氯離子腐蝕及不銹鋼知識(shí)

1、氯離子對(duì)熱力機(jī)組的腐蝕危害極大,其腐蝕表現(xiàn)形式主要是破壞金屬表面的鈍化膜,進(jìn)而向金屬晶格里面滲透 ,引起金屬表面性質(zhì)的變化.本文分析了氯離子對(duì)金屬腐蝕的機(jī)理,并針對(duì)熱力系統(tǒng)內(nèi)部氯離子的來源 ,提出了相應(yīng)的解決措施.嶺澳核電站循環(huán)水過濾系統(tǒng)316L 不銹鋼管道點(diǎn)腐蝕的理論分析Analysis of Pitting Corrosions on 316L Stainless Steel Pipes ofCirculation Water Filtering System in Ling抋 o Nuclear Power Station簡(jiǎn)隆新1，時(shí)建華2（ 1. 中廣核工程有限公司，廣東深圳51812

2、4 ；2. 大亞灣核電運(yùn)營(yíng)管理有限公司，廣東深圳518124 ）簡(jiǎn)單介紹了循環(huán)水旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)反沖洗系統(tǒng)及316L 不銹鋼管道的使用情況，分析了 316L 不銹鋼的抗腐蝕性。詳細(xì)介紹了點(diǎn)腐蝕形成的機(jī)理和影響因素，分析了 316L 不銹鋼點(diǎn)腐蝕的情況，提出了對(duì)反沖洗管道可采取的防護(hù)措施。316L 不銹鋼；管道；點(diǎn)腐蝕Abstract: This paper gives a general introduction to the rotating drum filter back flushing system and the usage of 316L stainless steel pipes. I

3、t also analyses the characteristic of anti-corrosion of 316L stainless steel. At the same time, it gives a detailed introduction to the mechanism of forming pitting corrosion and the factors affecting its formation. The analysis of the pitting phenomena and suggestion for the pipe material selection

4、 are also discussed in this paper.Key words: 316L Stainless steel; Pipe; Pitting corrosion1 循環(huán)水旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)反沖洗系統(tǒng)簡(jiǎn)介循環(huán)水過濾系統(tǒng)(CFI) 的主要設(shè)備是旋轉(zhuǎn)海水濾網(wǎng)，在其運(yùn)行中要不斷清除濾出的污物，通過反沖洗系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。反沖洗的水源與主循環(huán)水一樣引自旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)后的海水水室，后經(jīng)兩級(jí)泵加壓和中間過濾輸至旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的特定部位沖洗污物，設(shè)計(jì)流速2.3m/s 。反沖洗海水管道設(shè)計(jì)采用公稱直徑150mm（壁厚 7.11mm）的 316L 不銹鋼管。輸送的海水含氯量為17g/L ，摩爾濃度為0.48mol/L ，

5、為防止回路中海生物滋生，注入次氯酸鈉溶液，使循環(huán)水入口次氯酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在1×10-6 。2 316L 不銹鋼管道的使用情況CFI系統(tǒng)于 2000-05-17 完成安裝交付調(diào)試，進(jìn)行單體調(diào)試及系統(tǒng)試運(yùn)。2001 年 4 月，1 號(hào)機(jī)組管道首次出現(xiàn)泄漏，泄漏部位位于管道豎直段與水平段彎頭焊口處，泄漏點(diǎn)表現(xiàn)為穿透性孔，孔的直徑很小，但肉眼可見，管道內(nèi)壁腐蝕處呈擴(kuò)展?fàn)詈稚P跡，判斷為典型的不銹鋼點(diǎn)腐蝕。當(dāng)時(shí)的處理措施是切除泄漏的管段，更換同材質(zhì)的新管段，并在新管段底部增加了一個(gè)疏水閥，目的是在管道停運(yùn)期間排空管內(nèi)積水以防止腐蝕的再次發(fā)生。但在2001年 9 月， 1 號(hào)機(jī)管道 又發(fā)現(xiàn)漏

6、點(diǎn)。 2001 年 10 月電廠決定將所有反沖洗管道更換為碳鋼襯膠管道。改造后運(yùn)行至今未發(fā)生泄漏。3 316L 不銹鋼的抗腐蝕性分析316L不銹鋼屬300 系列 Fe-Cr-Ni合金奧氏體不銹鋼，由于鉻、鎳含量高，是最耐腐蝕的不銹鋼之一，并具有很好的機(jī)械性能。字母“ L”表 示低碳（碳含量被控制在圍 (430 900 ) 內(nèi)碳化鉻的晶界沉淀，在焊后提供特別好的耐蝕性。但0.03%以下），以避免在臨界溫度范316L 不銹鋼抗氯離子點(diǎn)腐蝕的能力較差。4 不銹鋼的點(diǎn)腐蝕機(jī)理在金屬表面局部地方出現(xiàn)向深處發(fā)展的腐蝕小孔，其余表面不腐蝕或腐蝕很輕微，這種形態(tài)成為小孔腐蝕，簡(jiǎn)稱點(diǎn)蝕。金屬腐蝕按機(jī)理分為化學(xué)腐

7、蝕和電化學(xué)腐蝕。 點(diǎn)腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕中的局部腐蝕。一種點(diǎn)蝕是由局部充氣電池產(chǎn)生，類似于金屬的縫隙腐蝕。另一種更常見的點(diǎn)蝕發(fā)生在有鈍化表現(xiàn)或被高耐蝕性氧化物覆蓋的金屬上。4.1電化學(xué)腐蝕的基本原理通過原電池原理可以更好地說明電化學(xué)腐蝕機(jī)理。當(dāng)2 種活潑性不同的金屬（如銅和鋅）浸入電解質(zhì)溶液， 2 種金屬間將產(chǎn)生電位差，用導(dǎo)線連接將會(huì)有電流通過，在此過程中活潑金屬（鋅）將被消耗掉， 也就是被電化學(xué)腐蝕。不同于化學(xué)腐蝕（如金屬在空氣中的氧化，鋅在酸溶液中的析氫），電化學(xué)腐蝕一定有電流產(chǎn)生，并且電流量的大小直接與腐蝕物的生成量相關(guān)，即電流密度越大腐蝕速度越快。各種金屬在電解質(zhì)溶液中的活潑程度可用其標(biāo)

8、準(zhǔn)電極電位表示，即金屬與含有單位活度（活度與濃度正相關(guān)， 在濃度小于 10-3mol/L時(shí)認(rèn)為兩者值相同） 的金屬離子， 在溫度 298K（25），氣體分壓 1.01MPa下的平衡電極電位。標(biāo)準(zhǔn)電極電位越低，金屬或合金越活潑，在與高電位金屬組成電偶對(duì)時(shí)更易被腐蝕。由此可見，決定金屬標(biāo)準(zhǔn)電極電位的因素除了金屬的本質(zhì)外還有：溶液金屬離子活度（濃度）、溫度、氣體分壓。另外一個(gè)重要影響因素是金屬表面覆蓋著的薄膜。除了金、鉑等極少數(shù)貴金屬外，絕大多數(shù)金屬在空氣中或水中可以形成具有一定保護(hù)作用的氧化膜，否則大部分金屬在自然界就無法存在。金屬表面膜的性質(zhì)對(duì)其腐蝕發(fā)生及腐蝕速度都有著重要影響。4.2 不銹鋼的

9、耐腐蝕原理不銹鋼的重要因素在于其保護(hù)性氧化膜是自愈性的（例如它不象選擇性氧化而形成的那些保護(hù)性薄膜），致使這些材料能夠進(jìn)行加工而不失去抗氧化性。合金必須含有足夠量的鉻以形成基本上由Cr2O3組成的表皮，以便當(dāng)薄膜弄破時(shí)有足夠數(shù)目的鉻(Cr3+)陽離子重新形成薄膜。如果鉻的比例低于完全保護(hù)所需要的比例，鉻就溶解在鐵表面形成的氧化物中而無法形成有效保護(hù)膜。起完全保護(hù)作用所需的鉻的比例取決于使用條件。在水溶液中，需要12%的鉻產(chǎn)生自鈍化作用形成包含大量Cr2O3 的很薄的保護(hù)膜。在氣態(tài)氧化條件下，低于1000時(shí)， 12%的鉻有很好的抗氧化性，在高于1000時(shí)， 17%的鉻也有很好的抗氧化性。當(dāng)金屬含

10、鉻量不夠或某些原因造成不銹鋼晶界出現(xiàn)貧鉻區(qū)的時(shí)候，就不能形成有效的保護(hù)性膜。4.3氯離子對(duì)不銹鋼鈍化膜的破壞處于鈍態(tài)的金屬仍有一定的反應(yīng)能力，即鈍化膜的溶解和修復(fù)（再鈍化）處于動(dòng)平衡狀態(tài)。當(dāng)介質(zhì)中含有活性陰離子（常見的如氯離子）時(shí)，平衡便受到破壞，溶解占優(yōu)勢(shì)。其原因是氯離子能優(yōu)先地有選擇地吸附在鈍化膜上，把氧原子排擠掉，然后和鈍化膜中的陽離子結(jié)合成可溶性氯化物，結(jié)果在新露出的基底金屬的特定點(diǎn)上生成小蝕坑（孔徑多在2030m），這些小蝕坑稱為孔蝕核，亦可理解為蝕孔生成的活性中心。氯離子的存在對(duì)不銹鋼的鈍態(tài)起到直接的破環(huán)作用。圖1 表征了金屬鈍化區(qū)隨氯離子濃度增大而減小。A- 不存在氯離子； B-

11、 低濃度氯離子； C-高濃度氯離子圖 1 對(duì)于呈現(xiàn)出鈍化性的金屬，氯離子對(duì)陽極極化曲線的作用2圖 1 是對(duì)含不同濃度氯離子溶液中的不銹鋼試樣采取恒電位法測(cè)量的電位與電流關(guān)系曲線，從中看出陽極電位達(dá)到一定值，電流密度突然變小，表示開始形成穩(wěn)定的鈍化膜，其電阻比較高，并在一定的電位區(qū)域（鈍化區(qū)）內(nèi)保持。圖中顯示，隨著氯離子濃度的升高，其臨界電流密度增加，初級(jí)鈍化電位也升高，并縮小了鈍化區(qū)范圍。對(duì)這種特性的解釋是在鈍化電位區(qū)域內(nèi)，氯離子與氧化性物質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)，并且進(jìn)入薄膜之中，因此產(chǎn)生晶格缺陷，降低了氧化物的電阻率。因此在有氯離子存在的環(huán)境下，既不容易產(chǎn)生鈍化，也不容易維持鈍化。在局部鈍化膜破壞的同時(shí)其余

12、的保護(hù)膜保持完好，這使得點(diǎn)蝕的條件得以實(shí)現(xiàn)和加強(qiáng)。根據(jù)電化學(xué)產(chǎn)生機(jī)理，處于活化態(tài)的不銹鋼較之鈍化態(tài)的不銹鋼其電極電位要高許多，電解質(zhì)溶液就滿足了電化學(xué)腐蝕的熱力學(xué)條件，活化態(tài)不銹鋼成為陽極，鈍化態(tài)不銹鋼作為陰極。腐蝕點(diǎn)只涉及到一小部分金屬，其余的表面是一個(gè)大的陰極面積。在電化學(xué)反應(yīng)中，陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)是以相同速度進(jìn)行的，因此集中到陽極腐蝕點(diǎn)上的腐蝕速度非常顯著，有明顯的穿透作用，這樣形成了點(diǎn)腐蝕。4.4點(diǎn)腐蝕形成的過程點(diǎn)蝕首先從亞穩(wěn)態(tài)孔蝕行為開始。不銹鋼表面的各種缺陷如表面硫化物夾雜、晶界碳化物沉積、表面溝槽處等地方，鈍化膜首先遭到破壞露出基層金屬出現(xiàn)小蝕孔（孔徑多在2030m），這就是亞穩(wěn)

13、態(tài)孔核，成為點(diǎn)腐蝕生成的活性中心。蝕核形成后，相當(dāng)一部分點(diǎn)仍可能再鈍化，若再鈍化阻力小，蝕核就不再長(zhǎng)大。當(dāng)受到促進(jìn)因素影響，蝕核繼續(xù)長(zhǎng)大至一定臨界尺寸時(shí)（一般孔徑大于30m），金屬表面出現(xiàn)宏觀可見的蝕孔，這個(gè)特定點(diǎn)成為孔蝕源。蝕孔一旦形成則加速生長(zhǎng)，現(xiàn)以不銹鋼在充氣的含氯離子的介質(zhì)中的腐蝕過程為例說明，見圖2。圖2不銹鋼在充氣的含氯離子的介質(zhì)中的孔蝕過程4蝕孔內(nèi)金屬表面處于活態(tài)，電位較負(fù)；蝕孔外金屬表面處于鈍態(tài)，電位較正，于是孔內(nèi)和孔外構(gòu)成了一個(gè)活態(tài)鈍態(tài)微電偶腐蝕電池，電池具有大陰極小陽極的面積比結(jié)構(gòu)，陽極電流密度很大，蝕孔加深很快?？淄饨饘俦砻嫱瑫r(shí)受到陰極保護(hù)，可繼續(xù)維持鈍態(tài)?？變?nèi)主要發(fā)生陽

14、極溶解反應(yīng)：FeFe2+2eCrCr3+3eNi Ni2+2e孔外在中性或弱堿性條件下發(fā)生的主要反應(yīng)：1/2 O2+H2O+2e2OH -由圖可見，陰、陽極彼此分離，二次腐蝕產(chǎn)物將在孔口形成，沒有多大保護(hù)作用?？變?nèi)介質(zhì)相對(duì)孔外介質(zhì)呈滯流狀態(tài)，溶解的金屬陽離子不易往外擴(kuò)散，溶解氧亦不易擴(kuò)散進(jìn)來。由于孔內(nèi)金屬陽離子濃度的增加，帶負(fù)電的氯離子向孔內(nèi)遷移以維持電中性，在孔內(nèi)形成金屬氯化物（如FeCl2 等）的濃縮溶液，這種富集氯離子的溶液可使孔內(nèi)金屬表面繼續(xù)維持活性。又由于氯化物水解等原因，孔內(nèi)介質(zhì)酸度增加，使陽極溶解速度進(jìn)一步加快，加上受重力的作用，蝕孔加速向深處發(fā)展。隨著腐蝕的進(jìn)行，孔口介質(zhì)的pH

15、 值逐漸升高，水中的可溶性鹽如Ca(HCO3)2 將轉(zhuǎn)化為CaCO3沉淀，結(jié)果銹層與垢層一起在孔口沉積形成一個(gè)閉塞電池，這樣就使孔內(nèi)外物質(zhì)交換更困難，從而使孔內(nèi)金屬氯化物更加濃縮，最終蝕孔的高速深化可把金屬斷面蝕穿。這種由閉塞電池引起孔內(nèi)酸化從而加速腐蝕的作用稱為“自催化酸化作用”。產(chǎn)生腐蝕反應(yīng)的金屬表面的微環(huán)境情況非常重要，在這樣的表面上形成的局部腐蝕環(huán)境與名義上的大環(huán)境有很大不同。點(diǎn)腐蝕的產(chǎn)生正是在一個(gè)與周圍環(huán)境不同并且逐步惡化的微環(huán)境下進(jìn)行的。5 影響點(diǎn)腐蝕的因素金屬或合金的性質(zhì)、表面狀況、介質(zhì)的性質(zhì)、 pH 值、溫度、流速和時(shí)間等，都是影響點(diǎn)腐蝕的主要因素。不銹鋼性質(zhì)的影響因素包括：組

16、分、雜質(zhì)、晶體結(jié)構(gòu)、鈍化膜。組分、雜質(zhì)和晶體結(jié)構(gòu)決定著其耐腐蝕性。比如不銹鋼中加入鈮和鈦可有效防止碳化鉻的形成，從而提高晶界抗腐蝕能力。適量的鉬和鉻聯(lián)合作用可在氯化物存在的情況下有效穩(wěn)定鈍化膜。許多晶界腐蝕是由熱處理引起的：不銹鋼在焊接等過程中加熱到一定溫度之后而產(chǎn)生碳化鉻在晶界上的沉積，因此，緊靠近碳化鉻的區(qū)域就消耗掉了鉻，從而相對(duì)于晶內(nèi)的鉻更為活潑。如果存在水溶液條件，就形成了以裸露的鉻為陽極，以不銹鋼為陰極的原電池。大的陰極面積產(chǎn)生了陽極控制，因而腐蝕作用很嚴(yán)重， 導(dǎo)致晶間破裂或點(diǎn)蝕。這稱之為“焊接接頭晶間腐蝕”，這種鋼稱之為“活化處理”的鋼。采用低碳的奧氏體不銹鋼可以減輕這個(gè)問題。鈍化

17、膜是保護(hù)不銹鋼的主要屏障，但另一方面具有鈍化特性的金屬或合金，鈍化能力越強(qiáng)則對(duì)孔蝕的敏感性越高，不銹鋼較碳鋼易發(fā)生點(diǎn)腐蝕就是這個(gè)道理?？孜g的發(fā)生和介質(zhì)中含有活性陰離子或氧化性陽離子有很大關(guān)系。大多數(shù)的孔蝕事例都是在含有氯離子或氯化物介質(zhì)中發(fā)生的。實(shí)驗(yàn)表明，在陽極極化條件下，介質(zhì)中只要含有氯離子便可使金屬發(fā)生孔蝕。所以氯離子又稱為孔蝕的“激發(fā)劑”，而且隨著介質(zhì)中氯離子濃度的增加，孔蝕電位下降，使孔蝕容易發(fā)生，而后又容易加速進(jìn)行。不銹鋼孔蝕電位與氯離子活度間的關(guān)系：b =- 0.088lg Cl - + 0.108（ V）4其中，b 為不銹鋼孔蝕臨界電位，Cl- 為氯離子活度。實(shí)驗(yàn)證明 5 ，隨著

18、溶液pH 值的降低，腐蝕速度逐漸增加，并且在pH 值相同時(shí)，含不同氯離子的模擬溶液的腐蝕速度相差不大，這說明溶液的pH 值 對(duì)腐蝕起著決定性的作用。對(duì)18-8 不銹鋼的點(diǎn)蝕研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)閉塞區(qū)內(nèi)的pH 值低于 1.3 時(shí)，腐蝕速度急劇增大，這是由于發(fā)生了從鈍化態(tài)向活化態(tài)的突變。由于腐蝕速度與溶液的pH 值呈對(duì)數(shù)關(guān)系，因此pH 值的微小變化都會(huì)對(duì)腐蝕速度帶來明顯的影響。閉塞區(qū)內(nèi)除了亞鐵離子的水解造成溶液pH 值下降外，還由于離子強(qiáng)度的增加，使得氫離子的活度系數(shù)增大而降低pH 值。通過實(shí)驗(yàn)可知，隨著氯離子濃度的升高，溶液pH值線性下降。5介質(zhì)溫度升高使b值明顯降低，使孔蝕加速。介質(zhì)處于靜止?fàn)顟B(tài)金屬的

19、孔蝕速度比介質(zhì)處于流動(dòng)狀態(tài)時(shí)為大。介質(zhì)的流速對(duì)減緩孔蝕起雙重作用，加大流速一方面有利于溶解氧向金屬表面的輸送，使鈍化膜容易形成；另一方面可以減少沉積物在金屬表面的沉積機(jī)會(huì)，從而減少發(fā)生孔蝕的機(jī)會(huì)。點(diǎn)蝕發(fā)生的誘導(dǎo)期一般從幾個(gè)月到一年不等，視具體情況不同。6 316L 不銹鋼管道的點(diǎn)腐蝕情況分析對(duì)照上述影響，不銹鋼孔蝕的主要因素，對(duì)嶺澳一期因素分析如下。6.1材質(zhì)CFI系統(tǒng)反沖洗管道的點(diǎn)蝕傾向或加速點(diǎn)蝕的316L不銹鋼本身具有很好的抗氧化性，并且由于控制了碳的含量，減少了焊后碳化鉻的晶界沉淀，在焊后提供了較好的耐蝕性。但316L 不銹鋼在氯化物環(huán)境中，對(duì)應(yīng)力腐蝕開裂最為敏感，不具備耐氯離子腐蝕的功

20、能。已經(jīng)證明將不銹鋼的標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別，如 316L 型不銹鋼用于海水系統(tǒng)是不成功的1 。另外，在焊接熱影響區(qū)仍然存在焊后晶界貧鉻發(fā)生的可能性，并且由于條件所限，現(xiàn)場(chǎng)焊后無法對(duì)焊縫內(nèi)表面做酸洗鈍化處理，其保護(hù)膜相對(duì)較差，加之焊后表面不平整度增加，這些都為孔蝕核的形成提供了條件。6.2介質(zhì)輸送介質(zhì)為0.48mol/L氯離子濃度的海水，其對(duì)不銹鋼腐蝕的影響是顯著的，一方面是破壞鈍化膜，另一方面是不斷富集的氯離子直接降低 pH 值。加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1×10 -6 的次氯酸鈉，對(duì)氯離子含量的提升可忽略不計(jì)。但次氯酸鈉的存在，對(duì)提高介質(zhì)含氧量，加快陰極去極化起到了促進(jìn)作用，因此加快了點(diǎn)蝕速度。6.3溫

21、度和 pH 值環(huán)境溫度和海水整體的pH 值變化不大，對(duì)反沖洗管道點(diǎn)蝕的影響很小。6.4流速管道內(nèi)海水在試運(yùn)期間長(zhǎng)期處于滯流狀態(tài)，為點(diǎn)蝕的形成提供了充分的條件。在正常運(yùn)行期間，管道內(nèi)海水設(shè)計(jì)流速在 2.3m/s ，由于水流沖刷，初步 形成的亞穩(wěn)態(tài)孔核中很難形成閉塞電池的條件，孔蝕進(jìn)一步發(fā)展的條件“氯離子富集”、“酸性增加”和孔內(nèi)“不銹鋼活化態(tài)”等都難以保持。但在長(zhǎng)期停運(yùn)狀態(tài)下，這些閉塞電池條件都得以實(shí)現(xiàn)，為孔蝕的快速發(fā)展提供了良好條件。綜上所述，材質(zhì)不耐氯離子腐蝕、介質(zhì)含氯離子和長(zhǎng)期滯流的狀態(tài)這幾項(xiàng)因素共同影響，促成了嶺澳一期 CFI 反沖洗管道的點(diǎn)腐蝕。7 對(duì)反沖洗管道可采取的防護(hù)措施通過分析

22、影響點(diǎn)蝕的因素可以看出，材質(zhì)、介質(zhì)、流速和時(shí)間是造成反沖洗管道316L不銹鋼點(diǎn)蝕的主要因素。介質(zhì)是無法改變的，長(zhǎng)期滯流現(xiàn)象的存在也是無法避免的。在對(duì)反沖洗管道泄漏的處理和改造中，曾經(jīng)加裝了疏水管線，但沒有實(shí)際作用，因?yàn)椴豢赡芘疟M所有海水并充分干燥，即使存在極少量海水腐蝕仍可在管道底部沿重力方向進(jìn)行，而且因?yàn)槿芤褐泻趿康脑黾雍秃Ｋ恼舭l(fā)濃縮會(huì)加快腐蝕。參考控制腐蝕的5 種基本方法，即：改用更適當(dāng)?shù)牟牧?、改變環(huán)境、使用保護(hù)性涂層、采用陰極保護(hù)或陽極保護(hù)、改進(jìn)系統(tǒng)或構(gòu)件的設(shè)計(jì)1 。其中， 可采納的是改用材料和使用保護(hù)性涂層。采用外加陰極電流保護(hù)可以抑制不銹鋼點(diǎn)蝕，但是所需費(fèi)用較昂貴， 而且會(huì)對(duì)附近

23、沒有保護(hù)的金屬部件加重腐蝕。因此，解決反沖洗管道點(diǎn)蝕的有效方法就是，從提高管道內(nèi)壁抗腐蝕性方面考慮。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際改造中，采用了使用廣泛的碳鋼管道加硫化橡膠襯里的方法。（ 1）拆除所有不銹鋼管道，參照原管線路徑現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)為法蘭聯(lián)接碳鋼管道（襯膠管道不能采用焊接）。（ 2）現(xiàn)場(chǎng)加工制作碳鋼管道后送交專業(yè)襯膠廠家。（ 3）在襯膠廠對(duì)碳鋼管段進(jìn)行內(nèi)外表面噴砂處理。然后外表面涂防銹底漆，內(nèi)表面手工粘襯橡膠皮。（ 4）對(duì)襯膠進(jìn)行電火花檢驗(yàn)，以保證襯膠的連續(xù)性，對(duì)個(gè)別缺陷點(diǎn)采用環(huán)氧樹脂補(bǔ)膠處理。（ 5）對(duì)橡膠進(jìn)行硫化熏蒸處理，使襯膠硬化。（ 6）安裝時(shí)法蘭連接采用橡膠墊，連接螺栓采用鍍鋅螺栓加防腐涂層。安裝后管

24、道表面涂防腐面漆。近年來由于鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高，使用耐氯離子腐蝕的雙相不銹鋼已成為現(xiàn)實(shí)。雙相不銹鋼是在不銹鋼中添加一定含量的鉬，并加入較奧氏體不銹鋼更高含量的鉻，較高的鉻、鉬含量組合能獲得良好的抗氯化物點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕性能。這是第一代雙相不銹鋼。在雙相不銹鋼中再加入氮促進(jìn)奧氏體的形成并改善拉伸性能和耐點(diǎn)蝕性能，這就是第二代雙相不銹鋼。奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼（不能用于鐵素體不銹鋼）的耐點(diǎn)蝕性能可以用耐點(diǎn)蝕當(dāng)量（PREN）預(yù)測(cè)：PREN =Cr+3.3(Mo+0.5W)+xN1其中 Cr、Mo、W和 N等于材料中鉻、鉬、鎢、氮的含量，這些合金化元素都對(duì)耐點(diǎn)蝕性能起著正面的作用。對(duì)于雙相不銹鋼，

25、x=16，對(duì)于奧氏體不銹鋼， x=30。在田灣核電站的設(shè)計(jì)中，其核島重要廠用水管道就采用了2507 雙相不銹鋼來輸送海水，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行良好。8 對(duì)海水管道選材的建議碳鋼襯膠管道和雙相不銹鋼管道在輸送海水方面都能起到良好的防腐作用且能滿足強(qiáng)度要求。在實(shí)際使用中，襯膠管道造價(jià)低、使用壽命較長(zhǎng)（襯膠設(shè)備使用20 年 耐腐蝕性能不會(huì)降低）但施工復(fù)雜，尤其是最后調(diào)整段的襯膠必須在現(xiàn)場(chǎng)外專業(yè)廠進(jìn)行，對(duì)施工進(jìn)度有重大影響。而雙相不銹鋼可焊接、安裝方便、壽命期長(zhǎng)，是一種較理想的選擇，只是在以往的設(shè)計(jì)中由于價(jià)格昂貴不被選用。近幾年隨著鋼鐵技術(shù)的不斷提高，雙相不銹鋼的產(chǎn)量和用量不斷增加，價(jià)格也在一步步降低，今后工

26、程中使用雙相不銹鋼管道將是發(fā)展趨勢(shì)。9 對(duì)電廠防腐的建議據(jù)統(tǒng)計(jì)， 在電站整個(gè)運(yùn)行期內(nèi)， 由于腐蝕和磨損而損失掉的金屬約占其原有重量的8%。而個(gè)別部件和部位的腐蝕引起的失效，更是給電廠運(yùn)行帶來巨大損失。電站防腐是一項(xiàng)復(fù)雜而又廣泛的工作，需要從設(shè)計(jì)、監(jiān)造、施工、運(yùn)行各個(gè)環(huán)節(jié)加以控制。本文所述的316L 不銹鋼管道孔蝕失效事件就是一個(gè)從選材到施工以及運(yùn)行各種因素綜合影響的結(jié)果，它帶來的危害是顯而易見的。另外電站運(yùn)行中低壓給水系統(tǒng)的二氧化碳腐蝕、高壓加熱器的氧腐蝕、設(shè)備停用階段的氧腐蝕、核島蒸發(fā)器傳熱管的晶間腐蝕與應(yīng)力開裂、凝汽器泄漏對(duì)蒸發(fā)器二次側(cè)的腐蝕等問題，都給電站安全帶來很大危害。因此，建議成立

27、一個(gè)專門的腐蝕控制小組，從專業(yè)角度對(duì)設(shè)計(jì)、制造、儲(chǔ)運(yùn)、施工、運(yùn)行全過程進(jìn)行監(jiān)控，以避免和減少腐蝕的發(fā)生。另外，加強(qiáng)全體技術(shù)人員的腐蝕與防護(hù)基本知識(shí)培訓(xùn)，使大家從原理上了解，在工作中就能有意識(shí)地加以防護(hù)。參考文獻(xiàn)1 加 羅伯奇（ Roberge, P.R ） . 腐蝕工程手冊(cè). 中國(guó)石化出版社，20032 英J.C. 斯庫里 . 腐蝕原理 . 水利電力出版社， 19843 中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì) . 電力工業(yè)的腐蝕與防護(hù) . 化學(xué)工業(yè)出版社， 19954 南京化工學(xué)院 . 金屬腐蝕理論與應(yīng)用 . 化學(xué)工業(yè)出版社5趙景茂，左禹，熊金平. 碳鋼在點(diǎn)蝕 / 縫隙腐蝕閉塞區(qū)模擬溶液中的腐蝕行為. 中國(guó)腐蝕與

28、防護(hù)學(xué)報(bào)，2002 ，22(4 ，附件一 )不同濃度、溫度的CL-對(duì)金屬板的腐蝕不同濃度、溫度的CL-對(duì)金屬板的腐蝕希望下面數(shù)據(jù)對(duì)一些設(shè)計(jì)人員能有參考作用：不同濃度、溫度的CL-對(duì)金屬板的腐蝕氯離子含量6080120130= 10 ppm304304304316= 25 ppm304304316316= 50 ppm304316316Ti= 80 ppm316316316Ti= 150 ppm316316TiTi= 300 ppm316TiTiTi> 300 ppmTiTiTiTi氯離子防腐機(jī)理及防護(hù)1 氯離子對(duì)不銹鋼腐蝕的機(jī)理氯離子對(duì)不銹鋼腐蝕的機(jī)理：在化工生產(chǎn)中，腐蝕在壓力容器使用過

29、程中普遍發(fā)生，是導(dǎo)致壓力容器產(chǎn)生各種缺陷的主要因素之一。普通鋼材的耐腐蝕性能較差，不銹鋼則具有優(yōu)良的機(jī)械性能和良好的耐腐蝕性能。 Cr 和 Ni 是不銹鋼獲得耐腐蝕性能最主要的合金元素。Cr 和 Ni 使不銹鋼在氧化性介質(zhì)中生成一層十分致密的氧化膜，使不銹鋼鈍化，降低了不銹鋼在氧化性介質(zhì)中的腐蝕速度，使不銹鋼的耐腐蝕性能提高。 氯離子的活化作用對(duì)不銹鋼氧化膜的建立和破壞均起著重要作用。雖然至今人們對(duì)氯離子如何使鈍化金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨癄顟B(tài)的機(jī)理還沒有定論，但大致可分為2 種觀點(diǎn)。成相膜理論的觀點(diǎn)認(rèn)為，由于氯離子半徑小，穿透能力強(qiáng)，故它最容易穿透氧化膜內(nèi)極小的孔隙，到達(dá)金屬表面，并與金屬相互作用形成了

30、可溶性化合物，使氧化膜的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，金屬產(chǎn)生腐蝕。吸附理論則認(rèn)為，氯離子破壞氧化膜的根本原因是由于氯離子有很強(qiáng)的可被金屬吸附的能力，它們優(yōu)先被金屬吸附，并從金屬表面把氧排掉。因?yàn)檠鯖Q定著金屬的鈍化狀態(tài)，氯離子和氧爭(zhēng)奪金屬表面上的吸附點(diǎn)，甚至可以取代吸附中的鈍化離子與金屬形成氯化物，氯化物與金屬表面的吸附并不穩(wěn)定，形成了可溶性物質(zhì)，這樣導(dǎo)致了腐蝕的加速。 電化學(xué)方法研究不銹鋼鈍化狀態(tài)的結(jié)果表明，氯離子對(duì)金屬表面的活化作用只出現(xiàn)在一定的范圍內(nèi)，存在著 1 個(gè)特定的電位值，在此電位下，不銹鋼開始活化。這個(gè)電位便是膜的擊穿電位，擊穿電位越大，金屬的鈍態(tài)越穩(wěn)定。因此，可以通過擊穿電位值來衡量不銹鋼鈍化

31、狀態(tài)的穩(wěn)定性以及在H2SO4、H2S溶各種介質(zhì)中的耐腐蝕能力2 應(yīng)力腐蝕失效及防護(hù)措施2.1應(yīng)力腐蝕失效機(jī)理在壓力容器的腐蝕失效中，應(yīng)力腐蝕失效所占的比例高達(dá)45%左右。因此，研究不銹鋼制壓力容器的應(yīng)力腐蝕失效顯得尤為重要。所謂應(yīng)力腐蝕，就是在拉伸應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的聯(lián)合作用下而引起的低應(yīng)力脆性斷裂。應(yīng)力腐蝕一般都是在特定條件下產(chǎn)生：有在拉應(yīng)力的作用下。產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的環(huán)境總存在特定的腐蝕介質(zhì)，不銹鋼在含有氧的氯離子的腐蝕介質(zhì)及液中才容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕。一般在合金、碳鋼中易發(fā)生應(yīng)力腐蝕。研究表明，應(yīng)力腐蝕裂紋的產(chǎn)生主要與氯離子的濃度和溫度有關(guān)。壓力容器的應(yīng)力來源：外載荷引起的容器外表面的拉應(yīng)力。壓力容

32、器在制造過程中產(chǎn)生的各種殘余應(yīng)力，如裝配過程中產(chǎn)生的裝配殘余應(yīng)力，制造過程中產(chǎn)生的焊接殘余應(yīng)力。在化工生產(chǎn)中，壓力容器所接觸的介質(zhì)是多種多樣的，很多介質(zhì)中含有氯離子，在這些條件下，壓力容器就發(fā)生應(yīng)力腐蝕失效。鉻鎳不銹鋼在含有氧的氯離子的水溶液中，首先在金屬表面形成了一層氧化膜，它阻止了腐蝕的進(jìn)行， 使不銹鋼鈍化。 由于壓力容器本身的拉應(yīng)力和保護(hù)膜增厚帶來的附加應(yīng)力，使局部地區(qū)的保護(hù)膜破裂，破裂處的基體金屬直接暴露在腐蝕介質(zhì)中，該處的電極電位比保護(hù)膜完整的部分低，形成了微電池的陽極，產(chǎn)生陽極溶解。因?yàn)殛枠O小、陰極大，所以陽極溶解速度很大，腐蝕到一定程度后，又形成新的保護(hù)膜，但在拉應(yīng)力的作用下又可

33、重新破壞，發(fā)生新的陽極溶解。在這種保護(hù)膜反復(fù)形成和反復(fù)破裂過程中，就會(huì)使某些局部地區(qū)的腐蝕加深，最后形成孔洞，而孔洞的存在又造成應(yīng)力集中，更加速了孔洞表面的塑性變形和保護(hù)膜的破裂。這種拉應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)的共同作用便形成了應(yīng)力腐蝕裂紋。2.2應(yīng)力腐蝕失效的防護(hù)措施控制應(yīng)力腐蝕失效的方法，從內(nèi)因入手，合理選材，從外因入手，控制應(yīng)力、控制介質(zhì)或控制電位等。實(shí)際情況千變?nèi)f化，可按實(shí)際情況具體使用。(1) 選用耐應(yīng)力腐蝕材料近年來發(fā)展了多種耐應(yīng)力腐蝕的不銹鋼，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(yīng)力腐蝕能力最好。(2) 控制應(yīng)力在壓力容

34、器裝配時(shí)，盡量減少應(yīng)力集中，并使其與介質(zhì)接觸部分具有最小的殘余應(yīng)力，防止磕碰劃傷，嚴(yán)格遵守焊接工藝規(guī)范。(3) 嚴(yán)格遵守操作規(guī)程工藝操作、工藝條件對(duì)壓力容器的腐蝕有巨大的影響。因此，必須嚴(yán)格控制原料成分、流速、介質(zhì)溫度、壓力、 pH 值等工藝指標(biāo)。在工藝條件允許的范圍內(nèi)添加緩蝕劑。鉻鎳不銹鋼在溶解有氧的氯化物中使用時(shí)，應(yīng)把氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低到1.0× 10-6 以下。實(shí)踐證明，在含有氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為500.0 × 10-6的水中，只需加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為150.0 × 10-6 的硝酸鹽和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5 × 10-6 亞硫酸鈉混合物，就可以得到良好的效果。(4

35、) 維修與管理為保證壓力容器長(zhǎng)期安全運(yùn)行，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)壓力容器方面的條例、法規(guī)，對(duì)在用壓力容器中允許存在的缺陷必須進(jìn)行復(fù)查，及時(shí)掌握其在運(yùn)行中缺陷的發(fā)展情況，采取適當(dāng)?shù)拇胧?減少設(shè)備的腐蝕。3 孔蝕失效及預(yù)防措施 3.1 孔蝕失效機(jī)理在壓力容器表面的局部地區(qū)，出現(xiàn)向深處腐蝕的小孔，其余地區(qū)不腐蝕或腐蝕輕微，這種腐蝕形態(tài)稱為小孔腐蝕 ( 也稱點(diǎn)蝕 ) 。點(diǎn)蝕一般在靜止的介質(zhì)中容易發(fā)生。具有自鈍化特性的金屬在含有氯離子的介質(zhì)中，經(jīng)常發(fā)生孔蝕。蝕孔通常沿著重力方向或橫向方向發(fā)展，孔蝕一旦形成，具有深挖的動(dòng)力，即向深處自動(dòng)加速。含有氯離子的水溶液中，不銹鋼表面的氧化膜便產(chǎn)生了溶解，其原因是由于氯離

36、子能優(yōu)先有選擇地吸附在氧化膜上，把氧原子排掉，然后和氧化膜中的陽離子結(jié)合成可溶性氯化物，結(jié)果在基底金屬上生成孔徑為 20 30小蝕坑， 這些小蝕坑便是孔蝕核。 在外加陽極極化條件下， 只要介質(zhì)中含有一定量的氯離子，便可能使蝕核發(fā)展成蝕孔。在自然條件下的腐蝕，含氯離子的介質(zhì)中含有氧或陽離子氧或陽離子氧化劑時(shí)，能促使蝕核長(zhǎng)大成蝕孔。氧化劑能促進(jìn)陽極極化過程，使金屬的腐蝕電位上升至孔蝕臨界電位以上。蝕孔內(nèi)的金屬表面處于活化狀態(tài)，電位較負(fù)，蝕孔外的金屬表面處于鈍化狀態(tài)，電位較正，于是孔內(nèi)和孔外構(gòu)成一個(gè)活態(tài)鈍態(tài)微電偶腐蝕電池，電池具有大陰極小陽極面積比結(jié)構(gòu)，陽極電流密度很大，蝕孔加深很快，孔外金屬表面同

37、時(shí)受到陰極保護(hù)，可繼續(xù)維持鈍化狀態(tài)?？變?nèi)主要發(fā)生陽極溶解：FeFe2+2e，CrCr3+3e，Ni Ni 2+2e。介質(zhì)呈中性或弱堿性時(shí)，孔外的主要反應(yīng)為：-O2+H2O+2e 2OH由于陰、陽兩極彼此分離，二次腐蝕產(chǎn)物將在孔口形成，沒有多大的保護(hù)作用?？變?nèi)介質(zhì)相對(duì)于孔外介質(zhì)呈滯流狀態(tài)，溶解的金屬陽離子不易往外擴(kuò)散，溶解氧也不易擴(kuò)散進(jìn)來。由于孔內(nèi)金屬陽離子濃度增加，氯離子遷入以維持電中性，這樣就使孔內(nèi)形成金屬氯化物的濃溶液，這種濃溶液可使孔內(nèi)金屬表面繼續(xù)維持活化狀態(tài)。又由于氯化物水解的結(jié)果，孔內(nèi)介質(zhì)酸度增加，使陽極溶解加快，蝕孔進(jìn)一步發(fā)展，孔口介質(zhì)的pH 值逐漸升高，水中的可溶性鹽將轉(zhuǎn)化為沉淀

38、物，結(jié)果銹層、垢層一起在孔口沉積形成一個(gè)閉塞電池。閉塞電池形成后，孔內(nèi)、外物質(zhì)交換更加困難，使孔內(nèi)金屬氯化物更加濃縮，氯化物水解使介質(zhì)酸度進(jìn)一步增加，酸度的增加將使陽極溶解速度進(jìn)一步加快，蝕孔的高速度深化，可把金屬斷面蝕穿。這種由閉塞電路引起的孔內(nèi)酸化從而加速腐蝕的作用稱為自催化酸化作用。影響孔蝕的因素很多，金屬或合金的性質(zhì)、表面狀態(tài)，介質(zhì)的性質(zhì)、pH 值、溫度等都是影響孔蝕的主要因素。大多數(shù)的孔蝕都是在含有氯離子或氯化物的介質(zhì)中發(fā)生的。具有自鈍化特性的金屬，孔蝕的敏感性較高，鈍化能力越強(qiáng)，則敏感性越高。實(shí)驗(yàn)表明，在陽極極化條件下，介質(zhì)中主要含有氯離子便可以使金屬發(fā)生孔蝕，而且隨著氯離子濃度的

39、增加，孔蝕電位下降，使孔蝕容易發(fā)生，爾后又使孔蝕加速。處于靜止?fàn)顟B(tài)的介質(zhì)比處于流動(dòng)狀態(tài)的介質(zhì)能使孔蝕加快。介質(zhì)的流速對(duì)孔蝕的減緩起雙重作用，加大流速( 仍處于層流狀態(tài) ) ，一方面有利于溶解氧向金屬表面輸送，使氧化膜容易形成; 而另一方面又減少沉淀物在金屬表面沉積的機(jī)會(huì)，從而減少產(chǎn)生孔蝕的機(jī)會(huì)。3.2防止孔蝕的措施(1) 在不銹鋼中加入鉬、氮、硅等元素或加入這些元素的同時(shí)提高鉻含量，可獲得性能良好的鋼種。耐孔蝕不銹鋼基本上可分為3 類：鐵素體不銹鋼 ; 鐵素體奧氏體雙相鋼 ; 奧氏體不銹鋼。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用耐孔蝕材料。(2) 降低氯離子在介質(zhì)中的含量，操作時(shí)嚴(yán)防跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象的發(fā)生。(3

40、) 在工藝條件許可的情況下，可加入緩蝕劑。對(duì)緩蝕劑的要求是，增加鈍化膜的穩(wěn)定性或有利于受損鈍化膜得以再鈍化。 例如，在 10%的 FeCl3 溶液中加入 3%的 NaNO2，可長(zhǎng)期防止 1Cr18Ni9Ti 鋼的孔蝕。(4) 采用外加陰極電流保護(hù)，抑制孔蝕。氯離子對(duì)不銹鋼制壓力容器的腐蝕，對(duì)壓力容器的安全性有很大的影響。即使是合理的設(shè)計(jì)、精確的制造避免或減少了容器本身的缺陷，但是，在長(zhǎng)期使用中，由于各種錯(cuò)綜復(fù)雜因素的聯(lián)合作用，容器也會(huì)受到一定的腐蝕。雖然目前對(duì)防止氯離子對(duì)不銹鋼腐蝕的方法還不十分完善， 但掌握一些最基本的防護(hù)措施， 對(duì)保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行， 還是十分必要的。 除此之外，還應(yīng)嚴(yán)格按

41、照操作規(guī)程操作，加強(qiáng)設(shè)備管理，做好容器的定期檢驗(yàn)，以保證容器在合理的壽命期限內(nèi)安全運(yùn)行。材料耐氯離子腐蝕能力不僅與氯離子濃度有關(guān)系，與介質(zhì)溫度也有關(guān)系。10ppm，溫度在130以下用 304；25ppm，溫度在120以下 ( 包括 120 ) 用 304， 130，用 316；50-80ppm，溫度在 50以下 ( 包括 50 ) 用 304， 50-130 ，用316；110-150ppm，溫度在 50以下 ( 包括 50) 用 304，50-120 ，用316， 130，用 317；300ppm， 50用 316，80用 317， 80-130 用 254 ；>300-500ppm，

42、 50用 317， 80-120 用 254， 130用 Ti ；>500-2000ppm， 50-80 用 254，80-130 用 Ti ；>2000-5000ppm， 50用 254， 80-130 用 Ti；>5000-20000ppm， 50用 Ti ， 80-120 用 Ti-Pb ，130用 TiC-276氯離子對(duì)不銹鋼腐蝕見下表：不同濃度、溫度的氯離子對(duì)不銹鋼的腐蝕氯離子含量6080120130=10ppm304304304316=25ppm304304316316=50ppm304316316Ti=80ppm316316316Ti=150ppm316316T

43、iTi=300ppm316TiTiTi>300ppmTiTiTiTi4 腐蝕與不銹鋼4.1 應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕是指零件在拉應(yīng)力和特定的化學(xué)介質(zhì)聯(lián)合作用下所產(chǎn)生的低應(yīng)力脆性斷裂現(xiàn)象。應(yīng)力腐蝕由殘余或外加應(yīng)力導(dǎo)致的應(yīng)變和腐蝕聯(lián)合作用產(chǎn)生的材料破壞過程。應(yīng)力腐蝕導(dǎo)致材料的斷裂稱為應(yīng)力腐蝕斷裂。它的發(fā)生一般有以下四個(gè)特征：一、一般存在拉應(yīng)力，但實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)壓應(yīng)力有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。二、對(duì)于裂紋擴(kuò)展速率，應(yīng)力腐蝕存在臨界KISCC，即臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子要大于KISCC，裂紋才會(huì)擴(kuò)展。三、一般應(yīng)力腐蝕都屬于脆性斷裂。四、應(yīng)力腐蝕的裂紋擴(kuò)展速率一般為10-6 10-3 mm/min，而且存在孕育期，擴(kuò)展區(qū)和

44、瞬段區(qū)三部分。應(yīng)力腐蝕機(jī)理的機(jī)理一般認(rèn)為有陽極溶解和氫致開裂。4.2晶間腐蝕局部腐蝕的一種。沿著金屬晶粒間的分界面向內(nèi)部擴(kuò)展的腐蝕。主要由于晶粒表面和內(nèi)部間化學(xué)成分的差異以及晶界雜質(zhì)或內(nèi)應(yīng)力的存在。晶間腐蝕破壞晶粒間的結(jié)合，大大降低金屬的機(jī)械強(qiáng)度。而且金屬表面往往仍是完好的，但不能經(jīng)受敲擊，所以是一種很危險(xiǎn)的腐蝕。通常出現(xiàn)于黃銅、硬鋁和一些含鉻的合金鋼中。不銹鋼焊縫的晶間腐蝕是化學(xué)工廠的一個(gè)重大問題。晶間腐蝕是沿著或緊靠金屬的晶界發(fā)生腐蝕。 腐蝕發(fā)生后金屬和合金的表面仍保持一定的金屬光澤，看不出被破壞的跡象，但晶粒間結(jié)合力顯著減弱，力學(xué)性能惡化。不銹鋼、鎳基合金、鋁合金等材料都較易發(fā)生晶間腐蝕

45、。5 不銹鋼的晶間腐蝕不銹鋼在腐蝕介質(zhì)作用下，在晶粒之間產(chǎn)生的一種腐蝕現(xiàn)象稱為晶間腐蝕。產(chǎn)生晶間腐蝕的不銹鋼，當(dāng)受到應(yīng)力作用時(shí)，即會(huì)沿晶界斷裂、強(qiáng)度幾乎完全消失，這是不銹鋼的一種最危險(xiǎn)的破壞形式。晶間腐蝕可以分別產(chǎn)生在焊接接頭的熱影響區(qū)、焊縫或熔合線上， 在熔合線上產(chǎn)生的晶間腐蝕又稱刀狀腐蝕。不銹鋼具有耐腐蝕能力的必要條件是鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)必須大于12%。當(dāng)溫度升高時(shí)， 碳在不銹鋼晶粒內(nèi)部的擴(kuò)散速度大于鉻的擴(kuò)散速度。因?yàn)槭覝貢r(shí)碳在奧氏體中的熔解度很小，約為 0.02% 0.03%，而一般奧氏體不銹鋼中的含碳量均超過此值，故多余的碳就不斷地向奧氏體晶粒邊界擴(kuò)散，并和鉻化合，在晶間形成碳化鉻的化合物，

46、如(CrFe)23C8 等。但是由于鉻的擴(kuò)散速度較小，來不及向晶界擴(kuò)散，所以在晶間所形成的碳化鉻所需的鉻主要不是來自奧氏體晶粒內(nèi)部，而是來自晶界附近，結(jié)果就使晶界附近的含鉻量大為減少，當(dāng)晶界的鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低到小于12%時(shí)，就形成所謂的“貧鉻區(qū)”，在腐蝕介質(zhì)作用下，貧鉻區(qū)就會(huì)失去耐腐蝕能力，而產(chǎn)生晶間腐蝕。含碳量超過0.03%的不穩(wěn)定的奧氏體型不銹鋼( 不含鈦或鈮的牌號(hào)) ，如果熱處理不當(dāng)則在某些環(huán)境中易產(chǎn)生晶間腐蝕。這些鋼在425-815 之間加熱時(shí)，或者緩慢冷卻通過這個(gè)溫度區(qū)間時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕。這樣的熱處理造成碳化物在晶界沉淀( 敏化作用 ) ，并且造成最鄰近的區(qū)域鉻貧化使得這些區(qū)域?qū)Ω?/p>

47、蝕敏感。敏化作用也可出現(xiàn)在焊接時(shí)，在焊接熱影響區(qū)造成其后的局部腐蝕。最通用的檢查不銹鋼敏感性的方法是65%硝酸腐蝕試驗(yàn)方法。試驗(yàn)時(shí)將鋼試樣放入沸騰的65%硝酸溶液中連續(xù)48h 為一個(gè)周期，共5 個(gè)周期，每個(gè)周期測(cè)定重量損失。一般規(guī)定，5 個(gè)試驗(yàn)周期的平均腐蝕率應(yīng)不大于0.05mm/月。奧氏體型不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)的晶間腐蝕可用如下方法預(yù)防：使用低碳牌號(hào)00Cr19Ni10 或 00Cr17Ni14Mo2，或穩(wěn)定的牌號(hào)0Cr18Ni11Ti或 0Cr18Ni11Nb. 使用這些牌號(hào)不銹鋼可防止焊接時(shí)碳化物沉淀出造成有害影響的數(shù)量。如果面品結(jié)構(gòu)件小，能夠在爐中進(jìn)行熱處理，則可在 1040-1150 進(jìn)行

48、熱處理以溶解碳化鉻，并且在 425-815 區(qū)間快速冷卻以防止瑞沉淀。焊接鐵素體不銹鋼在某些介質(zhì)中也可能出現(xiàn)晶間腐蝕。這是當(dāng)鋼從925以上快速冷卻時(shí)，碳化物或氧化物沉淀， 金屬晶格應(yīng)變?cè)斐傻模附雍筮M(jìn)行消除應(yīng)力熱處理可消除應(yīng)力并恢復(fù)耐腐蝕性能。在 1Cr17不銹鋼中加入超過8 倍碳含量的鈦，通?？蓽p少焊接鋼結(jié)構(gòu)在一些介質(zhì)中的晶間腐蝕。然而加入鈦在濃硝酸中不是有效的。奧氏體型不銹鋼的細(xì)分美國(guó)鋼鐵學(xué)會(huì)是用三位數(shù)字來標(biāo)示各種標(biāo)準(zhǔn)級(jí)的可鍛不銹鋼的。其中：奧氏體型不銹鋼用200 系列 ( 無鎳或低鎳的鉻錳氮不銹鋼) 和 300 系列 ( 鎳鉻不銹鋼 ) 的數(shù)字標(biāo)示，鐵素體和馬氏體型不銹鋼用400 系列的

49、數(shù)字表示。在所有的鋼種里不銹鋼的種類和牌號(hào)較多，大概有上百個(gè)牌號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)化和非標(biāo)準(zhǔn)化共有200 個(gè)。最常用的是如下品種：6 常用不銹鋼材料對(duì)照表日本美國(guó)英國(guó)德國(guó)法國(guó)中國(guó)SUS304304304S15X5CrNi189Z6CN18.090Cr18Ni9SUS304L304L304S12X2CrNi189Z2CN18.0900Cr18Ni10SUS316316316S16X5CrNiMo1810Z6CND17.120Cr18Ni12Mo2SUS316L316L316S12X2CrNiMo1810Z2CND17.1200Cr17Ni14Mo2SUS317317317S16-0Cr18Ni12Mo3SU

50、S317L317L317S12X2CrNiMo1816Z2CND19.1500Cr17Ni14Mo3SUS321321321S12X10CrNi189Z6CNT18.100Cr18Ni9Ti7 奧氏體不銹鋼的焊條選用要點(diǎn)不銹鋼主要用于耐腐蝕，但也用作耐熱鋼和低溫鋼。因此，在焊接不銹鋼時(shí)，焊條的性能必須與不銹鋼的用途相符。不銹鋼焊條必須根據(jù)母材和工作條件( 包括工作溫度和接觸介質(zhì)等) 來選用。1、一般來說，焊條的選用可參照母材的材質(zhì)，選用與母材成分相同或相近的焊條。如： A102 對(duì)應(yīng) 0Cr19Ni9;A137 對(duì)應(yīng) 1Cr18Ni9Ti 。2、由于碳含量對(duì)不銹鋼的抗腐蝕性能有很大的影響，因此

51、，一般選用熔敷金屬含碳量不高于母材的不銹鋼焊條。如 316L 必須選用 A022 焊條。3、奧氏體不銹鋼的焊縫金屬應(yīng)保證力學(xué)性能。可通過焊接工藝評(píng)定進(jìn)行驗(yàn)證。4、對(duì)于在高溫工作的耐熱不銹鋼( 奧氏體耐熱鋼 ) ，所選用的焊條主要應(yīng)能滿足焊縫金屬的抗熱裂性能和焊接接頭的高溫性能。(1) 對(duì) Cr/Ni 1 的奧氏體耐熱鋼，如1Cr18Ni9Ti等，一般均采用奧氏體- 鐵素體不銹鋼焊條，以焊縫金屬中含2-5%鐵素體為宜。鐵素體含量過低時(shí)，焊縫金屬抗裂性差; 若過高，則在高溫長(zhǎng)期使用或熱處理時(shí)易形成脆化相，造成裂紋。如A002、 A102、A137。在某些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，可能要求采用全奧氏體的焊縫金屬時(shí)，可采用比如A402、 A407 焊條等。(2) 對(duì) Cr/Ni<1 的穩(wěn)定型奧氏體耐熱鋼，如 Cr16Ni25Mo6 等，一般應(yīng)在保證焊縫金屬具有與母材化學(xué)成分大致相近的同時(shí)，增加焊縫金屬中Mo、 W、 Mn等元素的含量，使得在保證焊縫金屬熱強(qiáng)性的同時(shí)，提高焊縫的抗裂性。如采用A502、 A507。5、對(duì)于在各種腐蝕介質(zhì)中工作的耐蝕不銹鋼，則應(yīng)按介質(zhì)和工作溫度來選擇焊條，并保證其耐腐蝕性能 ( 做焊接接頭的腐蝕性能試驗(yàn)) 。(1) 對(duì)于工作溫度在300以上、有較強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)，須采用含有Ti 或 Nb 穩(wěn)定化元素或超低碳不銹鋼焊條。如A137 或 A002