使用不锈钢可以依照价格，市场供应状况，力学性能、制作加工性能和外观来选取。工业环境，在没有氯化物污染工业环境中，1Cr17和奥氏体型不锈钢能长期工作，基本上保持无锈蚀，也许在表面形成污膜，但当将污膜清除后，还保持着原有光亮外观。在有氯化物工业环境中，将导致不锈钢锈蚀。海洋环境，1Cr13和1Cr17不锈钢在短时期就会形成薄锈膜，但不会导致明显尺寸上变化。奥氏体型不锈钢如1Cr17Ni7、1Cr18Ni9和0Cr18Ni9，当暴露于海洋环境时，也许浮现某些锈蚀。锈蚀普通是浅薄，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。除了大气条件外，尚有此外两个影响不锈钢耐大气腐蚀性能因素，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环境中耐腐蚀性能。无光表面（毛面）对腐蚀非常敏感，即正常工业精加工表面对锈蚀敏感性较小。表面精加工级别还影响污物和锈蚀清除。从高精加工表面上清除污物和锈蚀物很容易，但从无光表面上清除则很困难。对于无光表面，如果要保持原有表面状态则需要更经常清理。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、池塘或井中水。淡水腐蚀性受水pH值、氧含量和成垢倾向性影响。结垢（硬）水，其腐蚀性重要由在金属表面形成垢数量和类型来决定。这种垢形成是存在其中矿物质和温度作用。非结垢（软）水，这种水普通比硬水腐蚀性强。可以通过提高pH值或减少含氧量来减少其腐蚀性。1Cr13不锈钢明显地比碳素钢耐淡水腐蚀，并且在淡水中使用有极好特性。这种钢广泛用于例如需要高强度和耐腐蚀船坞和水坝等用途.然而，应当考虑到在某些状况下，1Cr13在淡水中也许对中度点蚀敏感。但是点蚀完全可以用阴极防腐办法来避免。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被污染自然水，由于是较强酸性因此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浸析作用，酸性水中普通具有大量游离硫酸。此外，这种水具有大量硫酸铁，对碳钢腐蚀有非常大作用。受酸性水作用碳钢设备普通不久被腐蚀。用受酸性河水作用各种材料所做实验成果表白，在这种环境下奥氏体型不锈钢有较高耐腐蚀性能。奥氏体型不锈钢在淡水和酸性河水中有极好耐腐蚀性能，特别是其腐蚀膜对热传导阻碍较小。因此在热互换用途中广泛使用不锈钢管。④盐性水盐性水腐蚀特点是经常以点蚀形式浮现。对于不锈钢，在很大限度上是由于盐性水导致起耐腐蚀作用钝化膜局部破坏。这些钢发生点蚀其她因素是附着于不锈钢设备上茗荷介和其她海水有机物可形成氧浓差电池。一旦形成，这些电池非常活跃，并且导致大量腐蚀和点蚀。在盐性水高速流动状况下，例如泵叶轮，奥氏体型不锈钢腐蚀普通是非常小。对使用不锈钢管冷凝器，需保持水流速不不大于1.5m/s，以使海水有机物和其她固体在管中集聚得至少。对解决盐性水不锈钢设备构造，在设计时最佳是减少缝隙和使用厚壁部件。⑤土壤埋入土壤中金属，取决于天气和其她因素，处在随时都在变化复杂状态下。实践证明，奥氏体型不锈钢普通具备极好耐大多数土壤腐蚀性能，而1Cr13和1Cr17则在诸多土壤中要产生点蚀。0Cr17Ni12Mо2不锈钢在所有土壤实验中完全可以耐点蚀。⑥硝酸含铬不不大于14%铁素体型不锈钢和奥氏体型不锈钢有极好耐硝酸腐蚀性能。1Cr17不锈钢已广泛用于硝酸工厂加工设备。然而，由于0Cr18Ni9普通具备较好成形性能和焊接性能，因而在上述用途中已大量取代了1Cr17不锈钢。其她奥氏体型不锈钢耐硝酸腐蚀性能与0Cr18Ni9相近。1Cr17不锈钢普通比0Cr18Ni9腐蚀速率稍高，并且较高温度和浓度对其有较大有害影响。如果对钢进行热解决不恰当，热硝酸将使奥氏体和铁素体型不锈钢产生晶间腐蚀。因而，可用恰当热解决来防止这种类型腐蚀，或者使用耐这种类型腐蚀不锈钢。⑦硫酸原则不锈钢牌号很少用于硫酸溶液，由于其可使用范畴很窄。在室温条件下，0Cr17Ni12Mo2不锈钢（最耐硫酸腐蚀原则牌号）在硫酸浓度不大于15%，或不不大于85%时是耐腐蚀性。然而在较高浓度范畴，普通使用碳钢。马氏体和铁素体型不锈钢普