氯離子腐蝕大全

 1、普及下常規(guī)不銹鋼用于哪些氯離子環(huán)境

不銹鋼材質耐氯離子腐蝕標準可參照《火電廠循環(huán)水處理》一書明確約定：

⑴、T304不銹鋼使用環(huán)境：氯離子含量為0-200mg/L

⑵、T316不銹鋼使用環(huán)境：氯離子含量為＜1000mg/L

⑶、T317不銹鋼使用環(huán)境：氯離子含量為＜5000mg/L

按規(guī)范《GB 50235-2010 工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范》、《GB 50184-2011 工業(yè)金屬管道工程施工質量驗收規(guī)范》規(guī)定，水中氯離子含量不得超過25mg/L（25ppm）。

液壓試驗應符合下列規(guī)定：液壓試驗應使用潔凈水。當對不銹鋼、鎳及鎳合金管道，或對連有不銹鋼、鎳及鎳合金管道或設備的管道進行試驗時，水中氯離子含量不得超過25mg/L（25ppm）。

2、不銹鋼、超級不銹鋼和鈦材所用氯離子環(huán)境

下圖為不銹鋼、超級不銹鋼和鈦材所用氯離子環(huán)境。

紅色為低ppm和低溫環(huán)境，選用常規(guī)不銹鋼304，綠色高溫和高ppm環(huán)境，先用純鈦TA1。

從圖表可以看出，耐氯離子腐蝕有個簡易的排列：

304<316L<904L<254SMO<純鈦

3、雙相鋼耐氯離子腐蝕怎么樣？

有同學會問，雙相鋼耐氯離子腐蝕怎樣？性能如何？

下圖為PRE耐腐蝕當量值，耐點腐蝕指數 PRE (Pitting

Resistance Equivalent) 數值反映的是材料的耐氯離子點腐蝕傾向。

從下圖可以看出，雙相鋼2101、2304、2205、2507四個牌號耐腐蝕傾向均大于普通316L，有些材料和超級不銹鋼相當。

如2507耐點腐蝕就媲美254SMO，2205與904L的耐氯離子點腐蝕腐蝕性能相當。

代入上面第2部分，很清楚可以看到他們排在什么位置。

上面G150腐蝕試驗是奧托昆普發(fā)明的電化學臨界點蝕溫度的標準試驗方法，臨界點腐蝕溫度如上：可以看出，G150結果與PRE數值結果類同。

4、超級不銹鋼254SMO與316L耐氯離子腐蝕

上面黑白圖和藍色圖一樣，是來自奧托昆普不同年份和版本的圖示，可以看出：

316L耐氯離子點腐蝕性能遠低于254SMO，耐縫隙腐蝕結果同樣。

如60度溫度時候，316L僅耐200ppm不到，904L耐8500ppm，254SMO耐15000ppm氯離子。

數值大家可以按圖索驥。

5、FGD脫硫氯離子+氟離子腐蝕選材（55~70度）

以上兩圖年代不同，結果類似，上圖是奧托昆普結果，下圖為德國VDM公司。

圖示收集了從0~20萬ppm氯離子+氟離子腐蝕工況（大部分是氯離子）的選材區(qū)間，是不可多得的氯離子選材參考。

下圖更直觀，50~70度溫度下，按照酸堿性和氯離子濃度直接找到對應材料即可。

6、鈦系列金屬耐氯離子腐蝕如何？

上一張圖標，第一行是鈦材，可以看出，當C276鎳基合金在204度的溫度、3000ppm高壓釜下開始有點腐蝕時候，鈦材還依然在戰(zhàn)斗，沒有任何腐蝕。

鈦材在氯離子腐蝕上的應用。

眾所周知，鈦材對高氯離子的海水環(huán)境幾乎是免疫的，基本沒有腐蝕。

海水的鹽度通常小于5%，根據長期的實驗和實際使用，認為純鈦可以在120度以下的海水中安全使用，但溫度再升高就有可能發(fā)生縫隙腐蝕，繼續(xù)升高就有可能發(fā)生點蝕。

鈦在不同濃度，PH值(3-9)，溫度的NaCl溶液中的使用范圍見下圖所述！

鈦鈀合金(Ti-0.2Pd，Grade7)和鈦鎳鉬合金(Ti-Grade-12)，可以用到260度的高溫加壓海水中！

下面是純鈦，鈦鈀合金(Grade7),鈦鎳鉬合金(Grade12)在不同濃度的氯化鈉溶液，氯化鎂溶液中的耐腐蝕結果。

可以看出，在該工況中，鈦鈀合金和鈦鎳鉬合金耐氯離子的程度比純鈦高的多！

耐腐蝕度：Grade7>Grade12>純鈦（Grade2）

注意：圖中白色圓圈代表可以使用；黑色圓圈代表容易發(fā)生縫隙腐蝕或點蝕；白色三角形代表發(fā)生輕微的縫隙腐蝕，但是不影響使用。

對于重量百分比、體積百分比與ppm之間的換算，請另存下圖

對于摩爾濃度與重量百分比之間的換算，簡單如下：

1、應力腐蝕

不銹鋼在含有氧的氯離子的腐蝕介質環(huán)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?？刂茟Γ貉b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(guī)范。

嚴格遵守操作規(guī)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(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,即向深處自動加速。,不銹鋼表面的氧化膜在含有氯離子的水溶液中便產生了溶解，結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提高鉻含量。降低氯離子在介質中的含量。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,抑制孔蝕。

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。在不銹鋼材料中，加Mo的材料比不加Mo的材料在耐點腐蝕性能方面要好，Mo含量添加的越多，耐坑點腐蝕的性能越好。

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(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系，一旦有了縫隙腐蝕環(huán)境，其誘導應力腐蝕的幾率是很高的。

1 、304

這是最廉價、最廣泛使用的奧氏體不銹鋼（如食品、化工、原子能等工業(yè)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 

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 

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

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

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、 904L或890L 

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離子、F離子 ）。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、  254SMo

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(yōu)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 、 654SMo

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、0Cr20Ni26Mo3Cu3Si2Nb

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?？捎糜?0 ℃以下的濃硫酸（濃度90~98％），年腐蝕率≤0.04mm/a。

10、 Incoloy 825

這是一種Ni（40％）–Cr（22％）–Mo（3％）高級不銹鋼。Incoloy 是the nternational Nickel Co.公司的注冊商標。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,不產生應力腐蝕開裂。但是,對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改進后的（提高Mo、N含量）、標準的6％Mo高級不銹鋼(31％Ni-27％Cr-6.5％Mo-32％Fe)。在許多介質中的耐蝕性比904L更好；在濃度20％~80％、溫度60℃~100℃的硫酸中,耐蝕性能甚至超過 C-276。

12、 33 合金

一種完全奧氏體化的鉻基高級不銹鋼，其耐蝕性可與Inconel 625等一些Ni-Cr-Mo合金媲美。在酸性和堿性介質(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(如稀硫酸等)。價格與C-276相差不多。

13  C-2000 合金

一種二十世紀90 年代研發(fā)的鎳基合金,價格與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中，其耐蝕性比C-276 和 C-22更好, 有取代C-22 合金的趨勢。但是,對于濃度≥70％的硫酸,耐蝕性不如C-276。

14、 59 合金

化學成分與C-2000比較,除了Ni 含量稍高(59％),且低Fe,無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,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。