碳钢腐蚀速度

硝酸对碳钢及不锈钢的腐蚀特性及缓蚀剂硝酸是一种既具有强酸性又具有强氧化性的无机酸。

硝酸溶液浓度不同，对金属的腐蚀程度亦异，低浓度硝酸溶液对大多数金属均呈现强烈的腐蚀作用。

但高浓度硝酸溶液在一定条件下，对某些金属(指钝化型金属，如钢铁、不锈钢、铝、铬、钛等)不产生腐蚀作用并可使金属表面钝化。

因此，在硝酸的工业生产、应用及储运过程中，所用的设备、管线及配件等多使用不锈钢类钝化型材质以防止腐蚀破坏作用。

此外，由于硝酸对金属氧化物及某些盐类的溶解能力强，可以有效地清除金属设备表面的沉积物(锈及垢)，故碳钢及不锈钢等设备清洗工艺中，常使用硝酸作为清洗剂。

然而，应当指出，在高温低浓度的硝酸溶液中，碳钢及不锈钢也会受到硝酸不同程度的腐蚀作用。

所以需要在硝酸溶液中，加入抑制硝酸腐蚀用的缓蚀剂。

本文将简要介绍硝酸对碳钢及不锈钢的腐蚀特性及缓蚀剂发展动向，供读者参考。

、硝酸对碳钢及不锈钢的腐蚀特性 1钢铁在低浓度稀硝酸溶液中，发生置换反应而溶解。

其反应历程如下:Fe+2HNO====Fe(NO)+H(置换反应，溶解) 3322但在浓硝酸溶液中，在常温条件下，主要发生氧化反应而呈现钝化状态，在钢铁表面上形成的钝化膜使溶解过程减缓至终止。

其反应历程如下: 2Fe+6HNO=====FeO+3NO+3HO(氧化反应，不溶解) 323242从图-1中，低碳钢在硝酸溶液中的溶解曲线可以看出，硝酸溶液浓度在30%前后时，低碳钢的腐蚀速率达最高值。

之后，随硝酸溶液浓度增加，腐蚀速率迅速下降直至最低点。

图-1 低碳钢(C 0.03%)的腐蚀速率与硝酸浓度的关系(常温)不锈钢及其它合金钢在硝酸溶液中，在一般条件下，具有较好的耐蚀性能。

然而，当系统温度升高时，则随硝酸溶液浓度增加，不锈钢亦会受到不同程度的腐蚀(参考图-2，表-1)。

图-2，硝酸中高级不锈钢的腐蚀速率(沸点)表-1，不锈钢在发烟硝酸中的腐蚀情况比较(71?)2 h) 腐蚀速度(g/m不锈钢白色发烟硝酸红色发烟硝酸 (AISI)304 3.368 4.964304L 4.255 -309 1.684 2.659310 1.773 3.811316，316L 4.432 -321 5.319 8.865347 5.141 4.432410 4.077 6.294430 2.925 3.81120Cr29Ni 0.975 -2、硝酸缓蚀剂硝酸缓蚀剂的开发研究工作始于二十世纪初，早期曾提出生物碱、硫醇、糖类等有机化合物。

冷却循环水系统中腐蚀、污垢的现场监测《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050--95）对冷却水系统中腐蚀速度，污垢热阻，异养菌数和粘泥量的要求。

《设计规定》中的规定：敞开式循环冷却水系统中换热设备的碳钢管壁的腐蚀速度小于0.125 mm/a (5mpy) 铜，铜合金和不锈钢管壁的腐蚀速度宜小于0.005mm/a(0.2mpy)一、腐蚀监测冷却水系统中，常用的腐蚀监测方法主要是试片法，试片法是冷却水系统中最简便、最经济、使用最广泛和最经典的腐蚀监测方法。

它可以测定腐蚀速度、蚀孔密度、蚀孔深度，并了解腐蚀形态。

1.试片材质：碳钢试片，黄铜试片。

2.试片的安装：试片应安装在监测的换热器设备的回水管线上。

也可放在冷却塔集水池中。

3.监测时间：试片的监测时间一般为30——90天，30天取一次。

每月测定一次腐蚀速度。

最后绘出腐蚀速度——时间曲线。

4测定前的试片处理：将试片表面的腐蚀产物清洗干净，经干燥后称重精确到0.1 mg5腐蚀速度的测定：由试片的总表面积、金属的密度、试验时间、试片的失重，按下面两个计算式计算出金属的腐蚀速度：腐蚀速度=87.6ΔW/(spt) mm/a腐蚀速度=3449ΔW/(spt)mpy式中：ΔW——试片的失重mgs——试片的总表面积m2p——金属的密度g/cm3（碳钢7.85 黄铜8.50 不锈钢7.92）t——监测时间h二、污垢——沉积物的监测冷却水系统中沉积物的现场监测主要是测定由水垢、淤泥、腐蚀产物和微生物粘泥等沉积物引起的污垢热阻或压力降，以及由冷却水在热交换器中产生的沉积物量，沉积物层厚度及其组成等。

目前，常用的沉积物现场监测的方法有：监测换热器法，电热式污垢监测仪法，压力降法，钙离子浓度法。

1.热换器法：用监测换热器监测冷却水系统中沉积物，将运行一定时的监测换热器拆开，将其换热管（试验管）剖开，观察其中污垢沉积情况，测定析出的沉积物层厚度。

如图：实验管段在冷却系统中的按装冷却水冷却水2常用的钙离子浓度法：可以通过测定补充水和循环水中钙离子的浓度。

实验时候温度会升高么？有以下金属材料，并且有硫酸的浓度和温度配置，你看下。

不锈钢(SUS316 、SUS316L) ：温度40 ℃以下，浓度20% 左右；904 钢(SUS904 、SUS904L) ：适于温度40~60 ℃、浓度20~75% ；温度80 ℃、浓度60% 以下；高硅铸铁(STSi15R) ：室温至90 ℃之间各种浓度；纯铅、硬铅：室温的各种温度；S-05 钢(0Cr13Ni7Si4) ：90 ℃以下的浓硫酸，高温浓硫酸（120~150 ℃）；普通碳钢：室温70% 以上的浓硫酸；铸铁：温度为室温的浓硫酸；蒙乃尔、金属镍、因可耐尔：中温中等浓度的硫酸；钛钼合金(Ti-32Mo) ：沸点以下、60% 的硫酸和50 ℃以下、98% 的硫酸；哈氏合金B 、D ：100 ℃以下、75% 的硫酸；哈氏合金C ：100 ℃左右的各种温度；镍铸铁(STNiCr202) ：室温60~90% 的硫酸。

硫酸是一种价格便宜的强酸，它的水溶液对热的稳定性良好，在工业清洗中硫酸应用得很广泛。

它的缺点是硫酸在清洗中生成的盐类有许多是水溶性较低的，比如用硫酸去除含钙盐的锅炉污垢时，由于与硫酸反应生成水溶性差的硫酸钙，所以去垢效果不好。

相反改用盐酸处理，由于生成水溶性很好的氯化钙而除垢效果良好(在25℃时，100cm3水中只能溶解0.208g 硫酸钙，而可溶解74.5g时氯化钙)。

稀硫酸容易与钢铁反应并产生氢气，常温下，60%(质量)及以上浓度的硫酸会在钢铁表面形成钝化膜而使钢铁对它有耐蚀性93%(质量)以上时即使加热到煮沸条件也几乎不腐蚀钢铁。

而铅与钢铁正相反，可溶于浓硫酸中，但对稀硫酸有良好的耐蚀性。

其余金属与硫酸的反应情况归纳如下。

铝：易溶于10%(质量)的硫酸中，但对80%(质量)以上的硫酸有耐蚀性。

锌、镁：易溶于各种浓度的硫酸中。

锡：对稀硫酸才有耐蚀性。

镍：常温下，对80%(质量)以下的硫酸有耐蚀性。

铬：可被浓硫酸氧化生成钝化膜，所以它不被浓硫酸腐蚀。

实验时候温度会升高么？有以下金属材料，并且有硫酸的浓度和温度配置，你看下。

不锈钢(SUS316 、SUS316L) ：温度40 ℃以下，浓度20% 左右；904 钢(SUS904 、SUS904L) ：适于温度40~60 ℃、浓度20~75% ；温度80 ℃、浓度60% 以下；高硅铸铁(STSi15R) ：室温至90 ℃之间各种浓度；纯铅、硬铅：室温的各种温度；S-05 钢(0Cr13Ni7Si4) ：90 ℃以下的浓硫酸，高温浓硫酸（120~150 ℃）；普通碳钢：室温70% 以上的浓硫酸；铸铁：温度为室温的浓硫酸；蒙乃尔、金属镍、因可耐尔：中温中等浓度的硫酸；钛钼合金(Ti-32Mo) ：沸点以下、60% 的硫酸和50 ℃以下、98% 的硫酸；哈氏合金B 、D ：100 ℃以下、75% 的硫酸；哈氏合金C ：100 ℃左右的各种温度；镍铸铁(STNiCr202) ：室温60~90% 的硫酸。

硫酸是一种价格便宜的强酸，它的水溶液对热的稳定性良好，在工业清洗中硫酸应用得很广泛。

它的缺点是硫酸在清洗中生成的盐类有许多是水溶性较低的，比如用硫酸去除含钙盐的锅炉污垢时，由于与硫酸反应生成水溶性差的硫酸钙，所以去垢效果不好。

相反改用盐酸处理，由于生成水溶性很好的氯化钙而除垢效果良好(在25℃时，100cm3水中只能溶解0.208g 硫酸钙，而可溶解74.5g时氯化钙)。

稀硫酸容易与钢铁反应并产生氢气，常温下，60%(质量)及以上浓度的硫酸会在钢铁表面形成钝化膜而使钢铁对它有耐蚀性93%(质量)以上时即使加热到煮沸条件也几乎不腐蚀钢铁。

而铅与钢铁正相反，可溶于浓硫酸中，但对稀硫酸有良好的耐蚀性。

其余金属与硫酸的反应情况归纳如下。

铝：易溶于10%(质量)的硫酸中，但对80%(质量)以上的硫酸有耐蚀性。

锌、镁：易溶于各种浓度的硫酸中。

锡：对稀硫酸才有耐蚀性。

镍：常温下，对80%(质量)以下的硫酸有耐蚀性。

铬：可被浓硫酸氧化生成钝化膜，所以它不被浓硫酸腐蚀。

碳钢在海水中的腐蚀和防护摘要对碳钢在海水中的腐蚀与防护进行了现场实地考察,分析了它作为海水中常用材料的腐蚀特点,同时在实验室进行了挂片实验和电化学测试,评价了它的耐蚀性能,对其防蚀提出了一点经验。

关键词:碳钢海水腐蚀防护1 前言碳钢是应用最广泛的工程材料之一。

海洋腐蚀环境苛刻,尽管在应用这些材料时,需进行必要的防护,但开展这些材料在海水中腐蚀性能的研究仍非常必要,二十世纪三十年代以来,美国积累了各腐蚀区域527 种金属材料长达3 a～16 a 的海水腐蚀数据。

我国则仅限于碳钢在海水全浸条件下的五年数据,而在潮差区、飞溅区的腐蚀数据几乎没有。

这给海洋工程设计、选材、开展防护工作造成了很大困难,金属材料在海水中的腐蚀受其环境影响是非常复杂的过程,在不同海域所表现出的耐蚀性有很大差别,既使在同一海域不同区带,其腐蚀性能各异,因此对常用金属材料在我国海域进行系统的腐蚀试验及研究,获得可靠的材料腐蚀数据,为海洋工程、沿海建筑物的设计、选材、开展防护,开发新的耐蚀材料提供依据。

碳钢、低合金钢是应用最广泛的工程材料。

海洋腐蚀环境苛刻,尽管在应用这些材料时,需进行必要的防护,但开展这些材料在海水中腐蚀性能的研究仍非常必要,二十世纪三十年代以来,美国积累了各腐蚀区域527 种金属材料长达 3 a～16 a 的海水腐蚀数据。

我国则仅限于碳钢、低合金钢在海水全浸条件下的五年数据,而在潮差区、飞溅区的腐蚀数据几乎没有。

这给海洋工程设计、选材、开展防护工作造成了很大困难,金属材料在海水中的腐蚀受其环境影响是非常复杂的过程,在不同海域所表现出的耐蚀性有很大差别,既使在同一海域不同区带,其腐蚀性能各异,因此对常用金属材料在我国海域进行系统的腐蚀试验及研究,获得可靠的材料腐蚀数据,为海洋工程、沿海建筑物的设计、选材、开展防护,开发新的耐蚀材料提供依据。

本文用实验室挂片和电化学方法对碳钢在海水中的腐蚀行为进行研究,分析了它作为海水中常用材料的腐蚀特点,评价了它的耐蚀性能,对它的防蚀提出了一点经验。

第一部分腐蚀原理一、均匀腐蚀速度1-1.根据表1-1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度V p，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。

1-2.奥氏体不锈钢和铝是硝酸工业中使用很多的材料。

根据表1-2中的数据，分别计算不锈钢和铝在两种硝酸溶液中的腐蚀速度V p，并分析所得结果，比较两种材料的耐蚀性能。

1-3.已知锌氧化生成的表面膜组成为ZnO，根据表1-3中所列的数据计算不同试验时间所得到的平均腐蚀速度V p，画出V p随时间变化的曲线。

所得结果说明了什么？1-4.镁在0.5mol/L NaCl 溶液中浸泡100小时，共放出氢气330cm3。

1- 1试验温度25︒C ，压力760mmHg ；试样尺寸为20⨯20⨯0.5(mm)的薄板。

计算镁试样的失重腐蚀速度V p 。

（在25︒C 时水的饱和蒸汽压为23.8mmHg ）1-5. 表面积20cm 2的铜试样在700︒C 的氧气中氧化2小时，消耗了13.6cm 3的氧气(在25︒C ，1atm 下进行测量)。

求铜试样的腐蚀速度V p 。

已知腐蚀产物是Cu 2O 。

1-6. 表面积4cm 2的铁试样，浸泡在5%盐酸溶液中，测出腐蚀电流为 Icor = 55mA 。

计算铁试样的腐蚀速度V - 和V p 。

1-7. 铝试样的表面积15cm 2，初重为16.9560g ，浸在70%硝酸中经过100小时。

试验后除去腐蚀产物，重量减少为16.9052g 。

另外，用电化学方法测得的平均腐蚀电流等于1.65mA 。

如果以失重法求出的腐蚀速度为标准，计算电化学方法测得的腐蚀速度的误差是多少？1-8. 由Faraday 定律可得腐蚀电流密度i cor 与失重腐蚀速度V - 之间的关系式而V - 和V p 的换算关系为dV V p -=76.8i cor 、V - 和V p 的单位分别为A/m 2、g/m 2⋅hr 、mm/y ；金属密度d 单位用g/cm 3。

三种不同气氛下流速对碳钢腐蚀速率的影响李循迹;赵景茂;宋文文;赵起锋;周理志;熊新民【摘要】采用动态质量损失法测试了20号碳钢在50℃的纯CO2、纯H2S以及CO2/H2S共存体系中不同流速时的腐蚀速率,并使用SEM观察了试片表面腐蚀形貌,用XRD分析了腐蚀产物组成.结果表明:流速和腐蚀环境对碳钢的腐蚀有重要影响,随流速增大腐蚀速率先增大后减小.在流速为2.5 m/s时,腐蚀速率达到最大;相同流速时,CO2和H2S共存体系中腐蚀速率最大,其次是纯CO2体系,纯H2S腐蚀速率最小.通过腐蚀产物的形貌和组成对此进行了解释.【期刊名称】《石油化工腐蚀与防护》【年(卷),期】2017(034)001【总页数】7页(P1-7)【关键词】流速;腐蚀速率;腐蚀产物;表面形貌【作者】李循迹;赵景茂;宋文文;赵起锋;周理志;熊新民【作者单位】中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司,新疆库尔勒841000;北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029;中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司,新疆库尔勒841000;北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029;中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司,新疆库尔勒841000;中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司,新疆库尔勒841000【正文语种】中文当前世界油气开采生产中，CO2和H2S的腐蚀很常见，CO2和H2S是油气开采过程中常见的伴生气[1-3]。

随着深层油气藏的开采，高压油气田中，输送管线中高流速的油气对管线的冲刷和空泡腐蚀等加剧了CO2对管线的破坏[4]。

在油气开采过程中，油井的采出液含水量较大，而H2S在水中的溶解度非常高，这就使得H2S腐蚀成为避免不了的问题[5-6]。

管道中CO2和H2S的存在，加上运输过程中高温、高压的苛刻环境，导致管道腐蚀失效造成巨大的经济损失[7]。

在研究CO2和H2S对碳钢管线的腐蚀中，腐蚀介质、温度、压力、pH值和流速等对其腐蚀速率的大小均有不同程度的影响，而流速是影响腐蚀的关键因素之一。