一、不銹鋼的腐蝕失效分析 1、應力腐蝕: 不銹鋼在含有氧的氯離子的腐蝕介質環境產生應力腐蝕。應力腐蝕失效所占的比例高達45%左右。 常用的防護措施: 合理選材 選用耐應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力腐蝕能力最好。 控制應力 裝配時,盡量減少應力集中并使其與介質接觸部分具有最小的殘余應力,防止磕碰劃傷,嚴格遵守焊接工藝規范。 嚴格遵守操作規程 嚴格控制原料成分、流速、介質溫度、壓力、pH值等工藝指標。 在工藝條件允許的范圍內添加緩蝕劑 鉻鎳不銹鋼在溶解有氧的氯化物中使用時,應把氧的質量分數降低到1.0×10-6以下。 實踐證明,在含有氯離子質量分數為500.0×10-6的水中,只需加入質量分數為150.0 ×10-6的硝酸鹽和質量分數為0.5×10-6亞硫酸鈉混合物就可以得到良好的效果。
2、孔蝕失效及預防措施 小孔腐蝕一般在靜止的介質中容易發生。蝕孔通常沿著重力方向或橫向方向發展,孔蝕一旦形成:即向深處自動加速。 不銹鋼表面的氧化膜在含有氯離子的水溶液中會產生溶解,最終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。只要介質中含有一定量的氯離子,便可能使蝕核發展成蝕孔。
3、點腐蝕 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腐蝕,在閉塞電池的作用,坑外的Cl-離子將向坑內遷移,而帶正電荷的坑內金屬離子將向坑外遷移。
4、縫隙腐蝕 縫隙腐蝕與坑點腐蝕機理一樣,是由于縫隙中存在閉塞電池的作用,導致Cl-離子富集而出現的腐蝕現象。這類腐蝕一般發生在法蘭墊片、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系,一旦有了縫隙腐蝕環境,其誘導應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 這是一種最廉價、最廣泛使用的奧氏體不銹鋼(如食品、化工、原子能等工業設備),適用于一般的有機和無機介質。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;尤其對含氯介質(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)和可焊性更好,可用于半焊式或全焊式PHE。
3、316型不銹鋼 適用于一般的有機和無機介質。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、點蝕和應力腐蝕的性能更好。
6、AISI 904L或 SUS 890L 型不銹鋼 這是一種兼顧了價格與耐蝕性的高性價比的奧氏體不銹鋼,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,故具有良好的耐應力腐蝕、點蝕和縫隙腐蝕性能。
7、Avesta 254 SMO高級不銹鋼 這是一種通過提高Mo含量對316 型進行了改進的超低碳高級不銹鋼,具有優良的耐氯化物點蝕和縫隙腐蝕性能,適用于不能用316型的含鹽水、無機酸等介質。
8、Avesta 654 SMO高級不銹鋼 這是一種Cr、Ni、Mo、N含量均高于254 SMO的超低碳高級不銹鋼,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 這是一種國產的Cr–Ni–Mo-Cu不銹鋼。耐點蝕和縫隙腐蝕的性能相當于316型,而耐應力腐蝕的性能更好。可用于80 ℃以下的濃硫酸(濃度90~98%),年腐蝕率≤0.04mm/a 等