超級奧氏體不銹鋼管的耐腐蝕性能
在很大程度上，奧氏體不銹鋼的發(fā)展是為了滿足各種環(huán)境中對防腐性能的要求。許多合金曾是被設(shè)計用于一種特定環(huán)境的，隨后其應(yīng)用范圍發(fā)展得越來越廣泛。因此，對超級奧氏體不銹鋼的選用，其耐腐蝕性能是一個很重要的依據(jù)。這里主要介紹均勻腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕破裂。
3.1 均勻腐蝕
提高不銹鋼穩(wěn)定性的最重要合金元素為鉻和鉬。超級奧氏體不銹鋼中這些成分的含量均較高，因此在各種溶液中都顯出很好的耐腐蝕性。在有些環(huán)境中，硅、銅和鎢等元素的添加可進一步提高材料的耐腐蝕性。 圖1所示是一些奧氏體不銹鋼在純硫酸中的等腐蝕速度曲線圖�？梢钥闯觯辖鸷枯^高的不銹鋼，如904L，254 SMO和654 SMO等，在較大濃度和溫度范圍內(nèi)比普通型奧氏體不銹鋼，如304和316等，具有更好的耐腐蝕性。該圖同時也顯示了高硅不銹鋼SX具有非常強的，抵抗?jié)饬蛩岬哪芰Α?/span>
圖1 一些奧氏體不銹鋼在純硫酸中的等腐蝕速度曲線圖，腐蝕速度為0.1毫米/年
說明在特定環(huán)境中抗均勻腐蝕能力的另一個方法是測量造成每年0.1毫米(或每年0.5毫升)腐蝕速度的溫度。表5例出了一系列濃度不同的化學溶液。這些溶液都是在化學生產(chǎn)中較常見的，同時也給出了不同鋼種在這些溶液中腐蝕速度為0.1毫米/年時的臨界溫度。可以看出，臨界溫度隨著合金含量的增加而提高。在所有溶液中超級奧氏體不銹鋼，如254 SMO和654 SMO的臨界溫度都是最高的，充分顯示了其優(yōu)異的耐均勻腐蝕性能。
表5還包括了兩種常見的濕法工業(yè)磷酸，WPA 1和WPA 2其主要成分在表6中給出。
表5 在不同化學制品中導(dǎo)致0.1毫米/年的腐蝕速度的臨界溫度℃
溶液
|
654SMO
|
254SMO
|
317LMN
|
2205
|
1%HCi
|
95
|
70
|
50
|
85
|
10%H2SO4+0.33%NaCl+SO2,飽和
|
75
|
60
|
50
|
<10
|
96%H2SO4
|
30
|
20
|
35
|
25
|
85%H3PO4
|
90
|
110
|
120
|
50
|
83%H3PO4+2%HF
|
85
|
90
|
120
|
50
|
WPA1
|
95
|
80
|
50
|
45
|
WPA2
|
80
|
60
|
35
|
60
|
5%CH3COOH+50%(CH3CO)2O
|
>126*
|
126*
|
>126*
|
100
|
50%NaOH
|
135
|
115
|
144*
|
90
|
表6 WPA 1和WPA 2的主要化學成分，重量百分比
WPAMNo
|
H3PO4
|
Cl-
|
F-
|
H2SO4
|
Fe2O3
|
Al2OS
|
SiO2
|
CaO
|
MgO
|
1
|
75
|
0.20
|
0.5
|
4
|
0.3
|
0.2
|
0.1
|
0.2
|
0.7
|
2
|
75
|
0.02
|
2.0
|
4
|
0.3
|
0.2
|
0.1
|
0.2
|
0.7
|
不同合金之間的排序隨工況情況的不同而變化。2205型雙相不銹鋼就是一個很好的例子。這種鋼在有些環(huán)境中的性能甚至比一些高合金奧氏體不銹鋼還要好。但在有些環(huán)境中其表現(xiàn)就不太好。另一個例子是904L型不銹鋼。在純磷酸中，這種不銹鋼是所有鋼中表現(xiàn)最好，但在濕法工業(yè)磷酸中，它則比不上其它兩種超級奧氏體不銹鋼。在一種混合液 WPA 2中，其耐腐蝕性能則是最差的, 見表5。
因此，在為制造業(yè)中的設(shè)備，如反應(yīng)器、管道和儲罐，推薦最適合的不銹鋼時一定要非常謹慎。最好能掌握有關(guān)工況條件的具體數(shù)據(jù)。
2.2 點腐蝕和縫隙腐蝕
點腐蝕和縫隙腐蝕是兩種緊密相關(guān)的腐蝕類型，均屬于局部腐蝕。其主要生產(chǎn)條件為含有氯離子的環(huán)境。但溫度及酸堿度(pH值)等也起著很重要的作用。當不銹鋼處于含氯環(huán)境中時，在一定溫度下就會發(fā)生點腐蝕。眾所周知，鉻和鉬含量的提高有助于增強不銹鋼抗局部腐蝕的能力。鉻、鉬和氮對抵抗局部腐蝕能力的綜合影響，經(jīng)常用經(jīng)驗公式WS（Wirksumme）來表示。
WS(PRE)=％鉻＋3.3×％鉬＋16×％氮
式中的WS值一般被稱之為“耐點腐蝕能力指數(shù)(PRE)”。所以也常常用PRE來表示。公式所給出的氮的系數(shù)16是最經(jīng)常使用的。但據(jù)文獻報道也有采用其它系數(shù)的，比如Mannesmann研究院的Herbsleb博士就建議使用30。諸如鎢等其它成分對防腐性能也有積極影響。按重量百分比的算法計算，其效果約為鉬的一半。為了進行比較，同時用16和30作為PRE 公式中氮的系數(shù)為表1中的一些鋼種計算PRE值。結(jié)果在表7中給出。
表7 PRE值及一些高合金不銹鋼的臨界點蝕溫度和臨界縫隙腐蝕溫度
合金
|
ASTM
|
EN*
|
PRE(16)
|
PRE(30)
|
CPT℃**
|
CPT℃**
|
2205
|
S31803
|
1.4462
|
34
|
36
|
53
|
35
|
317LMN
|
317LMN
|
1.4439
|
33
|
35
|
53
|
-
|
904L
|
NO8904
|
1.4539
|
36
|
37
|
61
|
15
|
Sanicro28
|
-
|
1.4563
|
39
|
40
|
-
|
-
|
AL-6X
|
-
|
-
|
41
|
41
|
-
|
-
|
254SMO
|
S31254
|
1.4547
|
43
|
46
|
90
|
60
|
654SM0
|
S32654
|
1.4652
|
56
|
63
|
>100
|
100
|
*歐洲統(tǒng)一標準，**在 1摩爾的NaCl 溶液中，***在3.5％的NaCl溶液中，腐蝕電位為700mV SCE
可以看出， PRE(16)和PRE(30)對許多鋼種來說差別并不是很大。最重要的是兩個系數(shù)對排列不同不銹鋼并無任何影響。
表7同時也給出了一些不銹鋼的臨界點蝕溫度(CPT)和臨界縫隙腐蝕溫度(CCT)。這兩個臨界溫度常常被用來衡量不銹鋼耐局部腐蝕的能力。大量的研究工作和實用經(jīng)驗表明，PRE值與不銹鋼耐局部腐蝕的能力，如CPT和CCT值，是成比例關(guān)系的。317LMN，904L兩種奧氏體不銹鋼和2205型雙相不銹鋼的 PRE 值大致相同，其抗點蝕和縫隙腐蝕的能力也應(yīng)該是相同的。所記錄的使用數(shù)據(jù)顯示，904L不銹鋼的抗點蝕能力略優(yōu)于其它鋼種，而2205的抗縫隙腐蝕能力則較強，這種現(xiàn)象與實際使用情況相符。
含6％鉬和7％鉬的超級奧氏體不銹鋼，如254 SMO和654 SMO，均具有較高的PRE值和CPT/CCT值，見表7。表示其優(yōu)越的耐局部腐蝕的能力。因此，超級奧氏體不銹鋼家族也一直被廣泛地應(yīng)用于抗點蝕要求較高的用途中，比如用作海水處理設(shè)備，紙漿漂白及煙氣脫硫裝置中的部件等。在一次用于評估煙氣脫硫設(shè)備所用材料的試驗中測定了會導(dǎo)致縫隙腐蝕的臨界氯離子濃度。材料被浸泡在飽含二氧化硫并含有酸性(pH值為1)氯化物，且溫度為80℃的溶液中。對一些侯選材料的測試結(jié)果如表8所示。
表8 在溫度為80℃的模擬脫硫塔環(huán)境中可導(dǎo)致縫隙腐蝕的臨界氯含量
合金
|
ASTM
|
EN*
|
Cl-ppm
|
316L
|
316L
|
1.4404
|
50
|
904L
|
N08904
|
1.4539
|
500
|
254SMO
|
S31254
|
1.4547
|
5000
|
654SMO
|
S32654
|
1.4652
|
12500
|
合金625
|
NO6625
|
2.4856
|
4000-5000**
|
*歐洲統(tǒng)一標準，**對于金相組織較差的試樣，氯離子濃度低達4000ppm時也曾出現(xiàn)過問題。
由此可見，在這個非�？量痰沫h(huán)境中，超級奧氏體不銹鋼的防腐蝕能力與鎳基合金是在一個水平上的。
產(chǎn)品列表
