氯離子對(duì)不銹鋼的腐蝕性 | 氯離子腐蝕環(huán)境下如何選材料？
一 、不銹鋼的腐蝕失效分析
1、應(yīng)力腐蝕
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(hù)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)力腐蝕能力最好。
控制應(yīng)力：裝配時(shí),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(shí),應(yīng)把氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低到1.0×10-6以下。實(shí)踐證明,在含有氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為500. 0×10-6的水中,只需加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為150. 0×10-6的硝酸鹽和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 5×10-6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,即向深處自動(dòng)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20μm～30μm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(shí)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(hù),抑制孔蝕。
3、點(diǎn)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(diǎn)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，加Mo的材料比不加Mo的材料在耐點(diǎn)腐蝕性能方面要好，Mo含量添加的越多，耐坑點(diǎn)腐蝕的性能越好。
4、縫隙腐蝕
縫隙腐蝕與坑點(diǎn)腐蝕機(jī)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。
二、幾種不銹鋼在含氯水溶液中的適用條件
1、304型不銹鋼
這是最廉價(jià)、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(jī)和無(wú)機(jī)介質(zhì)。例如，濃度＜30％、溫度≤100℃或濃度≥30％、溫度＜50℃的硝酸；溫度≤100℃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(duì)含氯介質(zhì)(如冷卻水)引起的縫隙腐蝕最敏感。
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(jī)和無(wú)機(jī)介質(zhì)。例如，天然冷卻水、冷卻塔水、軟化水；碳酸；濃度＜50％的醋酸和苛性堿液；醇類和丙酮等溶劑；溫度≤100℃的稀硝酸（濃度＜20％＝、稀磷酸（濃度＜30％＝等。但是,不宜用于硫酸。由于約含2％的Mo，故在海水和其他含氯介質(zhì)中的耐蝕性比304型好，完全可以替代304型。
4、316L型不銹鋼
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。
5、317型不銹鋼
適合要求比316型使用壽命更長(zhǎng)的工況。由于Cr、Mo、Ni元素的含量比316 型稍高，故耐縫隙腐蝕、點(diǎn)蝕和應(yīng)力腐蝕的性能更好。
6、AISI 904L或 SUS 890L型不銹鋼
這是一種兼顧了價(jià)格與耐蝕性的高性價(jià)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、Mo含量較高，故具有良好的耐應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕性能。
7、Avesta 254 SMO高級(jí)不銹鋼
這是一種通過(guò)提高M(jìn)o含量對(duì)316型進(jìn)行了改進(jìn)的超低碳高級(jí)不銹鋼，具有優(yōu)良的耐氯化物點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕性能，適用于不能用316型的含鹽水、無(wú)機(jī)酸等介質(zhì)。
8、Avesta 654 SMO高級(jí)不銹鋼
這是一種Cr、Ni、Mo、N含量均高于254 SMO的超低碳高級(jí)不銹鋼,耐氯化物腐蝕的性能比254 SMO更好,可用于冷的海水。
9、RS-2（OCr20Ni26Mo3Cu3Si2Nb）不銹鋼
這是一種國(guó)產(chǎn)的Cr–Ni–Mo-Cu不銹鋼。耐點(diǎn)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80 ℃以下的濃硫酸（濃度90~98％），年腐蝕率≤0.04mm/a。
10、Incoloy 825( S)
這是一種Ni（40％）–Cr（22％）–Mo（3％）高級(jí)不銹鋼。Incoloy是the nternational Nickel Co.公司的注冊(cè)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(duì)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。
11、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(jí)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60℃~100℃的硫酸中,耐蝕性能甚至超過(guò) C-276。
12、33合金
一種完全奧氏體化的鉻基高級(jí)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≤150℃、氧化硫含量小于200 mg/L的硫酸；熱的海水；濃度≤50％、沸騰的強(qiáng)腐蝕性溶液；濃度≤85％、溫度≤150℃的磷酸等。但是,不適用于還原性介質(zhì)(如稀硫酸等)。價(jià)格與C-276相差不多。
13、C-2000 合金
一種二十世紀(jì)90 年代研發(fā)的鎳基合金,價(jià)格與C-276 相近,是以上材料中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-22更好, 有取代C-22 合金的趨勢(shì)。但是,對(duì)于濃度≥70％的硫酸,耐蝕性不如C-276。
14、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(wú)Cu、W外,其余基本上相同。這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(lái),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)。
三、基于溫度及氯離子含量的材料選用表
來(lái)源：壓力管道人
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