氯离子对不锈钢腐蚀的机理

氯离子对不锈钢腐蚀的机理

在化工生产中,腐蚀在压力容器使用过程中普遍发生,是导致压力容器产生各种缺陷的主要因素之一。普通钢材的耐腐蚀性能较差,不锈钢则具有优良的机械性能和良好的耐腐蚀性能。Cr 和N i 是不锈钢获得耐腐蚀性能最主要的合金元素。Cr 和Ni 使不锈钢在氧化性介质中生成一层十分致密的氧化膜,使不锈钢钝化,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。氯离子的活化作用对不锈钢氧化膜的建立和破坏均起着重要作用。虽然至今人们对氯离子如何使钝化金属转变为活化状态的机理还没有定论,但大致可分为2 种观点。

成相膜理论的观点认为,由于氯离子半径小,穿透能力强,故它最容易穿透氧化膜内极小的孔隙,到达金属表面,并与金属相互作用形成了可溶性化合物,使氧化膜的结构发生变化,金属产生腐蚀。

吸附理论则认为,氯离子破坏氧化膜的根本原因是由于氯离子有很强的可被金属吸附的能力,它们优先被金属吸附,并从金属表面把氧排掉。因为氧决定着金属的钝化状态,氯离子和氧争夺金属表面上的吸附点,甚至可以取代吸附中的钝化离子与金属形成氯化物,氯化物与金属表面的吸附并不稳定,形成了可溶性物质,这样导致了腐蚀的加速。

电化学方法研究不锈钢钝化状态的结果表明,氯离子对金属表面的活化作用只出现在一定的范围内,存在着1 个特定的电位值,在此电位下,不锈钢开始活化。这个电位便是膜的击穿电位,击穿电位越大,金属的钝态越稳定。因此,可以通过击穿电位值来衡量不锈钢钝化状态的稳定性以及在各种介质中的耐腐蚀能力。

3. 2 防止孔蚀的措施

（1）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,可获得性能良好的钢种。耐孔蚀不锈钢基本上可分为 3 类:铁素体不锈钢;铁素体—奥氏体双相钢;奥氏体不锈钢。设计时应优先选用耐孔蚀材料。

（2）降低氯离子在介质中的含量,操作时严防跑、冒、滴、漏等现象的发生。

（3）在工艺条件许可的情况下,可加入缓蚀剂。对缓蚀剂的要求是,增加钝化膜的稳定性或有利于受损钝化膜得以再钝化。例如,在10 %的FeCl3 溶液中加入3 %的NaNO2 ,可长期防止1Cr18Ni9Ti 钢的孔蚀。

（4）采用外加阴极电流保护,抑制孔蚀。氯离子对不锈钢制压力容器的腐蚀,对压力容器的安全性有很大的影响。即使是合理的设计、精确的制造避免或减少了容器本身的缺陷,但是,在长期使用中,由于各种错综复杂因素的联合作用,容器也会受到一定的腐蚀。虽然目前对防止氯离子对不锈钢腐蚀的方法还不十分完善,但掌握一些最基本的防护措施,对保证生产的正常进行,还是十分必要的。除此之外,还应严格按照操作规程操作,加强设备管理,做好容器的定期检验,以保证容器在合理的寿命期限内安全运行。

(1).氯离子对不锈钢设备耐蚀性的影响工作介质中氯离子的含量和工作温度对不锈钢应力腐蚀的影响很大。例如天津某厂水加热器腐蚀严重,采用了全不锈钢材质后,使用几个月就出现了漏液现象。经过认真分析,发现热水中含有氯离子和氧。不锈钢在一定温度下不能耐氯离子腐蚀,特别是介质中有氧存在的条件下,氧的存在能加速腐蚀。在实际生产中还发现,氯离子在一定浓度和温度时,不锈钢的耐蚀性还不如碳钢;但在氯离子合量很少或含量高、温度不高的条件下,还是远比碳钢好。在这一点上,温度对耐蚀性的影响比氯离子浓度的影响更大。所以在选材时,除考虑氯离子的浓度外,特别要注意温度的影响。提高奥氏体合金中镍的含量,是防止氯离子引起的应力开裂的一种有效方法。含镍42%以上的合金完全能耐氯离子引起的腐蚀开裂,如825合金、G合金、625合金。而含镍8%~12%的合金是最容易发生应力开裂的

201的含Ni3.5-5.5，202的含Ni4.0-6.0，301的含Ni6.0-8.0，302的含Ni8.0-10.0，302HQ/XM7的含Ni8.5-10.5，303的含Ni8.0-10.0，303Cu，304，304H,304HC,304HCM,的含Ni8.0-10.0，

304L的含Ni9.0-1.3，304M的含Ni8.9-10.0，304N1的含Ni7.0-10.5，305的含Ni10.5-13.0，305J1的含Ni11.0-13.5，309S 的含Ni12.0-15.0，310S的含Ni19.0-22.0，314的含Ni19.0-22.0，316的含Ni10.0-14.0，316Cu的含Ni10.0-14.0，316L的含Ni12.0-15.0，321的含Ni9.0-13.0,410，416，420，410L,430,430F,这些不含Ni，631（J1）的含Ni6.5-8.5

SAF 2507

Sandvik SAF 2507 is high-alloy super dupiex stinless steel for service under extremely corrosive conditions.

It is developed mainly for chloride containing environments like seawater and therefore, it contains high amounts of chromium（Cr）, molybdenum（Mo）and nitrogen（N）.

SAF 2205

Sandvik SAF 2205 is a medium-alloy duplex stainless steel with high corrosion resistance.

This steel is the most widely used of the three. Continual development work for many years has lead to increased nitrogen（N）and molybdenum（Mo）contents, thus further improving the weldability and corrosion resestance.

SAF 2304

Sandvik SAF 2304 is a low-alloy duplex stainless steel. It contains no molybdunum and has lower nickel content than the other two. It is developed as a hihg-strength and low-cost alternative to the standard austenitic grades 304L and 316L.

CHEMICAL COMPOSITION (WEIGHT-%)

Grade Cr Ni Mo N C Max Si Max Mn Max P Max S Max

SAF 250725740.30.0300.8 1.20.0350.015

SAF 2205225 3.20.180.030 1.0 2.00.0300.015

SAF 230423 4.5-0.10.030 1.0 2.00.0350.015

TYPE OF STEEL

SANDVIK UNS EN*W-Nr DIN AFNOR SS

SAF 2507S32750 1.4410-X2CrNiMoN25 7 4-2328

SAF 2205S31803/S32205 1.4462 1.4462X2CrNiMON22 5 3 Z2CND 22-05-032377

SAF 2304S32304 1.4362 1.4362X2CrNiM23 4Z2CN 23-04AZ2327