奥氏体不锈钢产生氯脆的影响因素及对策
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一、氯离子为什么会对不锈钢产生腐蚀。
奥氏体在不锈钢的结构组成主要由铬镍合金组成,其铬、镍、氯是同位原素,同位原素会进行互换同化从而形成不锈钢在氯离子环境中的腐蚀。
同时氯离子对奥氏体不锈钢的腐蚀主要使点蚀。
原理:处于钝态的金属仍有一定的反应能力,即钝化膜的溶解和修复(再钝化)处于动平衡状态。
当介质中含有活性阴离子(常见的如氯离子)时,平衡便受到破坏,溶解占优势。
其原因是氯离子能优先地有选择地吸附在钝化膜上,把氧原子排挤掉,然后和钝化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物,结果在新露出的基底金属的特定点上生成小蚀坑(孔径多在20~30μm),这些小蚀坑称为孔蚀核,亦可理解为蚀孔生成的活性中心。
氯离子的存在对金属的钝态起到直接的破坏作用。
此种形态的腐蚀决定于阳极和阴极的面积比,若阳极的位置不随时间而变化,且阳极的面积远小于阴极,则阳极的电流密度(currentdensity)甚大,因此腐蚀速率较快而产生孔蚀,点蚀虽然失重不大,但由于阳极面积很小,所以腐蚀速率很快,严重时可造成设备穿孔,使大量的油、水、气泄漏,有时甚至造成火灾、爆炸等严重事故,危险性很大。
点蚀会使晶间腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳等加剧,在很多情况下点蚀是这些类型腐蚀的起源。
二、有什么样的方法可以防止碘腐蚀(一)在进行选料时注意:精馏塔进料中氯离子含量是多少?如果大于25ppm,是很有必要采取相关措施的。
提几个建议,仅供参考:1、在精馏塔进料前增设脱氯反应器(脱氯罐);2、选用抗氯腐蚀性能较好的不锈钢;3、精馏塔不锈钢内构件在安装使用前须经过去应力处理;重要构件可在焊接后进行热处理;4、增设注缓蚀剂系统;5、采用阴极保护措施。
(二)去除氯离子除去氯离子现在一般的有两种:1、物理——真空处理和空气吹除,不过这种一般都是除大量的,少量的应该用化学方法。
2、化学——亚硫酸钠,不过回产生硫酸根不知道对你的工艺是不是有影响!三、为什么采用在线固熔的方法是最好的奥氏体不锈钢通过固溶处理来软化,一般将钢丝加热到950~1150℃左右,保温一段时间,使碳化物和各种合金元素充分均匀地溶解于奥氏体中,然后快速淬水冷却,碳及其它合金元素来不及析出,获得纯奥氏体组织,称之为固溶处理。
氯离子对不锈钢的侵蚀(2021-02-28 18:51:09)问题描述:关于奥氏体不锈钢在氯离子环境下的侵蚀,各类权威的书籍均有严格的要求,氯离子含量要小于25ppm,不然就会发生应力侵蚀、孔蚀、晶间侵蚀。
可是事实上在工程应用中咱们有很多高浓度的氯离子含量的情形下在利用奥氏体不锈钢,因些分析氯离子对不锈钢的侵蚀,采取预防方法,延长利用寿命,或合理选材。
不锈钢的侵蚀失效分析:一、应力侵蚀失:不锈钢在含有氧的氯离子的侵蚀介质环境产生应力侵蚀。
应力侵蚀失效所占的比例高达45 %左右。
经常使用的防护方法:合理选材,选用耐应力侵蚀材料要紧有高纯奥氏体铬镍钢,高硅奥氏体铬镍钢,高铬铁素体钢和铁素体—奥氏体双相钢。
其中,以铁素体—奥氏体双相钢的抗应力侵蚀能力最好。
操纵应力:装配时,尽可能减少应力集中,并使其与介质接触部份具有最小的残余应力,避免磕碰划伤,严格遵守焊接工艺标准。
严格遵守操作规程:严格操纵原料成份、流速、介质温度、压力、pH 值等工艺指标。
在工艺条件许诺的范围内添加缓蚀剂。
铬镍不锈钢在溶解有氧的氯化物中利历时,应把氧的质量分数降低到1. 0 ×10 - 6以下。
实践证明,在含有氯离子质量分数为500. 0 ×10 - 6的水中,只需加入质量分数为150. 0 ×10 - 6的硝酸盐和质量分数为0. 5 ×10 - 6亚硫酸钠混合物,就能够够取得良好的成效。
二、孔蚀失效及预防方法小孔侵蚀一样在静止的介质中容易发生。
蚀孔通常沿着重力方向或横向方向进展,孔蚀一旦形成,即向深处自动加速。
,不锈钢表面的氧化膜在含有氯离子的水溶液中便产生了溶解,结果在基底金属上生成孔径为20μm~30μm 小蚀坑,这些小蚀坑即是孔蚀核。
只要介质中含有必然量的氯离子,即可能使蚀核进展成蚀孔。
常见预防方法:在不锈钢中加入钼、氮、硅等元素或加入这些元素的同时提高铬含量。
降低氯离子在介质中的含量。
奥氏体不锈钢氯离子腐蚀浓度摘要:I.简介- 奥氏体不锈钢的概述- 氯离子腐蚀的影响II.奥氏体不锈钢氯离子腐蚀的机理- 氯离子的来源和影响- 氯离子腐蚀的机理III.奥氏体不锈钢的耐氯离子腐蚀性能- 奥氏体不锈钢的耐腐蚀性- 影响奥氏体不锈钢耐腐蚀性的因素IV.防止奥氏体不锈钢氯离子腐蚀的方法- 选择合适的奥氏体不锈钢材料- 控制氯离子的浓度- 阴极保护V.结论- 总结奥氏体不锈钢氯离子腐蚀的特点和防治方法正文:I.简介奥氏体不锈钢是一种广泛应用于化工、石油、海洋等领域的材料,其主要成分为铁、铬、镍等元素,具有良好的耐腐蚀性能。
然而,在氯离子环境下,奥氏体不锈钢的腐蚀问题仍然十分严重,对设备的稳定运行和安全性造成了威胁。
本文将详细介绍奥氏体不锈钢氯离子腐蚀的机理、影响因素以及防治方法。
II.奥氏体不锈钢氯离子腐蚀的机理氯离子腐蚀是一种电化学腐蚀,主要发生在金属表面的局部区域。
当氯离子存在时,它会与金属表面的局部区域形成原电池,产生电化学反应,使金属发生腐蚀。
对于奥氏体不锈钢而言,其腐蚀主要是由于氯离子与不锈钢中的铬元素发生反应,形成可溶性的铬酸盐,导致不锈钢表面的保护膜破裂,进而发生腐蚀。
III.奥氏体不锈钢的耐氯离子腐蚀性能奥氏体不锈钢具有良好的耐氯离子腐蚀性能,但在不同材料和环境下,其耐腐蚀性能差异较大。
一般来说,奥氏体不锈钢中的铬含量越高,其耐氯离子腐蚀性能越好。
此外,不锈钢中添加的镍、钼等元素也能够提高其耐腐蚀性能。
然而,在氯离子浓度较高、温度较高或局部应力较大的环境下,奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能会降低。
IV.防止奥氏体不锈钢氯离子腐蚀的方法为了防止奥氏体不锈钢氯离子腐蚀,可以采取以下方法:1.选择合适的奥氏体不锈钢材料:根据实际应用环境和腐蚀程度,选择耐氯离子腐蚀性能较好的奥氏体不锈钢材料。
2.控制氯离子的浓度:尽量降低氯离子的浓度,可以采用离子交换法、反渗透法等方法对水中的氯离子进行处理。
氯离子含量对设备材料腐蚀的影响分析摘要:渗透检测是材料表面缺陷检出灵敏度非常高的无损检测方法,但耗材中氯离子含量过高,会导致被检材料氯离子腐蚀现象的发生,本文主要阐述了氯离子对核电设备主要材料的腐蚀机理和原因分析。
.关键词:氯离子含量;设备材料腐蚀渗透检测是目前主要无损检测方法之一,因其操作简单,不需要复杂设备,费用低廉,缺陷显示直观,对设备和材料表面缺陷具有极高的检出灵敏度,因而广泛应用于黑色和有色金属锻件、铸件、焊接件、机加工件以及陶瓷、玻璃、塑料等表面缺陷的检查。
本文主要对氯离子含量超标对核安全设备的主要金属材料产生的腐蚀破坏进行描述和分析。
一、奥氏体不锈钢氯离子破坏的国内外案例奥氏体不锈钢因具有较好的塑韧性、耐腐蚀性能和加工性能,但氯离子腐蚀造成应力腐蚀开裂(SCC)的敏感性,会使得SCC在内部迅速扩展导致部件失效,结果会使得设备停止运行,并带来检查、维修和更换成本的增加。
因我国核电发展起步较晚以及国内先进的核安全理念下,目前尚未有核安全设备发生氯离子腐蚀的案例报道,但在国际核电业,也出现过很多设备材料因氯离子腐蚀导致失效的案例。
二、氯离子对金属的腐蚀机理氯元素一般以化合态的形式存在于净化液体和气体中,具有强氧化性。
氯离子破坏金属的主要方式有:点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和均匀腐蚀等。
1、点蚀:一般发生在表面生成氧化膜或钝化膜的金属材料上,或有阴极性镀层的金属上,是一种外观隐蔽而破坏性较大的局部腐蚀形式。
2、缝隙腐蚀:在金属与金属或非金属表面之间狭窄的缝隙内,存在闭塞电池的作用,导致氯离子富集而出现的腐蚀现象。
3、应力腐蚀(SCC):敏化材料在拉应力和腐蚀介质的联合作用下,经过一定时间后出现低于材料强度极限的脆性开裂,致使金属材料失效的现象。
4、均匀腐蚀:通常腐蚀速度比较稳定,腐蚀不是特别严重,主要影响是材料由于腐蚀而逐渐变薄。
5、晶间腐蚀:是在晶粒或晶体本身未受到明显侵蚀情况下,发生在金属或合金晶界处的一种选择性腐蚀,会使材料力学性能剧降,以致造成结构损坏或事故。
奥氏体不锈钢应力腐蚀及防护措施一般情况下奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性,但在特殊的工况条件下,也会发生应力腐蚀现象,给工程带来极大的安全隐患。
论述了奥氏体不锈钢应力腐蚀发生的条件、腐蚀的机理及防护措施,为解决奥氏体不锈钢应力腐蚀失效的问题提供了依据。
奥氏体不锈钢因为具有优良的机械性能及可焊性,同时还有其它普通金属不可比拟的耐腐蚀性能,而成为石油化工行业中重要的耐腐蚀材料。
奥氏体不锈钢耐腐蚀是由于在其表面生成了一层极薄的、粘着性好的、半透明的氧化铬薄膜。
Cr和Ni是不锈钢具有耐腐蚀性能最主要的合金元素。
Cr和Ni使奥氏体不锈钢在氧化性介质中生成一层十分致密的氧化膜,使其钝化,降低了不锈钢在氧化性介质中的腐蚀速度,使不锈钢的耐腐蚀性能提高。
这层膜一旦遭到机械损伤而破坏,钢中的铬与大气中的氧发生化学反应就能迅速地使其恢复。
但不锈钢的耐腐蚀性能是有针对性的,即在空气、水、中性溶液等介质中是稳定的,而在其它介质中则有可能发生腐蚀破坏。
据统计,在设备腐蚀中,奥氏体不锈钢的腐蚀约占各种腐蚀的1/2,而奥氏体不锈钢材料的应力腐蚀现象,又占所有材料应力腐蚀的2/3以上。
应力腐蚀指金属在拉伸应力和特定的腐蚀介质联合作用下发生的低应力脆性断裂。
应力腐蚀开裂是一种腐蚀速度快、破坏严重,且往往在没有明显宏观变形及在金属表面无腐蚀的情况下,发生的突发性低应力脆断,由于这种脆断的突然性和不可预测性,因而具有相当大的危险性。
1 产生条件应力腐蚀破裂是拉应力与腐蚀因素共同作用产生的。
一般情况下,构成应力腐蚀断裂应具备3个条件:(1)特定材料具有一定化学成分和组织结构的不锈钢,在一些介质中对应力腐蚀敏感;(2)足够大的拉伸应力生产制造过程中及产品的结构设计不合理等而造成的残余拉应力,拉应力是产生应力腐蚀开裂的必要条件;(3)特定的腐蚀环境只有在一定的材料——介质的组合条件下才会发生应力腐蚀断裂。
2 产生机理01 应力腐蚀破裂过程应力腐蚀破裂的过程可分为3 个阶段:第一阶段为腐蚀引起裂纹或蚀坑的阶段,即导致应力集中的裂纹源生核孕育阶段,常称之为潜伏期或诱导期;第二阶段为裂纹扩展阶段,即由裂纹源或蚀坑发展到单位面积所能承受最大载荷的所谓极限应力值时的阶段;第三阶段是失稳纯力学的裂纹扩展阶段,即破裂期。
奥氏体不锈钢开裂原因奥氏体不锈钢是一种重要的材料,具有优良的耐腐蚀性和机械性能。
然而,有时奥氏体不锈钢在使用过程中会出现开裂现象,这给工程和制造业带来了一定的困扰。
那么,奥氏体不锈钢开裂的原因是什么呢?奥氏体不锈钢开裂的原因可以归结为两类:热裂和冷裂。
热裂是指在高温环境下发生的裂纹,而冷裂是指在低温环境下发生的裂纹。
热裂是奥氏体不锈钢开裂中比较常见的一种情况。
热裂主要是由于奥氏体不锈钢在高温下发生了应力腐蚀开裂。
当奥氏体不锈钢在高温环境中,如焊接过程中,受到了外界应力的作用,同时与环境中的腐蚀介质相互作用,就会导致材料内部产生应力集中,从而引发开裂。
这种裂纹往往呈现出沿晶裂纹的形式,即沿着晶界或晶内裂纹的方向延伸。
而冷裂则是在低温环境下发生的开裂现象。
冷裂主要是由于奥氏体不锈钢在冷却过程中发生了冷脆开裂。
当奥氏体不锈钢在高温状态下,经历了快速冷却的过程,就会导致晶粒细化和残余应力的产生,从而引发冷脆开裂。
这种裂纹一般呈现出沿晶裂纹或穿晶裂纹的形式,即沿晶界或晶内的裂纹延伸。
除了温度的影响,奥氏体不锈钢开裂还与多种因素有关。
其中,合金元素的含量是影响开裂的重要因素之一。
例如,过高的碳含量会导致奥氏体不锈钢在焊接过程中发生热裂。
此外,硫、磷等杂质元素的含量也会对开裂敏感度产生影响。
此外,焊接过程中的应力集中、焊接接头设计不合理等因素也会导致奥氏体不锈钢开裂。
针对奥氏体不锈钢开裂问题,可以采取一些措施进行预防和解决。
首先,在设计阶段就需要充分考虑材料的特性和使用环境,避免出现应力集中的情况。
其次,在焊接过程中,需要采取适当的预热和后热处理措施,以减少残余应力的产生。
此外,选择合适的焊接工艺和填充材料,也能够有效地降低奥氏体不锈钢开裂的风险。
奥氏体不锈钢开裂是由于高温或低温环境下的应力和腐蚀作用引发的。
在工程和制造业中,我们需要充分理解开裂的原因,并采取相应的措施,以确保奥氏体不锈钢的使用安全和可靠性。
奥氏体不锈钢氯离子腐蚀浓度引言奥氏体不锈钢是一种常用的材料,具有优异的耐腐蚀性能。
然而,在含有氯离子的环境中,奥氏体不锈钢可能会受到腐蚀影响。
本文将深入探讨奥氏体不锈钢在氯离子环境下的腐蚀机理以及相关浓度的影响。
奥氏体不锈钢的特性奥氏体不锈钢是一种铁基合金,主要成分为铬、镍和其他合金元素。
它具有以下特性:1.良好的耐腐蚀性能:奥氏体结构使其具备较强的抗腐蚀能力,能够在多种环境中保持稳定。
2.高强度和硬度:奥氏体不锈钢具有优异的机械性能,可以用于承受高压力和重负荷的工作条件。
3.易加工和焊接:由于其良好的可塑性和可焊性,奥氏体不锈钢广泛应用于各个领域。
氯离子腐蚀机理氯离子是一种常见的腐蚀性物质,它能够与奥氏体不锈钢中的铬形成稳定的氧化物保护层,从而提供一定的抗腐蚀性能。
然而,在高浓度的氯离子存在下,这种保护层可能被破坏,导致奥氏体不锈钢发生腐蚀。
氯离子会通过以下方式促进奥氏体不锈钢的腐蚀:1.氯离子在金属表面吸附并形成氯化物。
这些氯化物会破坏原有的保护层,暴露出金属表面。
2.氯离子可以在金属表面形成局部电偶。
在存在电解质的条件下,这些电偶会引发局部腐蚀反应。
3.氯离子可以与水分中的溶解氧反应生成次氯酸根离子(ClO-),进一步加剧奥氏体不锈钢的腐蚀速率。
氯离子浓度对奥氏体不锈钢的影响奥氏体不锈钢的腐蚀行为受到氯离子浓度的显著影响。
当氯离子浓度较低时,奥氏体不锈钢能够形成稳定的保护层,具有较好的耐腐蚀性能。
然而,随着氯离子浓度的增加,奥氏体不锈钢容易发生腐蚀。
一般来说,当氯离子浓度低于一定阈值时,奥氏体不锈钢表现出良好的耐腐蚀性能。
然而,在超过该阈值后,奥氏体不锈钢开始受到明显的腐蚀影响。
这是因为高浓度的氯离子会破坏原有的保护层,并促进局部电偶和次氯酸根离子生成。
在实际应用中,需要根据具体情况确定奥氏体不锈钢所能承受的最大氯离子浓度。
一般来说,在设计和选择材料时应考虑以下因素:1.使用环境:如果奥氏体不锈钢将用于高浓度氯离子存在下的环境中,则需要选择合适的抗腐蚀材料或采取其他措施来降低腐蚀风险。
奥氏体不锈钢的焊接常见缺陷及防治措施发表时间:2018-07-16T11:53:31.727Z 来源:《基层建设》2018年第16期作者:徐沈佳[导读] 摘要:本文分析了奥氏体不锈钢在焊接时产生热裂纹、晶间腐蚀、应力腐蚀开裂、焊接接头的脆化等常见缺陷,阐述了缺陷产生的原因,并提出了相对应的防治措施。
浙江德威不锈钢管业制造有限公司浙江嘉兴 314000摘要:本文分析了奥氏体不锈钢在焊接时产生热裂纹、晶间腐蚀、应力腐蚀开裂、焊接接头的脆化等常见缺陷,阐述了缺陷产生的原因,并提出了相对应的防治措施。
关键词:奥氏体不锈钢;缺陷;产生原因;防治措施引言:奥氏体不锈钢钢板,据称这种材料可以带来极强的防锈、耐腐蚀性能,又有极佳的可塑性和韧性,方便冲压成型。
它的金属制品耐高温,加工性能好,因此广泛使用于工业和家具装饰行业和食品医疗行业。
在不锈钢中,奥氏体不锈钢(18-8型不锈钢)比其他不锈钢具有更优良的耐腐蚀性;强度较低,而塑性、韧性极好;焊接性能良好,其主要用作化工容器、设备和零件等,它是目前工业上应用最广的不锈钢。
虽然奥氏体不锈钢有诸多优点但是若焊接工艺不正确或焊接材料选用不当,会产生很多缺陷,最终影响使用性能。
一、出现热裂纹及防治措施奥氏体不锈钢在焊接时热裂纹是比较容易产生的缺陷,包括焊缝的纵向和横向裂纹、火口裂纹、打底焊的根部裂纹和多层焊的层间裂纹等,特别是含镍量较高的奥氏体不锈钢更容易产生。
1、产生原因。
(1)奥氏体不锈钢的液、固相线的区间较大,结晶时间较长,且单相奥氏体结晶方向性强,所以杂质偏析比较严重;(2)导热系数小,线膨胀系数大,焊接时会产生较大的焊接内应力(一般是焊缝和热影响区受拉应力);(3)奥氏体不锈钢中的成分如C、S、P、Ni等,会在熔池中形成低熔点共晶。
例如,S与Ni形成的Ni3S2熔点为645℃,而Ni- Ni3S2共晶体的熔点只有625℃。
2、防治措施。
(1)采用双相组织的焊缝,尽量使焊缝金属呈奥氏体和铁素体双相组织,铁素体的含量控制在3~5%以下,可扰乱奥氏体柱状晶的方向,细化晶粒。