奥氏体不锈钢在Cl~-介质中应力腐蚀研究

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氯离子对不锈钢的腐蚀

氯离子对不锈钢的腐蚀问题描述：对于奥氏体不锈钢在氯离子环境下的腐蚀，各种权威的书籍均有严格的要求，氯离子含量要小于25ppm，否则就会发生应力腐蚀、孔蚀、晶间腐蚀。

但是事实上在工程应用中我们有很多高浓度的氯离子含量的情况下在使用奥氏体不锈钢，因些分析氯离子对不锈钢的腐蚀，采取预防措施，延长使用寿命，或合理选材。

不锈钢的腐蚀失效分析：1、应力腐蚀失：不锈钢在含有氧的氯离子的腐蚀介质环境产生应力腐蚀。

应力腐蚀失效所占的比例高达45%左右。

常用的防护措施：合理选材,选用耐应力腐蚀材料主要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腐蚀能力最好。

控制应力：装配时,尽量减少应力集中,并使其与介质接触部分具有最小的残余应力，防止磕碰划伤,严格遵守焊接工艺规范。

严格遵守操作规程：严格控制原料成分、流速、介质温度、压力、pH值等工艺指标。

在工艺条件允许的范围内添加缓蚀剂。

铬镍不锈钢在溶解有氧的氯化物中使用时,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,就可以得到良好的效果。

2、孔蚀失效及预防措施小孔腐蚀一般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发展,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小蚀坑这些小蚀坑便是孔蚀核。

只要介质中含有一定量的氯离子,便可能使蚀核发展成蚀孔。

常见预防措施：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。

加入缓蚀剂,增加钝化膜的稳定性或有利于受损钝化膜得以再钝化。

采用外加阴极电流保护,抑制孔蚀。

不锈钢特性及氯离子腐蚀

腐蚀与不锈钢应力腐蚀应力腐蚀是指零件在拉应力和特定的化学介质联合作用下所产生的低应力脆性断裂现象。

应力腐蚀由残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程。

应力腐蚀导致材料的断裂称为应力腐蚀断裂。

它的发生一般有以下四个特征：一、一般存在拉应力，但实验发现压应力有时也会产生应力腐蚀。

二、对于裂纹扩展速率，应力腐蚀存在临界KISCC，即临界应力强度因子要大于KISCC，裂纹才会扩展。

三、一般应力腐蚀都属于脆性断裂。

四、应力腐蚀的裂纹扩展速率一般为10- 6～10-3 mm/min，而且存在孕育期，扩展区和瞬段区三部分应力腐蚀机理的机理一般认为有阳极溶解和氢致开裂晶间腐蚀说明:局部腐蚀的一种。

沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。

主要由于晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在。

晶间腐蚀破坏晶粒间的结合，大大降低金属的机械强度。

AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF而且金属表面往往仍是完好的，但不能经受敲击，所以是一种很危险的腐蚀。

通常出现于黄铜、硬铝和一些含铬的合金钢中。

不锈钢焊缝的晶间腐蚀是化学工厂的一个重大问题。

晶间腐蚀是沿着或紧靠金属的晶界发生腐蚀。

腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定的金属光泽，看不出被破坏的迹象，但晶粒间结合力显著减弱，力学性能恶化。

不锈钢、镍基合金、铝合金等材料都较易发生晶间腐蚀。

AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF不锈钢的晶间腐蚀:不锈钢在腐蚀介质作用下，在晶粒之间产生的一种腐蚀现象称为晶间腐蚀。

产生晶间腐蚀的不锈钢，当受到应力作用时，即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失，这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。

晶间腐蚀可以分别产生在焊接接头的热影响区、焊缝或熔合线上，在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀状腐蚀。

不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于12%。

当温度升高时，碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度。

因为室温时碳在奥氏体中的熔解度很小，约为0.02%～0.03%，而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值，故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬化合，在晶间形成碳化铬的化合物，如（CrFe）23C6等。

不锈钢的氯腐蚀

Cl—介质对奥氏体不锈钢的腐蚀危害1、奥氏体不锈钢概述奥氏体不锈钢以304,321,304L,316L为典型代表，由于合金元素的不同而分别耐多种介质条件的腐蚀，广泛应用于石油、化工、制药、电力以及民用工业等。

304与321相比，后者为了改善焊接性能在材料中添加了钛元素。

由于金属钛的活泼性高于碳元素，使钛对焊接热影响区的铬起到稳定的化合作用，从而避免了材料在焊接热影响区由于贫铬而导致的晶间腐蚀。

304和321在大多数介质条件中的耐腐蚀能力是相当的，只是在强酸冲刷腐蚀环境中，321材料的焊缝边缘有刀状腐蚀现象。

304L 则是以进一步控制碳的方法来改善材料的焊接性能，但由于碳含量的降低，导致材料的强度与321相比有所下降。

316L（00Cr17Ni14Mo2）奥氏体钢是超低碳且含Mo的奥氏体不锈钢，在许多介质条件中有良好的耐均匀腐蚀和坑点腐蚀性能。

Ni含量的提高(14%)有利于奥氏体相的稳定。

316L在抗晶间腐蚀、高温硫、高温环烷酸和坑点腐蚀的能力方面要明显优于304（0Cr18Ni9）和321（0Cr18Ni10Ti）不锈钢材料。

根据大量资料和实际使用证明，316L在Cl—腐蚀环境中的耐应力腐蚀能力仅与304和321材料相当，在工程使用中由于应力腐蚀失效的概率要大于50%，当使用介质中含有10ppm以上的Cl—时，其应力腐蚀的危害性就相当明显了，因为Cl—会在某些部位产生聚集，如循环水当中的垢下、换热管与管板之间的缝隙、机械损伤、以及焊缝热影响区的应力集中部位等。

需要指出的是，经固熔或稳定化处理的奥氏体不锈钢材料在没有加工应力和焊接应力的情况下，它们导致应力腐蚀的破坏性并不很明显。

2、Cl—对金属材料的腐蚀机理2.1点腐蚀任何金属材料都不同程度的存在非金属夹杂物，如硫化物、氧化物等等，这些在材料表面的非金属化合物，在Cl—的腐蚀作用下将很快形成坑点腐蚀形态。

而一旦形成坑点以后，由于闭塞电池的作用，坑外的Cl—将向坑内迁移，而带正电荷的坑内金属离子将向坑外迁移，从而形成电化学腐蚀。

奥氏体不锈钢在Cl—介质中使用的腐蚀危害

奥氏体不锈钢在Cl—介质中使用的腐蚀危害1、奥氏体不锈钢概述奥氏体不锈钢以304,321,304L,316L为典型代表，由于合金元素的不同而分别耐多种介质条件的腐蚀，广泛应用于石油、化工、制药、电力以及民用工业等。

304与321相比，后者为了改善焊接性能在材料中添加了钛元素。

由于金属钛的活泼性高于碳元素，使钛对焊接热影响区的铬起到稳定的化合作用，从而避免了材料在焊接热影响区由于贫铬而导致的晶间腐蚀。

304和321在大多数介质条件中的耐腐蚀能力是相当的，只是在强酸冲刷腐蚀环境中，321材料的焊缝边缘有刀状腐蚀现象。

304L 则是以进一步控制碳的方法来改善材料的焊接性能，但由于碳含量的降低，导致材料的强度与321相比有所下降。

316L（00Cr17Ni14Mo2）奥氏体钢是超低碳且含Mo的奥氏体不锈钢，在许多介质条件中有良好的耐均匀腐蚀和坑点腐蚀性能。

Ni含量的提高(14%)有利于奥氏体相的稳定。

316L在抗晶间腐蚀、高温硫、高温环烷酸和坑点腐蚀的能力方面要明显优于304（0Cr18Ni9）和321（0Cr18Ni10Ti）不锈钢材料。

根据大量的实验和实际使用证明，316L在Cl—腐蚀环境中的耐应力腐蚀能力仅与304和321材料相当，在工程使用中由于应力腐蚀失效的概率要大于50%，当使用介质中含有10ppm以上的Cl—时，其应力腐蚀的危害性就相当明显了，因为Cl—会在某些部位产生聚集，如循环水当中的垢下、换热管与管板之间的缝隙、机械损伤、以及焊缝热影响区的应力集中部位等。

需要指出的是，经固熔或稳定化处理的奥氏体不锈钢材料在没有加工应力和焊接应力的情况下，它们导致应力腐蚀的破坏性并不很明显。

而一旦形成坑点以后，由于闭塞电池的作用，坑外的Cl—将向坑内迁移，而带正电荷的坑内金属离子将向坑外迁移，从而形成电化学腐蚀。

奥氏体不锈钢的氯化物应力腐蚀开裂研究进展

奥氏体不锈钢的氯化物应力腐蚀开裂研究进展摘要：奥氏体不锈钢广泛用作石油化工、煤化工、电力、造纸、化工等行业主要设备和管道的材料。

腐蚀失效问题依然普遍，尤其是应力腐蚀开裂失效最为突出。

本文从氯离子含量、温度、pH值、氧气、有毒介质等方面探讨了影响奥氏体不锈钢氯化物应力腐蚀开裂的主要因素，以及奥氏体不锈钢的安全性评价和现场检测方法。

讨论了不锈钢的应力腐蚀开裂，从工程实践的角度提出了减缓奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂的具体措施。

关键词：奥氏体不锈钢；氯离子；应力腐蚀开裂石油化工是国民经济发展的重要支柱产业。

随着经济的发展，我国石化产业规模将不断扩大。

除了系统管理问题，最重要的因素是整体运行环境。

的石化企业。

其中，石油化工设备是影响企业生产速度和效益的主要因素。

管道应力腐蚀开裂也是石油化工行业普遍存在的问题。

因此，在石化生产中，为提高企业的生产效率，增加企业的经济效益，提高企业在石化行业的核心竞争力，必须做好生产团队的管理工作。

石化企业生产，特别是部分室外输送管道的维护保养工作，确保石化企业稳定运行。

”一、氯化物应力腐蚀开裂机理（1）应力腐蚀开裂特征应力腐蚀开裂是指敏感金属材料在某些特定的腐蚀介质中由于腐蚀介质和拉应力的协同作用而发生脆性断裂。

应力腐蚀开裂的发生同时需要三个基本条件（见图1），即敏感的金属材料、特定的腐蚀介质和足够的拉应力。

对于奥氏体不锈钢氯化物SCC，表现为多分支的穿晶裂纹，其微观外观呈闪电状的穿晶裂纹形态。

图1发生应力腐蚀开裂的三个基本条件（2）应力腐蚀开裂机理由于SCC涉及材料、环境、力学等诸多因素，其过程非常复杂，迄今为止提出的各种应力腐蚀开裂理论或模型都存在一定的局限性，没有统一的理论。

其中，常见的开裂机制有阳极溶解机制、氢脆机制和阳极溶解氢脆机制三种。

对于奥氏体不锈钢的氯化物SCC，最普遍接受的机理是阳极溶解机理，即阳极金属的不断溶解导致应力腐蚀开裂的形成和扩展。

发生快速蠕变，晶内位错沿滑移面到达裂纹尖端前表面，产生大量瞬时活性溶解颗粒，导致裂纹尖端（阳极）快速溶解，如图2所示.图 2 阳极溶解引起裂纹扩散的模型二、氯化物应力腐蚀开裂的影响因素金属材料的SCC受多种因素影响，主要与材料的应力状态、环境、合金成分等有关。

奥氏体不锈钢应力腐蚀产生原因分析

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｐｒｏｄｕｃｔｓ技术产品版
奥氏体不锈钢应力腐蚀产生原因分析
查丽文（常熟制药机械厂有限公司，江苏常熟２１５５００）
１奥氏体不锈钢应力腐蚀产生原因
应力腐蚀是指合金在腐蚀和一定方向的拉应力同时作用下产生的破裂。应力腐蚀破裂造成的金属损坏不是力学破坏腐蚀与腐蚀损坏两项单独作用的简单叠加，因为在腐蚀介质中，在远低于材料屈服极限的应力下会引起破裂，在应力的作用下，腐蚀性极弱的介质就可能引起腐蚀破裂。它常常是在从全面腐蚀方面看来是耐蚀的情况下发生的，没有形变预兆的突然断裂，容易造成严重事故。但应力腐蚀破裂也具有一些特征：①必须存在拉应力（如焊接、冷加工等产生的残余应力），如果存在压应力则可抑制这种腐蚀；②只发生在一定的体系。
图１
腐蚀的条件。因为附着物的绝热效应，而使得其在下面的管壁温度接近过程壳体的温度。随着物层的形成，对于传热面的应力腐蚀是应特别重视的因素。
根据热交换的实际使用结果，绘成了过程流体温度及冷却水含Ｃｌˉ浓度与产生应力腐蚀破裂损坏的关系曲线如图２所示。根据图２可以预测热交换器可产应力腐蚀的临界值时，可采用清洗的方法去垢，从而把设备表面的Ｃｌˉ去掉，进而延长使用寿命。图２中的（Ａ）曲线系由西野所统计的热交换器冷却水Ｃｌˉ含量与被冷却的工作温度之间的关系曲线，而（Ｂ）曲线，则系该设备表面腐蚀产生物，水垢中的Ｃｌˉ含量。
产：低压系列真空开关管、真空接触器、高压系列真空开关管、真空接触器。产品用于电力、石油、
化工、冶金、煤炭等工业部门。
法人代表：吴木森
电话：０５７１－６４１４２１２９
传真：０５７１－６４１４２１２９

浅析Cl-对奥氏体不锈钢的腐蚀危害

首先，钝化金属表面上局部吸附侵蚀性阴离子(Cl-) ，溶液中同时存在的溶解氧或氧化剂，使金属的腐蚀电位升高, 达到或超过临界点蚀电位,这时,Cl-就可能击穿表面膜,导致点蚀核的产生。点蚀从亚稳态孔蚀行为开始。不锈钢表面的各种缺陷,如表面硫化物夹杂、晶界碳化物沉积、表面沟槽处等地方,钝化膜首先遭到破坏露出基层金属,出现小蚀孔(孔径多为20～30μm) ,这就是亚稳态孔核,成为点腐蚀生成的活性中心。
接下来，蚀核形成后,相当一部分点仍可能再钝化,若再钝化阻力小, 蚀核就不再长大。当受到促进因素影响,蚀核继续长大至一定临界尺寸时(一般孔径大于30μm) ,金属表面出现宏观可见的蚀孔,这个特定点成为孔蚀源。
最后，蚀孔一旦形成则加速生长。一般认为, 阳离子的容易释放以及阴离子向缺陷位置上微观凹陷处的迁移,会引起由于水解作用而产生的侵蚀性环境的形成;在这些分散的点上生成的酸性溶液首先可局部地侵蚀氧化膜,然后侵蚀金属基体，加速点蚀发展。
• 不锈钢良好的耐蚀性能来自其表面的可钝化性，关于不锈钢的表面钝化曾提出过多种不同假说，主要有氧化物膜理论、吸附膜理论等； • 竞争吸附理论提出， Cl-的竞争吸附可以诱发点蚀，卤素离子能够渗透并破坏不锈钢表面的钝化膜，被破坏后的氧化膜难以再生和修复，所以引起腐蚀；按照此理论，点蚀的发生和发展主要分三个阶段：
Cl-点蚀机理分析
Cl-点蚀机理Biblioteka 析指标• 由于不锈钢在实际应用中经常处于复杂的变温腐蚀介质中,温度对于不锈钢腐蚀的影响非常重要, 自从上世纪 70年代初，普遍采用临界点蚀温度评价不锈钢耐点蚀性能。 • 氯离子在水溶液中的腐蚀属于电化学腐蚀体系，也可以用电化学极化曲线评价不锈钢耐点蚀性能。

Cl离子对奥氏体不锈钢的腐蚀

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Ni 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。

2 应力腐蚀失效及防护措施2． 1 应力腐蚀失效机理其中在压力容器的腐蚀失效中，应力腐蚀失效所占的比例高达45 %左右。

因此，研究不锈钢制压力容器的应力腐蚀失效显得尤为重要。

所谓应力腐蚀，就是在拉伸应力和腐蚀介质的联合作用下而引起的低应力脆性断裂。

应力腐蚀一般都是在特定条件下产生：①只有在拉应力的作用下。

② 产生应力腐蚀的环境总存在特定的腐蚀介质，不锈钢在含有氧的氯离子的腐蚀介质及H2SO4 、H2S 溶液中才容易发生应力腐蚀。

奥氏体钢传热管在42%氯化镁溶液(沸)中的应力腐蚀试验

关键词：氏体不锈钢；２氯化镁溶液；奥４％应力腐蚀试验
中图分类号：Ｇ１．９Ｔ１１１文献标识码：Ａ文章编号：０１４３（００００１１０ — ８７２１）２— ０５—０４
ｄｉ１．９９ｊｉｎ１０ — ８７２１．２０３ｏ：０３６／．ｓ．０１４３．０００．０ｓ
ｌｔｎｗｒａｒｄｏｔｔａｒａｅｔｅｓｅｉｎｔｘａｓｒｃｒｃ．Ｓｒｓｏｏｉｎｃａｋｎｕｉｅｅｃｒｉｕｏｆｂｃｔｈｐｃｍｅｓｗｉａｉｌｕｆｅｃａｋｏｅｉｈａｔｓｃｒｓｏｒｃｉｇｅ
ＳｒｓｒｏｉｎＴｅｔｆＡｕｓｅｉｉｅｌＨｅｔＥｘｈａｇｒｔｅｓＣｏｒｓｏｓｓｏｔｎｔｃＳｔｅａｃｎｅＴｕｎＢｏｌｎ２％Ｍｇ２Ｓｌｔｏｂｅｉｉｇ４ｉＣＩｏｕｉｎ
ＺＵＧｕｎＨａｇ—ｑａｇ，ｉｎＧＵＩＣｈｎ，ＵｎｕＬＩＨｏｇ—ｙｎ，ＡＮＧａｕＷＸｉｎ—ｙａｕｎ
奥氏体钢传热管在４％氯化镁溶液（）２沸中的应力腐蚀试验
朱光强，桂春，鸿运，刘王先元４０２）３２３（中核武汉核电运行技术股份有限公司，湖北武汉
摘要：通过奥氏体不锈钢传热管在沸腾４％ＭＣ溶液中应力腐蚀试验，２ｇ１预制出含有轴向表面裂
纹的试件，考察了０Ｘ１Ｈ１Ｔ奥氏体不锈钢在含氯离子介质中的应力腐蚀敏感性。对试件进行８８０宏、微观分析，结果表明，质中同时含氯离子和Ｏ是该钢种发生应力腐蚀破裂的必要条件，介对于未穿透管壁的表面裂纹，裂纹前沿未开裂区域会产生ｃ和ｓ的偏析，料塑性下降。在材

奥氏体不锈钢设备腐蚀问题研究闫孝龙

奥氏体不锈钢设备腐蚀问题研究闫孝龙发布时间：2021-08-16T01:37:40.636Z 来源：《基层建设》2021年第16期作者：闫孝龙[导读] 奥氏体不锈钢具有高韧性、高塑性、重量轻、外形美观等优良的力学和化学性能身份证号：23082619890525xxxx摘要：奥氏体不锈钢具有高韧性、高塑性、重量轻、外形美观等优良的力学和化学性能，广泛应用于石油、化工等生产设备中。

然而，奥氏体不锈钢虽然具有优异的综合性能，但容易出现应力腐蚀、晶间腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀等。

奥氏体不锈钢设备一旦发生腐蚀，不仅会造成设备停机并带来经济损失，还会危及一线员工的生命安全，产生很大的影响。

因此，研究奥氏体不锈钢设备的腐蚀问题具有重要意义。

关键词：奥氏体不锈钢；腐蚀；预防措施介绍奥氏体不锈钢具有优良的耐蚀性，广泛应用于石油、化工、核电等领域。

然而，在潮湿的H2S、Cl‒等环境中，仍会发生严重的应力腐蚀开裂。

目前，奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂机理主要有两种：阳极溶解机理和氢致开裂机理。

阳极溶解机理的核心观点是金属局部活化区的腐蚀溶解反应通过应力和腐蚀环境的共同作用而加速，最终导致材料开裂。

氢致开裂的机理是腐蚀过程中形成的氢原子进入金属中，与基体中的缺陷相互作用，导致裂纹的萌生和扩展。

虽然上述机理可以解释许多应力腐蚀开裂现象，但由于奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂的复杂性，每种理论都有一定的适用范围。

1.奥氏体不锈钢概述奥氏体不锈钢是一种室温下奥氏体组织稳定的不锈钢。

它综合性能好，广泛应用于工业设备中。

由于奥氏体不锈钢具有优良的综合性能，奥氏体不锈钢占所有不锈钢品种的70%以上，约有50个奥氏体不锈钢牌号，为我国医疗、化工、石油开采等领域做出了突出贡献。

一般来说，根据奥氏体不锈钢中所含元素的不同，可分为铬镍奥氏体不锈钢和铬锰奥氏体不锈钢，俗称300系列和200系列。

300系列奥氏体不锈钢的化学成分以镍为主，表现出良好的力学性能和生产工艺性能，但其强度和硬度受到一定影响，不适合某些硬度和强度较高的设备。

奥氏体不锈钢SUS316及SUS316L在含Cl-的饱和H2S水溶液中的应力腐蚀行为研究

第20卷第1期中国腐蚀与防护学报V ol.20,N o.1 2000年2月JOURNA L OF CHI NESE S OCIETY FOR C ORROSI ON AND PROTECTI ON Feb.,2000　　文章编号:100524537(2000)0120047207奥氏体不锈钢SUS316及SUS316L在含Cl-的饱和H2S水溶液中的应力腐蚀行为研究3Ξ王荣光1,　魏　云2,　张清廉2,　郑文龙2(11广岛大学工学部,日本广岛;21上海材料研究所,上海　200437)摘要:采用U型弯曲试样研究了固溶及敏化奥氏体不锈钢S US316和S US316L在四种不同的含Cl-的饱和H2S水溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为。

研究结果表明Cl-的加入和pH值的降低会增大实验钢种的应力腐蚀敏感性,而微量的Na2C O3则可降低其SCC敏感性。

关键词:奥氏体不锈钢,氢脆型应力腐蚀开裂,毒化作用中图分类号:TG17219 文献标识码:A1　前言奥氏体不锈钢因其优良的耐腐蚀性能及力学性能,广泛应用于包括炼油系统在内的许多接触腐蚀介质的化工装置中。

几乎在炼油系统的每一个环节都不同程度地存在可能导致奥氏体发生应力腐蚀开裂(SCC)的腐蚀介质H2S和Cl2。

尽管Cl2的含量并不一定很高(通常只有几个到几十个ppm),但是由于微量Cl2而引起的开裂事故却很多。

开裂通常发生在温度较高的部位,特别是热传递速度较快以及干湿交替的部位[1-3]。

在含10ppm Cl2的水中[4]和由含量为1ppm Cl2的水生成的蒸汽中[4,5],都发生过奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂事故。

在用奥氏体不锈钢制作设备的过程中,有时不可避免地发生不锈钢的敏化现象,而敏化也可能对奥氏体不锈钢在H2S2Cl22H2O中的SCC行为发生影响。

有鉴于此,本工作研究固溶及敏化的SUS316与SUS316L奥氏体不锈钢在饱和H2S 溶液中的SCC行为,探讨Cl2、微量CO322及介质pH的影响。

氯离子对奥氏体不锈钢的腐蚀机理

氯离子对奥氏体不锈钢的腐蚀机理？氯离子对奥氏体不锈钢的腐蚀主要使点蚀。

机理：氯离子容易吸附在钝化膜上，把氧原子挤掉，然后和钝化膜中的阳离子结合形成可溶性路氯化物，结果在露出来的机体金属上腐蚀了一个小坑。

这些小坑被成为点蚀核。

这些氯化物容易水解，使小坑能溶液PH值下降，使溶液成酸性，溶解了一部分氧化膜，造成多余的金属离子，为了平很腐蚀坑内的电中性，外部的Cl-离子不断向空内迁移，使空内金属又进一步水解。

如此循环，奥氏体不锈钢不断的腐蚀，越来越快，并且向孔的深度方向发展，直至形成穿孔。

由于Cl离子是水中经常含有的物质，又是引起若干合金局部腐蚀的所谓“特性离子”(破钝剂)，它进入缝隙或蚀孔内还会与H+生成盐酸，使腐蚀加速进行。

氯离子被认为是304不锈钢发生局部腐蚀的主要原因之一，由于氯离子半径小，穿透钝化膜的能力强，其电负性又很大，氯离子的存在加速了304不锈钢的腐蚀。

另外，应力的存在也加速了氯离子对304不锈钢的腐蚀，降低了304不锈钢抗氯离子应力腐蚀的临界浓度。

在氯离子存在的情况下，多发生的是孔蚀也叫点蚀，属于电化学腐蚀。

点腐蚀多发生在上表面生成钝化膜的金属材料上或表面有阴极性镀层的金属上，当这些膜上某点发生破坏，破坏区下的金属基体与膜未破坏区形成活化—钝化腐蚀电池，钝化表面为阴极，而且面积比活化区大很多，腐蚀就向深处发展而形成小孔。

点腐蚀发生于有特殊离子的介质中，例如不锈钢对含有卤素离子的溶液特别敏感，其作用顺序为Cl—>Br>1—。

这些阴离子在合金表面不均匀吸附导致膜的不均匀破坏。

氯离子具有很强的穿透本领，容易穿透金属氧化层进入金属内部，破坏金属的钝态。

同时，氯离子具有很小的水合能，容易被吸附在金属表面，取代保护金属的氧化层中的氧，使金属受到破坏。

点腐蚀发生在某一临界电位以上，该电位称为点蚀电位(或击破电位)，用Eb表示。

如把极化曲线回扫，又达到钝态电流所对应的电位Erb，称为再钝化电位(或叫保护电位)。

氯离子对奥氏体不锈钢的腐蚀机理终审稿)

氯离子对奥氏体不锈钢的腐蚀机理文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-氯离子对奥氏体不锈钢的腐蚀机理氯离子对奥氏体不锈钢的腐蚀主要使点蚀。

机理：氯离子容易吸附在钝化膜上，把氧原子挤掉，然后和钝化膜中的阳离子结合形成可溶性路氯化物，结果在露出来的机体金属上腐蚀了一个小坑。

这些小坑被成为点蚀核。

如此循环，奥氏体不锈钢不断的腐蚀，越来越快，并且向孔的深度方向发展，直至形成穿孔。

另外，应力的存在也加速了氯离子对304不锈钢的腐蚀，降低了304不锈钢抗氯离子应力腐蚀的临界浓度。

在氯离子存在的情况下，多发生的是孔蚀也叫点蚀，属于电化学腐蚀。

点腐蚀发生于有特殊离子的介质中，例如不锈钢对含有卤素离子的溶液特别敏感，其作用顺序为Cl—>Br>1—。

这些阴离子在合金表面不均匀吸附导致膜的不均匀破坏。

氯离子具有很强的穿透本领，容易穿透金属氧化层进入金属内部，破坏金属的钝态。

同时，氯离子具有很小的水合能，容易被吸附在金属表面，取代保护金属的氧化层中的氧，使金属受到破坏。

点腐蚀发生在某一临界电位以上，该电位称为点蚀电位(或击破电位)，用Eb表示。

奥氏体不锈钢的应力腐蚀及其防护

象，口形貌呈海滩条纹、毛状、子形等症状。断羽扇裂纹方向宏观上和主拉伸应力的向垂直，观微
上略有偏移。
其突发性危及人身安全，特别是对承压设备，往往
会造成十分严重的后果。
据统计，在设备腐蚀事故中，氏体不锈钢的奥
工、形和制造期间。其裂纹一旦形成，展速度成扩
间的１％。在有裂纹的情况下，力腐蚀断裂过Ｏ应程只有裂纹扩展和失稳断裂阶段。由此可见，应力腐蚀断裂可能在很短时间内发生，裂纹扩展且很快，最终腐蚀开裂，但也有可能若干年后发生。裂纹断口的形貌，观上属于脆性断裂，宏即使塑性很高的材料也是如此。但从微观上观察，在
腐蚀占整个腐蚀事故的４～５，氏体不锈８８奥钢的应力腐蚀开裂在所有材料的应力腐蚀开裂事故中占７％。因此研究奥氏体不锈钢的应力腐Ｏ蚀开裂机理，采取有针对性的防护措施，确保并对压力容器安全运行是十分必要的。
腐蚀与防护
Ｐｒ化ｅｍ备术２０１）４・石ｏ—Ｃｈ设ｃａｌＥｑｕｉ０ｎｔＴｅｃｈｎｏｌｇｙ油工ｉ技，１３４・９ｅｔｐｍｅ，（ｏ
奥氏体不锈钢的应力腐蚀及其防护
刘建洲
（国石化集团宁波＿程有限公司，江宁波３５０）中Ｔ－浙１］３

氯离子腐蚀介绍[宝典]

氯离子腐蚀介绍[宝典]氯离子腐蚀研究一:氯离子可破坏金属氧化膜保护层，形成点蚀或坑蚀。

对奥氏体不锈钢会出现晶间腐蚀。

曾碰到过这种问题，最后结论是没有解决办法，用别的材料成本太高效果也不见得很好没考虑，所以就正常用16MnR然后考虑点腐蚀余量。

除了衬胶,衬塑也可以呀,如果是管线,当然最好的办法还是选用钛材,只是花钱多啊!对氯离子腐蚀，可以采用双相不锈钢。

二:这个与氯离子的浓度有关系和操作温度有关。

通常可以用碳钢，不如纯碱的盐水工段有不少设备就采用碳钢材料。

当然为了增加寿命可以采用内部涂漆、衬胶等。

有条件可以采用双相钢，钛材等。

而且钢材的抗拉强度不要太高，最便宜的还是内壁衬胶，也是一个不错的方法。

我们的盐酸罐就是这种方法。

当然其温度压力也有要求。

脱硫行业中会用一些254SMO，Al6XN，SAF2507，1.4529等，不重要的地方也可以衬胶我同意六楼的观点,我们买的泵基本上是2605 三:氯离子一般都是海水里，所以要选耐海水腐蚀的钢种，通常的18-8型奥氏体不锈钢经验证，耐海水腐蚀并不好。

在海水环境下不锈钢的使用，孔蚀、间隙腐蚀的局部腐蚀有时发生。

对这些局部腐蚀的抑制，已知增加Cr和Mo，奥氏体系不锈钢和双相钢，特别是添加N是有效果的，美国研制的超级奥氏体不锈钢(牌号我记不清了)，日本研制的高N 奥氏体系不锈钢，因为316L,317L这类钢不抗海水腐蚀～以下钢种供参考:高强度耐海水腐蚀马氏体时效不锈钢 00Cr16Ni6Mo3Cu1N 高强度耐海水腐蚀不锈钢 00Cr26Ni6Mo4CuTiAl 耐海水不锈钢Yus270(20Cr,18Ni,6Mo,0(2N) 管道中氯离子含量高是不是会对管道产生腐蚀，这个过程是怎样的是什么和什么发生反应, 介绍的详细一点谢谢了最佳答案不一定是酸性才腐蚀，这种问题我以前碰到过——氯离子的应力腐蚀开裂，一般不锈钢对Cl离子比较敏感。

建议用“不锈钢”、“ Cl离子”、“应力腐蚀”等关键词搜索获取更多资料，也可以寻找这方面的专著，讲述更清楚明白。

在Cl^-环境下金属腐蚀行为和机理

在Cl^-环境下金属腐蚀行为和机理崔志峰;韩一纯;庄力健;蒋金玉【摘要】Cl^-环境下的金属腐蚀尤其是奥氏体不锈钢的腐蚀是世界石化工业急需解决的难题之一。

概述了在Cl^-环境下碳钢和奥氏体不锈钢的腐蚀机理、破坏类型、影响因素和实验方法,提出了目前在研究中存在的主要问题和将来重点研究方向,为Cl^-环境下的金属的腐蚀与防护,以及复杂环境下腐蚀主导机制的确定提供理论参考。

%The corrosion of metals in Cl^- environment,especially austenitic stainless steels,is one of problems which need solution in petrochemical industry.The types,mechanisms,impact factors and test methods of corrosion and cracking of carbon steels and austenitic stainless steels were described.The existing problems and future research emphasis are proposed.A good theoretical reference is provided for determination of corrosion,corrosion protection in Cl^- environment and the main mechanism analysis in the complex environment.【期刊名称】《石油化工腐蚀与防护》【年(卷),期】2011(028)004【总页数】5页(P1-5)【关键词】Cl^-环境;点蚀;应力腐蚀开裂;阳极溶解【作者】崔志峰;韩一纯;庄力健;蒋金玉【作者单位】合肥通用机械研究院,安徽合肥230031;合肥通用机械研究院,安徽合肥230031;合肥通用机械研究院,安徽合肥230031;合肥通用机械研究院,安徽合肥230031【正文语种】中文【中图分类】TG171石化生产在国民经济中扮演着重要的角色，特别是随着设备的国产化、长周期运行等要求的提出，对设备的安全性提出了更高的要求。

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奥氏体不锈钢在Cl-介质中应力腐蚀研究郦建立Ξ(抚顺石油学院) 王宽福(浙江大学)摘　要　评述了奥氏体不锈钢在氯化物介质中应力腐蚀开裂。

从环境、冶金和力学等方面论述了SCC的主要因素,综合论述了控制奥氏体不锈钢SCC的工程参量和安全评定的方法。

提出了预防奥氏体不锈钢应力腐蚀的一些措施。

关键词　奥氏体不锈钢　应力腐蚀　工程参量奥氏体不锈钢(304,316)以其优异的耐蚀性和较好的加工性,在化工、石油、动力工业和核工业等部门得到广泛的应用,然而其SCC(Stress Corrosion Cracking)破坏的几率也随之增大。

化工设备失效中SCC的失效占1/4,其中奥氏体不锈钢设备SCC失效要占其1/2[1],而且大部分由含Cl-介质环境引起。

因此对奥氏体不锈钢氯化物开裂进行了大量的研究[2～9]。

本文综述了奥氏体不锈钢SCC的主要影响因素、工程参量及安全评定的方法,并提出了一些预防措施。

1　奥氏体不锈钢Cl2环境开裂影响因素1.1　环境因素1.1.1　介质和浓度引起奥氏体不锈钢SCC破裂的介质,认为一般限于Cl-、F-、Br-、H2S x O6、H2S和NaOH等几种。

介质浓度越高,奥氏体不锈钢发生SCC的敏感性增加。

工程实际表明开裂常发生在温度高的部位,特别是热传递速度大、易发生干湿交替的部位[10,11]。

曾发现隔热层中浸出微量的Cl-引起SCC。

Staehle[12]发现汽相部位产生破裂的Cl-浓度较低,而液相则需要较高的Cl-浓度。

在实际工况中,设备的许多局部部位Cl-的浓度因设备结构和其所处环境条件的变化而提高,使较低Cl-浓度的介质也发生奥氏体钢的SCC,这给确定Cl-SCC的敏感性的浓度上限带来困难。

若在Cl-溶液中加入一些氧化剂(Fe3+, Cu2+,O2),将缩短破裂时间[13]。

有研究表明,Cl-溶液若能完全除去氧,SCC将不会发生。

卤化物中除Cl-外,F-和Br-同样具有SCC敏感性,但认为I-对Cl-溶液的SCC有缓蚀作用[14]。

阳离子的种类对SCC也有影响,Thomas[15]认为MgCl2溶液促进SCC的作用比NaCl强。

1.1.2　温度奥氏体不锈钢含Cl-溶液发生SCC破裂敏感性随温度升高而增大。

SCC开裂温度也是一个重要参数。

Truman[16]认为,奥氏体不锈钢在室温下一般不发生氯化物开裂。

Money[17]也证实只有严重敏化的奥氏体不锈钢才发生IGSCC(Intergranular Stress Corrosion Cracking)。

传统的工程观点认为,温度高于50℃时,在腐蚀环境中经长期暴露的材料有可能发生氯化物开裂。

氯化物开裂与温度的下限有一定的依赖关系,但601 化　工　机　械 1998年Ξ郦建立,男,1967年11月生,博士生。

辽宁省抚顺市,113001。

Bianchi [18,19]认为,溶液的其他条件(含氧量,p H 值)改变时,氯化物开裂在室温下也发生。

1.1.3　电位E 和p H 值Hines 和Hoar [21]对奥氏体不锈钢在沸腾的42%MgCl 2中的实验证实,偶接一块电位较负的金属,t f (破裂时间)延长;反之t f 减小。

轻微的阳极极化使t f 显著缩短,裂纹数增多。

目前也发现许多体系存在一个临界破裂电位E cr ,如图1所示。

低于E cr 时,不发生SCC ;只有当试件电位高于E cr ,SCC 才发生,并测得奥氏体不锈钢在沸腾42%MgCl 2溶液中E cr ≈-0.130V (SHE )[22]。

图1　外加应力、电位与断裂时间的关系[20]304不锈钢在42%沸腾MgCl 2中 p H 值对奥氏体不锈钢Cl -开裂有较大的影响:一般p H 值下降,破裂速度增大。

Baker [23]曾测出裂尖处溶液p H 值为1.2～2.0。

随溶液p H 值的提高,材料抗Cl -开裂性能随之改善,如图2所示。

Bianchi 和Maz 2za [18]测出室温下HCl 发生SCC 开裂的浓度为0.1～1mol/L ,随HCl 浓度的升高,全面腐蚀将代替SCC 开裂。

1.2　冶金因素1.2.1　合金成分合金成分对奥氏体不锈钢Cl -开裂有复杂的影响。

Latanision 和Sedriks [24,25]对合金元素抗氯化物开裂作用分为有害、有利和不定作用等3类。

Ni 、Cd 、Zn 、Si 、Be 、Cu 对奥氏体不锈钢抗SCC 开裂有利,N 、P 、Sb 、Ti 、V 、W 等有害,Cr 、Mo 、C 等随其在合金中浓度的变化而变化。

Ni 含量在提高奥氏体不锈钢抗氯化物SCC 能力时不宜太低,当Ni 含量大于25%时随Ni 量增加t f 迅速增加;Ni 含量越高氯化物开裂越不易发生。

因此In 2coloy 合金有很好的抗SCC 能力,尤其是In 2coloy690(Ni60,Cr30,Fe9.5,C0.03)在热处理或焊件中未出现氯化物开裂[26]。

Mo 含量对奥氏体不锈钢氯化物开裂抗力存在一个最小含量值(约1.5%,此值依赖C 含量),当w mo <1.5%时随Mo 量增加,t f 减小;w mo >1.5%时随Mo 量增加,t f 增加。

C 含量也有一个最小值范围0.06%～0.1%。

当Ni 含量为10%～20%,Cr 含量在12%～25%时奥氏体不锈钢氯化物开裂阻力最小。

讨论合金元素的作用往往是复合的,而且与其在合金中存在的状态有关。

图2　p H 值对304不锈钢在NaCl 溶液中开裂所需氯化物含量和温度的影响[19]C ———应力腐蚀;P ———点蚀;S ———污斑;O ———无影响701第25卷　第2期化　工　机　械 1.2.2　显微组织一般说来,存在于奥氏体不锈钢中的δ铁素体可提高钢的抗氯化物开裂的能力[27,28]。

δ铁素体的有利作用,通常归因于其阻碍裂纹贯穿奥氏体基体的扩展,钢中必须含有较高的δ铁素体(如两相不锈钢)。

阳极溶解选择性地在基体内进行,SCC裂纹也在基体组织中形成和发展,遇到第二相时裂纹沿δ/γ相界或绕过第二相发展或停止在第二相前。

另外δ铁素体相提高合金的强度会减缓钝化膜的破裂。

Raghuna、Baselack和Krishnan[29,31]研究了多种奥氏体不锈钢焊缝内δ铁素体(避免热裂纹)含量和分布状况与SCC敏感性的关系:高的铁素体含量增加氯化物SCC敏感性倾向;具有分散的不连续的δ铁素体焊缝比连续的网状δ铁素体结构焊缝具有更高的SCC阻力,焊后热处理能提高SCC抗力。

奥氏体不锈钢的塑性变形导致加工硬化和相变生成α和ε马氏体对其SCC抗力有影响。

Truman[32]认为含有少量马氏体,特别在应力较低的情况下会降低其抗SCC阻力;而含有大量马氏体时抗SCC能力有较大的提高。

Truman同时指出敏化对材料抗氯化物开裂有害。

Lang[32]认为硫化物夹杂与裂纹萌生有关而与扩展无关。

σ相对材料抗氯化物开裂性能影响的研究较少。

1.2.3　材料表面状况和尺寸不同的表面精度往往影响材料氯化物开裂的孕育期,由于局部加工硬化、马氏体相变和残余应力等造成的表面粗糙加重氯化物开裂的敏感性。

一般奥氏体不锈钢氯化物开裂分为3个阶段:形核期、扩展期和断裂。

Nishimura[34]研究了不同304不锈钢试样尺寸对SCC的影响,断裂时间t f随试样宽度的增加而增加,但与第2阶段扩展速率i ss无关。

1.3　力学因素从如图3所示的σ2t f曲线上可知,减小外加的应力将增加材料的断裂时间,在低应力时可能存在一个极限应力σcr,Spahn[35]曾测定347不锈钢极限应力为160MPa。

Lefakis和Speidel[36,37]等利用线弹性断裂力学研究SCC认为304不锈钢存在一个门槛应力强度应子K ISSC,并认为低强度的奥氏体不锈钢K ISSC测量要满足:K ISSC相当低使得试样厚度足够小;裂纹不出现宏观的分支。

减小应力可提高材料抗氯化物开裂的能力,但应力是一个难控制的参量。

存在残余应力时,仅用减少设计应力将是无济于事。

退火可以消除残余应力,改善抗氯化物开裂性能,应综合权衡敏化作用。

目前还可用喷丸和锤击法改善受力状况,也取得较好的效果。

图3　外加应力与断裂时间的关系[20]在154℃沸腾42%MgCl2中2　氯化物开裂敏感性研究方法及腐蚀体系2.1　评定方法氯化物开裂敏感性研究方法主要有恒应变法、恒载荷法、慢应变速率法和应变电极法,这些方法各有优缺点。

恒应变法,其试样有(ASTM G30272)U型、C型和弯梁型等,试验比较简单且可成批操作,但应力值较难确定,裂纹引起松驰可能造成扩展停止,尚须借助金相显微观察分析而且确定裂纹初始出现时刻较困难。

恒载荷法可精确测出最初应力801 化　工　机　械 1998年值,但裂纹产生和扩展造成有效面积减小,实际应力不断增大。

恒应变和应力法均通过测试出现裂纹和断裂时间来评定SCC敏感性。

Hoar和G alvele[38,39]等提出应变电极法,采用高的应变速率(10-3s-1),通过测定恒电位下在无应变和有应变时腐蚀电流i s、i b,以i b/i s比值来度量SCC敏感性,此法可用以评定几种合金SCC敏感性而且时间短。

首先由Parkins[40]等提出的慢应变速率法(SS2 R T)是用固定且缓慢的应变速度拉伸试件至断裂,应变率一般在10-4～10-8s-1,SSR T 通过对试样加应变至断裂,根据其力学性能和应力2应变所围面积的变化或断裂时间来断定SCC敏感性,不存在U型试样在试验1 000h后没开裂而延长时间可能出现断裂的问题。

最近Beavers[4]提出SSR T存在一些反常现象,如SSR T测试无SCC敏感性而实际却出现SCC开裂。

经过大量事实分析认为[42],这些反常与测试的材料、环境体系的电位、SCC的形核期时间以及应变速率有关,实验时应该正确选择。

2.2　腐蚀体系最常用的腐蚀体系是ASTM G35273中规定的42%MgCl2沸腾溶液(155±1℃),这是一种较苛刻的试验条件,若长期暴露无开裂的奥氏体不锈钢在实际使用中一般不出现氯化物开裂。

但根据不同的研究目的,如评定材料的SCC敏感性、研究SCC机理、环境影响因素、实际工况SCC敏感性等,腐蚀体系可用NaCl、H2SO4+NaCl、HCl+NaCl、HCl[42,43]等,但应注意所选体系的p H值、温度和浓度的范围。

3　氯化物开裂工程评价参数3.1　临界应力σcr与门槛应力腐蚀强度因子K ISSC测量Cl-离子介质环境中带预制裂缝试样的应力强度因子K,存在一个临界值K ISSC,当K<K ISSC时不产生SCC;反之一定时间后,裂缝扩展至断裂。

K ISSC是表示材料抗破裂的重要参数。