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缝隙腐蚀试验110

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Effectofnickelalloyingoncrevicecorrosionresistanceofstainlesssteels

S.Azumaa,*,T.Kudob,H.Miyukib,M.Yamashitac,H.Uchidac

aInvestigation&ResearchDivision,SumitomoMetalTechnology,Inc.,

1-8Fuso-cho,Amagasaki660-0891,JapanbCorporateResearch&DevelopmentLaboratories,SumitomoMetalIndustries,Ltd.,

1-8Fuso-cho,Amagasaki660-0891,JapancGraduateSchoolofEngineering,HimejiInstituteofTechnology,2167Shosha,

Himeji671-2201,Japan

Received31March2003;accepted15January2004Availableonline21February2004

AbstractThecrevicecorrosionbehaviourofstainlesssteelscontaining25mass%Cr,3mass%MoandvariousamountsofNiwasinvestigatedinnaturalseawater.Theresultsshowedthatferriticsteelscontainingnickelweremoreresistanttocorrosionthanbothferriticsteelswithoutnickelandausteniticsteels.ThesuperiorityoftheNibearingferriticsteelovertheothersteelswasincloseagreementwiththedepassivationpHofthosesteelsinacidicchloridesolutions.TheresultsshowedthattheadditionofNitoferriticsteelwaseffectiveindecreasingthedepassivationpHandthedissolutionrateinacidicchloridesolutionsatcrevices.Ó2004ElsevierLtd.Allrightsreserved.

Keywords:A.Stainlesssteel;B.Polarization;C.Crevicecorrosion;Passivity

1.IntroductionCrevicecorrosionhasbeenoneofthemostseriousproblemswhenusingstainlesssteelsinchloridecontainingenvironmentssuchasseawater.Toavoidcrevicecor-rosion,countermeasuressuchasstructuralmodification,improvingtheenvironment

*Correspondingauthor.Tel.:+81-6-6489-5779;fax:+81-6-6489-5799.

E-mailaddress:azuma-sgk@smt-co.com(S.Azuma).

0010-938X/$-seefrontmatterÓ2004ElsevierLtd.Allrightsreserved.doi:10.1016/j.corsci.2004.01.003

www.elsevier.com/locate/corsciCorrosionScience46(2004)2265–2280andmaterialselectionhavebeentried.Onselectingmaterialswithsufficientresistancetocrevicecorrosioninagivenenvironment,ithasbeenrecognizedthatanincreaseinthecontentofalloyingelementssuchasCr,MoandN(exceptforferriticsteels)improvescrevicecorrosionresistance.StainlesssteelswithhighCr,MoandNcontenthavebeendeveloped[1–5].BondandDundas[6]conductedcrevicecorrosiontestsonarangeofcommercialstainlesssteelsinnaturalseawaterand10%ferricchloride(FeCl3Æ6H2O)aqueoussolution.Theyfoundthattheresultsfrombothtestscorre-

latedfairlywellandthatthehighCrandMoferriticstainlesssteelhavesuperiorcrevicecorrosionresistancecomparedwiththeausteniticsteelshavingsimilarCrandMocontent.Butferriticsteelswith25%Cr–2%Ni–3%Moand31%Cr–2%Mowereshowntobelessresistantinseawaterthanpredictedfromtheferricchloridetest.Otherauthorshavealsoreportedthesuperiorcrevicecorrosionresistanceofferriticsteelsoverausteniticsteels[7–9].Amongthem,Ujiroetal.[9]reportedthatthesuperiorityofferriticsteelscanbeexplainedbytheirloweranodiccurrentdensitiesinacidicNaClsolutionsusedfortestingcrevicecorrosionthanisthecaseforausteniticsteels.TheeffectofNioncrevicecorrosion,however,isnotsowellunderstood.Thedepassivationmodelhasbeenwidelyacceptedasthemechanismofcrevicecorrosion,inwhichthedeoxygenationandtheacidificationofthecrevicesolutionareessentialtocausingtheactivedissolutionofthestainlesssteelatacrevice[10,11].Recently,severalmechanismshavebeenproposed,suchasIRdropdepassivation[12],stabilizedpittingincrevice[13]andinclusiondissolution[14].However,theclassicalconceptofdepassivationinsidethecrevicefollowedbytheformationofanactive–passivecellisstillthestandardview.TheobjectiveofthisstudyistoinvestigatetheeffectofNiadditiononcrevicecorrosionandtoclarifythedifferenceincrevicecorrosionbehaviourbetweenferriticandausteniticstainlesssteels.Aseriesofstainlesssteelscontaining25%Crand3%MowitharangeofNilevelswaspreparedinthelaboratory.Theresistanceofthesteelstocrevicecorrosionwasevaluatedbyanimmersiontestinnaturalseawaterandanacceleratedtestinferricchloridesolutioninthelaboratory.TheeffectofNicontentoncrevicecorrosion[resistance]isdiscussedbasedontheclassicaldepassi-vationmodelandthepolarizationbehaviourinacidicchloridesolutions.

2.Experimentalprocedure2.1.SpecimensMaterialsemployedwereaseriesofstainlesssteelscontaining25%Crand3%MowithdifferentNicontent.TheirchemicalcompositionsarelistedinTable1.Thesteelscontaining0%and4%Nihadaferriticmicrostructure,andthe30%Nisteelhadanausteniticmicrostructure.Theyweremeltedinavacuuminductionfurnaceandcastinto17kgingots.Theingotswereforged,hotrolledto7-mmthickplates,heatedfor1800sat950and1100°Cfortheferriticandausteniticsteelsrespectively,followedbywaterquenching.AllthespecimensweremechanicallypolishedwithNo.600emerypaperanddegreasedwithacetone.

2266S.Azumaetal./CorrosionScience46(2004)2265–2280

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腐蚀问题

腐蚀问题

钢铁在含SO2的工业大气中腐蚀比在洁净的大气中腐蚀严重，解释其原因。 ①认为部分SO2在空气中能直接氧化成SO3，SO3溶于水后形成H2SO4。 ②认为有一部分SO2吸附在金属表面上，与Fe作用生成易溶的硫酸亚铁， FeSO4进一步氧化，并由于强烈的水解作用生成了H2SO4，H2SO4再与铁作用， 按这种循环方式加速腐蚀。
5. 简述提高合金抗氧化的可能途径
（1）减少基体氧化膜中晶格缺陷的浓度 （2）生成具有保护性的稳定新相（尖晶石型化合物：FeCr2O4、NiCr2O4） （3）通过选择性氧化生成优异的保护膜
第二章
宏观电池：肉眼可分辨出电极极性的电池为宏观电池
微观电池： 由于金属表面的微小区域存在电位差，肉眼难于辨出电极的极性 浓差电池：同一种金属浸入同一种电解质溶液中，当局部的浓度(或湿度)不同 时，构成腐蚀电池，通常称作浓差电池
第一章 高温氧化：在高温条件下，金属与环境介质中的气相或凝聚 相物质发生化学反应而遭受破坏的过程称高温氧化，亦称高 温腐蚀。 毕林—彼得沃尔斯原理或P-B比。 氧化时所生成的金属氧化膜的体积（ VMeO）2 与生成这些氧
化膜所消耗的金属的体积（ VMe）之比。
2.金属氧化膜具有保护作用的充分与必要条件是什么？ 1）p-b比大于1 2)膜要致密、连续、无孔洞，晶体缺陷少； 3)稳定性好，蒸气压低，熔点高； 4)膜与基体的附着力强，不易脱落； 5)生长内应力小； 6)与金属基体具有相近的热膨胀系数； 7)膜的白愈能力强。
活化极化：如果金属离子进入到溶液里的速度小于电子从阳极迁移到阴极的速度， 则阳极上就会有过多的带正电荷金属离子的积累，由此引起电极双电层上的负电 荷减少，于是阳极电位就向正方向移动，产生阳极极化。过电位用ηa表示。 浓差极化 如果进入到溶液中的金属离子向远离阳极表面的溶液扩散得缓慢时， 会使阳极附近的金属离子浓度增加，阻碍金属继续溶解，必然使阳极电位往正方向 移动，产生阳极极化。过电位用ηc表示。 电阻极化由于某种机制在金属表面上形成了钝化膜，阳极过程受到了阻碍，使得 金属的溶解速度显著降低，此时阳极电位剧烈地向正的方向移动，产生阳极极化， 过电位用ηr表示 钝性：金属(合金)钝化后所具有的耐蚀性称为钝性 2. 原电池与腐蚀原电池有何区别
P110碳钢在CO2多相流介质中的腐蚀特征

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圉１ 多相流动态腐蚀模拟试验装置示意
收稿日期：２０１０一０１—１９；修稿日期：２０１０—０５－２８。 作者简介：刘瑞刚（１９７４一），男，工程师。２００６年毕业于中 国石油大学（北京）应用化学专业，硕士，现在海南福山油田 勘探开发有限责任公司油气处理中心工作。
万方数据
石油化工腐蚀与防护
第２７卷
２试验结果与分析 ２．１ 温度对试样腐蚀速率的影响
篆耄三主嚣嚣裟６篡雷蚀６荤喜 散相水所导致的腐蚀就会大大减小。试样在ＣＯ：
随水的质量分数的变化曲线见图。从图 中可 以看出，在模拟油水气多相流环境下，当水的质量 分数为１０％时，试样的腐蚀速率较低。而当水的 质量分数为３０％时，试样的腐蚀速率则显著增大， 随着水的质量分数进一步提高，试样的腐蚀速率变 化不大。由腐蚀后试样表面宏观形貌可知，在水的 质量分数为ｌｏ％时，试样表面比较平整光滑，在水 的质量分数为３０％时，试样表面有局部较浅的腐 蚀坑。随着水的质量分数进一步提高，试样表面均 匀形成较深的鳞片状腐蚀坑，见图７。根据原油抑 制碳钢腐蚀的几何覆盖效应机理【４．Ｂ】，在水的质量
已有的研究发现’５。７ Ｊ，在模拟油田现场腐蚀环 境的水溶液中，碳钢的ＣＯ：腐蚀速率通常在６０℃ 左右出现峰值，随着温度升高腐蚀速率加快，腐蚀 产物达到过饱和而加速沉淀，膜的致密性增强。
试样在ＣＯ：分压为Ｏ．３ ＭＰａ，水的质量分数 为６０％的条件下腐蚀速率随温度变化曲线见 图２。
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ｌ试验方法 试验采用符合ＡＰＩ标准的Ｐ１１０碳钢油套管
材料，加工成外径７２ ｎｌｎｌ，内径６４ １＂ｒｉｍ，弦长３０ ｍｉｌｌ 和宽度１ｌ ｍｍ的环状试样。试样表面用砂纸进行 打磨冲洗，丙酮除油干燥后进行称质量。采用 ＮａＣＩ水溶液和现场采出凝析油配制腐蚀介质。 ＮａＣＩ水溶液的质量浓度为１．８ ｓ／Ｌ。腐蚀模拟试 验在磁力驱动四联反应釜中进行，反应釜容积为 ３ Ｌ，压力为２．５ ＭＰａ，温度为２００℃。为了实现油
镍基合金简介

镍基合金简介


沸腾50%H2SO4-Fe2(SO4)3水溶液
试验条件：试验时间24小时 腐蚀速度单位：
可由g/m²・h换算成mm/y mm/y = g/m2・h × 8.76/d (d为密度) [d]：NAS NW276：8.90g/cm³, NAS 254N：8.06g/cm³, NAS 329J3L：7.80g/cm³, SUS 316L：7.98g/cm³
酸的种类 试验温度(℃) 浓度(wt%)
耐腐蚀性
5
10
Monel400合金在氟气、盐酸、硫酸、
80
20 40
氢氟酸以及它们的派生物中有极优秀的耐
硫酸
60 80
蚀性。同时在海水中比铜基合金更具耐蚀 性。
5
沸腾
10 20
40
酸介质：Monel400在浓度小于85%的硫酸
0.1
80
1 2
中都是耐蚀的。Monel400是可耐氢氟酸中
20–100℃
熔点(℃)
机械性能
区分 HR CR 热轧板 12mmt
YS(N/mm2) ≧ 195 ≧ 195 209
TS(N/mm2) ≧ 485 485-585 513
427 54.7 21.8 13.9 1300-1350
EL(%)
HRB
≧ 35
―
≧ 35
―
52
131
加工硬化特性
NAS NW400的加工硬化性远低于SUS 301、SUS 304，因此可轻松很容易进行弯曲加工等。
用途
C276合金在化工和石化领域得到了广泛的应用，如应用在接触含氯化物有机物的元件和催化系 统中。这种材料尤其适合在高温、混有杂质的无机酸和有机酸（如甲酸和乙酸）、海水腐蚀环境中 使用。 （1）.纸浆和造纸工业，如煮解和漂白容器 （2）.FGD 系统中的洗涤塔、再加热器、湿汽风扇等 （3）.在酸性气体环境中作业的设备和元件 （4）.乙酸和酸性产品的反应器 （5）.硫酸冷凝器 （6）.亚甲二苯异氰酸盐（MDI） （7）.不纯磷酸的生产和加工 （8）.其它：热交换器、离心分离机、干燥机、反应槽、制盐成套设备、排烟脱硫装置等
耐腐蚀性能检测

耐腐蚀性能检测

耐腐蚀性能测试耐腐蚀实验方法10.15腐蚀性可分为湿腐蚀和干腐蚀两类。

湿腐蚀指金属在有水存在下的腐蚀，干腐蚀则指在无液态水存在下的干气体中的腐蚀。

由于大气中普遍含有水，化工生产中也经常处理各种水溶液，因此湿腐蚀是最常见的，但高温操作时干腐蚀造成的危害也不容忽视。

科标检测耐腐蚀性能检测标准如下：DB63/T687-2007超高湿耐腐蚀试验箱GB/T16527-1996硬面感光板中光致抗蚀剂和电子束抗蚀剂GB/T19355-2003钢铁结构耐腐蚀防护锌和铝覆盖层指南GB/T1970-1996多孔陶瓷耐酸、碱腐蚀性能试验方法GB/T22102-2008防腐木材GB/T22316-2008电镀锡钢板耐腐蚀性试验方法GB/T22640-2008铝合金加工产品的环形试样应力腐蚀试验方法GB/T23257-2009埋地钢质管道聚乙烯防腐层GB/T23639-2009节能耐腐蚀钢制电缆桥架GB/T25847-2010化学固化硅质耐腐蚀胶泥技术条件GB/T29423-2012用于耐腐蚀水泥制品的碱矿渣粉煤灰混凝土GB/T3903.19-2008鞋类金属附件试验方法耐腐蚀性GB/T5003-1999用陶瓷器釉面耐化学腐蚀性的测定GB/T50590-2010乙烯基酯树脂防腐蚀工程技术规范GB/T5267.4-2009紧固件表面处理耐腐蚀不锈钢钝化处理GB9274-1988色漆和清漆耐液体介质的测定SY/T6601-2004耐腐蚀合金管线钢管SY/T6623-2012内覆或衬里耐腐蚀合金复合钢管规范YB/T5288-1999石墨阳极耐腐蚀试验方法YY/T0149-2006不锈钢医用器械耐腐蚀性能试验方法服务范围：老化测试、物理性能、电气性能、可靠性测试、阻燃检测等。

10科标化工以“专心、专业、专注“为宗旨，致力于实现研究和应用的对接，从而推动化工行业的发展。