耐氯離子換熱器選材

1、耐氯離子換熱器選材作者：日期:油田污水換熱器選材參考三、選材參考因素4.熱導(dǎo)率4.抗腐蝕性能6.腐蝕極其特點(diǎn)6.腐蝕分類6.腐蝕評(píng)價(jià)方法8.幾種合金的耐 Cl 腐蝕性能 9四、結(jié)論1.9五、原材料參考價(jià)格20重點(diǎn)內(nèi)容：1、各種金屬及合金的熱導(dǎo)率數(shù)據(jù)。2、腐蝕的基礎(chǔ)知識(shí)。3、耐氯離子腐蝕性能優(yōu)異的金屬及合金，并重點(diǎn)介紹了雙相鋼220 5、25 0 7和 銅鍥合金B(yǎng) 10、B3 0的耐蝕性能。結(jié)論：1、B10、B30應(yīng)用于此項(xiàng)目需注意控制水體含沙量和流速，以防沖刷腐蝕，B10的設(shè)計(jì)沖刷流速不得超過1. 5 m/ s ; B1 0的設(shè)計(jì)沖刷流速不得超過3 m/s。2、雙相鋼的耐蝕性能優(yōu)于銅鍥合金。2

2、 205在此項(xiàng)目中,當(dāng)冷凝器溫度超過30c 時(shí)，有發(fā)生縫隙腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，需破壞產(chǎn)生晶間縫隙的條件。250 7完全可以滿 足此項(xiàng)目的耐蝕性要求。選材參考因素因項(xiàng)目主要是為污水源熱泵的蒸發(fā)器和冷凝器選擇合適的材料， 因此主要的 參考因素為材質(zhì)的 傳熱性能、耐腐蝕能力和成本。由工藝參數(shù)里分離出口和 15 0 0處理機(jī)出口的水質(zhì)報(bào)告我們可以得出如下信息：1、 蒸發(fā)器的工作溫度為9. 6-36C ,冷凝器的工作溫度為3 6-46 C,基本在低溫范圍運(yùn)行；2、 回注污水和摻輸水的水體類型為碳酸氫鈉型，水體的PH值為6.8左右，屬于中性水體；3、 水體中C 1 一含量達(dá)到1 0 0 0 1 100m g /L

3、,其他腐蝕性 離子，如SO4一濃度較小，蒸發(fā)器和冷凝器主要需應(yīng)對(duì)較高濃度 C的 腐蝕。依據(jù)這些信息，我們首先分析各種換熱器材料的傳熱性能。熱導(dǎo)率材料的熱導(dǎo)率是表征材料傳熱性能的重要指標(biāo)， 是指在穩(wěn)定傳熱條件下，1m 厚的材料，兩側(cè)表面的溫差為1度(K,C),在1秒內(nèi)，通過1平方米面積傳遞的熱 量，單位為瓦/米度(W/m-K,此處的K可用C代替)。熱導(dǎo)率是表征材料傳 熱性能好壞的標(biāo)志，熱導(dǎo)率越大，材料的導(dǎo)熱性能越好。熱導(dǎo)率與材料的組成結(jié) 構(gòu)、密度、含水率、溫度等因素有關(guān)。非晶體結(jié)構(gòu)、密度較低的材料，熱導(dǎo)率較 小。材料的含水率、溫度較低時(shí)，熱導(dǎo)率較小。對(duì)換熱器而言，選用熱導(dǎo)率大的材料能顯著減小換熱

4、設(shè)備的體積和用量，節(jié)約 材料成本和操作費(fèi)用。大部分換熱器的材料均采用金屬和合金，因?yàn)榻饘俚臒釋?dǎo)率較高，同時(shí)金屬材料擁有優(yōu)異的力學(xué)性能，能適應(yīng)各種惡劣環(huán)境的需要。下表 列出幾種換熱器常用的金屬和合金材料的熱導(dǎo)率，以供參考。表4:換熱器常用金屬和合金材料熱導(dǎo)率化學(xué)式材料名稱導(dǎo)熱系數(shù)合金成分材料名稱導(dǎo)熱系數(shù)W/mKW/mKAg銀42971Cu-8 Zn-1Sn錫黃銅1 1 1Cu銅40 17 6 C u- 2 2Z n - 2 Al鋁黃銅1 00Au金31770 C u-3 0 Z n黃銅9 9A 1鋁23 785Cu-15Zn紅黃銅1 5 9Mg鎂1481 C r-0.5 Mo銘鋁合金4 2N i

5、鍥902. 25Cr0. 5 Mo銘鋁合金3 8Fe鐵805Cr-0. 5Mo銘鋁合金35Sn錫6 71 2 Cr-1Mo銘鋁合金28Pb鉛3 4 .89 0 Cu-1 0 Ni銅銀合金7 1Ti鈦14.6370Cu - 3 0N i銅銀合金29合金成分材料名稱導(dǎo)熱系數(shù)1 7 Cr- 1 2Ni -2Mo不銹鋼31616W/mK18Cr- 8 Ni不銹鋼3041 6碳鋼45英科耐爾19聚丙烯0.1 - 0.22蒙乃爾26出處：錯(cuò)誤!未定義書簽。從表4可以看出，常用材料中銀的熱導(dǎo)率最高，僅次于銀的為金、銅和鋁。 碳鋼的熱導(dǎo)率較低，但取材方便，因此得到了廣泛的應(yīng)用。另外，很多換熱器采 用不銹鋼和合

6、金材料制備，除含銅量較高的合金熱導(dǎo)率較高之外， 不銹鋼和合金 材料的熱導(dǎo)率大部分在15-50 W/mK,但不銹鋼和合金在力學(xué)性能和防腐蝕性能 方面比純金屬擁有無法比擬的優(yōu)勢(shì)，因此不銹鋼和合金在換熱器的應(yīng)用中也有非 常廣泛的應(yīng)用。此項(xiàng)目因?yàn)樵诤新入x子腐蝕的環(huán)境中，材料的耐蝕性能顯得尤其重要。 目標(biāo)合金的熱導(dǎo)率在10-80 W/mK,相比系統(tǒng)的熱阻，合金材料的熱導(dǎo)率不構(gòu) 成關(guān)鍵的影響因素，下面以傳熱的基本公式加以說明。系統(tǒng)傳熱的計(jì)算公式為：116=十 一 +K a 入11+ R1 + R2 %式中，a 1:管程流體傳熱系數(shù)；a2：殼程流體傳熱系數(shù)；5一：XR 1:管程流體污垢熱阻；R2：殼程流體

7、污垢熱阻；管殼程流體分別為回注污水和氟利昂流體的傳熱阻力，（水在2 0c的熱導(dǎo)率0.，相比于回注污水的污垢熱阻、管殼程59 9W/mK, R 2 2在2c也液態(tài)的熱導(dǎo)率為0 .09 56W/mK）管壁熱導(dǎo)率在1 0-80 W/mK時(shí)產(chǎn)生的管壁熱阻，對(duì)總傳熱 系數(shù)K值影響有限?？垢g性能腐蝕極其特點(diǎn)金屬腐蝕是指金屬材料由于受到周圍介質(zhì)的作用而發(fā)生狀態(tài)的變化， 轉(zhuǎn)變成 新相，從而遭受破壞。金屬的腐蝕是一個(gè)熱力學(xué)自發(fā)的過程 ，而且最為普遍，因此 金屬腐蝕也就成為腐蝕科學(xué)研究的主要對(duì)象。金屬材質(zhì)白換熱器，同樣存在應(yīng)對(duì)腐蝕的問題，金屬換熱器的腐蝕不僅會(huì)影 響換熱器的傳熱效果，更嚴(yán)重的會(huì)引起巨大的經(jīng)濟(jì)損失

8、和安全事故。因此選擇在 工作環(huán)境中具有耐蝕性高的材質(zhì)對(duì)換熱器來講尤為重要。 要給換熱器選擇合適的 材質(zhì)以對(duì)抗腐蝕，我們必須對(duì)金屬的腐蝕有深入的了解。金屬腐蝕指金屬在一定的環(huán)境條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，演變?yōu)榻饘俚幕蠎B(tài)的 過程。該過程由三個(gè)子過程構(gòu)成：(1)腐蝕介質(zhì)的遷移過程，該過程通過對(duì)流作用和擴(kuò)散作用完成。(2)相界面上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物的過程。(3)腐蝕產(chǎn)物的遷移或積累，即腐蝕產(chǎn)物從相界遷移到介質(zhì)或在金屬表面上 形成覆蓋膜。止匕外，腐蝕過程還受離解、水解、吸附和溶劑化作用等其他過程的影響。腐 蝕過程一般發(fā)生在界面上，所以它具有兩個(gè)特點(diǎn)：(1)因腐蝕造成的破壞一般先從金屬表面開始引發(fā)，然

9、后伴隨著腐蝕加劇，腐 蝕破壞逐漸蔓延到金屬材料的內(nèi)部，有可能造成金屬物理化學(xué)性質(zhì)的改變和金屬 組成的改變。(2)因腐蝕從表面開始，所以金屬的表面狀態(tài)對(duì)腐蝕的進(jìn)行有顯著的影響。例如，金屬表面上的氧化膜或其他鈍化膜以及涂層等都會(huì)改變金屬表面狀態(tài)，故在腐蝕過程中，這一保護(hù)層的化學(xué)組分、形貌結(jié)構(gòu)狀態(tài)以及孔徑、孔率等因素對(duì) 腐蝕的進(jìn)行影響很大。腐蝕分類金屬腐蝕的現(xiàn)象和機(jī)理比較復(fù)雜，因此金屬腐蝕有很多分類方法，按照腐蝕環(huán) 境分，可分為化學(xué)介質(zhì)腐蝕、大氣腐蝕、海水腐蝕和土壤腐蝕等。按照腐蝕溫度， 將腐蝕分為常溫腐蝕和高溫腐蝕。根據(jù)金屬被破壞的特征，可把腐蝕分為全面腐 蝕和局部腐蝕。最常用的就是按照腐蝕過程分

10、，將腐蝕分為物理腐蝕、化學(xué)腐蝕 和電化學(xué)腐蝕。物理腐蝕是指金屬由于單純的物理溶解作用所引起的破壞。許多金屬在高溫 熔鹽、溶堿及液態(tài)金屬中可發(fā)生物理腐蝕。例如用來盛放熔融鋅的鋼容器，由于鐵被液態(tài)鋅所溶解，故鋼容器逐漸變薄了?；瘜W(xué)腐蝕是指金屬表面與非電解質(zhì)直接發(fā)生鈍化學(xué)作用而引起的破壞。其反應(yīng)歷程的特點(diǎn)為在一定條件下，非電解質(zhì)中的氧化劑直接與金屬表面的原子互相 作用而形成的腐蝕產(chǎn)物，即氧化還原反應(yīng)是在反應(yīng)粒子互相作用的瞬間與碰撞的 那一個(gè)反應(yīng)點(diǎn)上完成的。這樣，在化學(xué)腐蝕過程中，電子傳遞是在金屬與氧化劑 之間直接進(jìn)行的，因而沒有電流產(chǎn)生。電化學(xué)腐蝕是指金屬表面與離子導(dǎo)電的介質(zhì)因發(fā)生電化學(xué)作用而產(chǎn)生的

11、破 壞。任何一種按電化學(xué)機(jī)理進(jìn)行的腐蝕反應(yīng)至少包含一個(gè)陽極反應(yīng)和一個(gè)陰極反 應(yīng)，并以流過金屬內(nèi)部的電子流和介質(zhì)中的離子流聯(lián)系在一起。陽極反應(yīng)是金屬離子從金屬轉(zhuǎn)移到介質(zhì)中和放出電子的過程 ，即陽極氧化過程。相對(duì)應(yīng)的陰極反 應(yīng)便是介質(zhì)中氧化劑組分吸收來自陽極的電子的還原過程。與化學(xué)腐蝕不同，電化學(xué)腐蝕的特點(diǎn)在于它的腐蝕歷程可分為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立并且可同時(shí)進(jìn)行的過程電化學(xué)腐蝕比較常見，金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕種類按其腐蝕形態(tài)分 ，可以 分為均勻腐蝕（或叫全表面腐蝕）和局部腐蝕兩大類，局部腐蝕又可分為如下幾種：一、孔狀腐蝕。在金屬表面的極為局部的區(qū)域被腐蝕成小孔， 孔蝕直徑可大 可小，但大多數(shù)情況下都比較

12、小。有些蝕孔孤立存在 ，有些緊湊在一起。在孔蝕 上部往往都有腐蝕產(chǎn)物存留。一般孔蝕直徑小于或等于孔蝕深度。嚴(yán)重情況下可 使板材穿通?？谞罡g也叫點(diǎn)狀腐蝕。二、品間腐蝕。金屬腐蝕沿著晶界進(jìn)行，使晶粒之間失去結(jié)合力，金屬大為 下降，甚至喪失。這是一種危害性很大的腐蝕類型，因?yàn)楫a(chǎn)生了晶間腐蝕后，用肉眼在表面往往不易覺察到。三、剝層腐蝕。金屬在腐蝕介質(zhì)中腐蝕沿著與表面平行的界面進(jìn)行。 由于腐 蝕產(chǎn)物的體積大于原金屬體積而使晶粒翹起、 起層或成片狀從金屬表面脫落。這 類腐蝕一般發(fā)生在型材或板材表面。四、選擇腐蝕。多元合金在腐蝕介質(zhì)中較活潑的組分優(yōu)先溶解的一種腐蝕類 型，如黃銅脫鋅等。五、縫隙腐蝕。金屬在

13、腐蝕性介質(zhì)中起表面或因怫接、焊接、螺紋連接、與 非金屬連接，或因表面落有灰塵、砂粒等固體物質(zhì)時(shí)，由于接觸面間的縫隙內(nèi)存 在電解質(zhì)溶液而產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象。六、電偶腐蝕。在電解質(zhì)溶液中，當(dāng)兩種金屬或合金互相接觸時(shí)，使電位較 負(fù)的金屬腐蝕速度較未接觸另一電位較正的金屬時(shí)腐蝕速度加快的一類腐蝕。七、應(yīng)力腐蝕。金屬（一般為高強(qiáng)度合金）在拉應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下， 使金屬材料發(fā)生腐蝕性破裂。八、腐蝕疲勞。金屬材料在交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下的一種腐蝕。另外，還有像沖刷腐蝕，空泡腐蝕，絲狀腐蝕，磨蝕等。腐蝕評(píng)價(jià)方法測(cè)試金屬和合金耐氯離子腐蝕的方法主要有失重法、觀察法和電化學(xué)方法。失重法是評(píng)價(jià)材料耐蝕性能最

14、基本、 最準(zhǔn)確、最可靠的方法，通過比較材料 在腐蝕前后重量的變化，計(jì)算腐蝕速率。表觀觀察法又可分為宏觀觀察和顯微觀察。 宏觀觀察主要是通過肉眼對(duì)材料 腐蝕前后的形貌做直觀的比較分析，并根據(jù)腐蝕產(chǎn)物在材料表面的形態(tài)、分布以 及致密性和附著性做出判斷，顯微觀察主要是借助掃描電鏡S EM、XRD、電子 探針等實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)腐蝕產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)和相成分做進(jìn)一步分析，從而獲得腐蝕發(fā)生的微觀特征并對(duì)腐蝕動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析。電化學(xué)測(cè)試法是一種能夠迅速、準(zhǔn)確的利用電化學(xué)方法對(duì)材料腐蝕特性做出 評(píng)價(jià)的分析測(cè)試方法。從本質(zhì)上講金屬的腐蝕過程大多數(shù)為電化學(xué)過程，因此電化學(xué)測(cè)試在金屬材料腐蝕行為研究中的應(yīng)用較為廣泛。極化曲線現(xiàn)

15、在已成為評(píng)價(jià) 金屬耐蝕性的重要工具。00 12鈍態(tài)金屬的陰極極化曲線與陽極板化曲線牘刀 Fig.2 Cathodic polarization curve and anodic polarization curve of pa$shfe metals在極化曲線測(cè)量中，對(duì)于鈍態(tài)金屬通常采用控制電位的方法，測(cè)量不同極化 值時(shí)外測(cè)電流密度的穩(wěn)定值，從而獲得穩(wěn)態(tài)的E-I曲線，即極化曲線。通過極化曲線，我們可以獲得腐蝕過程中有關(guān)電極陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)的Tafel斜率、電極表面去極化劑的極限擴(kuò)散電流密度等動(dòng)力學(xué)參數(shù)以及電極反應(yīng)的自腐蝕電位 等熱力學(xué)參數(shù)。圖1.2為鈍態(tài)金屬的極化曲線，對(duì)于不繡鋼而言，由于其

16、一般是在鈍化狀態(tài)下使用，因此在通過極化曲線去評(píng)價(jià)其耐蝕性能時(shí)，通常會(huì)比較擊破電位 Epit和維鈍電流Ip的大小，擊破電位越高，維鈍電流越小，其耐蝕性越好。在評(píng)價(jià)不繡鋼的耐蝕性能時(shí)經(jīng)常還會(huì)用到另一個(gè)電化學(xué)參數(shù)，保護(hù)電位Ep。保護(hù)電位Ep是通過循環(huán)極化曲線測(cè)量而獲得的， 用來表征不繡鋼在發(fā)生點(diǎn)蝕后 的再鈍化能力。循環(huán)極化曲線測(cè)量一般是在動(dòng)電位掃描過程中，待掃描電位超過點(diǎn)蝕電位Epi t并且電流密度達(dá)到某一設(shè)定值后，電位開始逆向掃描，從而獲得兩條動(dòng)電位極 化曲線，即循環(huán)極化曲線。在順向掃描時(shí)，隨著電位的升高，在達(dá)到不銹鋼的點(diǎn) 蝕電位Ep7后,不銹鋼表面開始發(fā)生點(diǎn)蝕，這時(shí)開始逆向掃描，隨著電位降低，電

17、位降至點(diǎn)蝕電位Epit后，孔內(nèi)金屬應(yīng)該會(huì)發(fā)生再鈍化，并且由于點(diǎn)蝕形成后，點(diǎn) 蝕坑內(nèi)溶液的成分發(fā)生變化，相應(yīng)的點(diǎn)蝕電位Epit要比原來的點(diǎn)蝕電位Epit低。這 樣，逆向掃描曲線與順向掃描曲線會(huì)相交于一點(diǎn)，并形成一個(gè)封閉的滯后環(huán)，我們把這一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電位值叫做點(diǎn)蝕的保護(hù)電位。在相同條件下評(píng)價(jià)不同鈍態(tài)金屬 的耐蝕性時(shí)，保護(hù)電位越高，其再純化能力越高，腐蝕抗力越大。幾種合金的耐C腐蝕性能眾多研究者的的實(shí)踐研究表明，氯離子的對(duì)金屬和金屬合金的腐蝕主要是點(diǎn) 狀腐蝕、縫隙腐蝕，銅和銅合金還存在比較嚴(yán)重的沖刷腐蝕?，F(xiàn)階段耐氯離子腐 蝕較好的金屬及合金有哈氏合金 (Hastel loy a ll o y )、英科

18、耐爾(I nco n el Alloy)、因科洛伊合金(Incoloy A 1 loy)、蒙乃爾合金(Monel All o y )、超級(jí) 不銹鋼(如2 5 4SMo、904 L等)、各類雙相不銹鋼(如2205、25 0 7等)銅鍥 合金(B 10、B30)等。經(jīng)查詢金屬腐蝕手冊(cè)、腐蝕數(shù)據(jù)與選材手冊(cè)和一些相關(guān)的論文、合 金提供商資料，對(duì)各類金屬耐氯離子腐蝕的性能的定性描述，統(tǒng)計(jì)如下：表5 :合金氯離子腐蝕性能合金材料耐氯離子腐蝕性能Has telloy適用于各種含有氧化和還原性介質(zhì)的化學(xué)流程工業(yè)，該合金 對(duì)高濃度的氯化鹽溶液具有顯著的耐腐蝕性Incone 1在氯化物介質(zhì)中具有出色的抗點(diǎn)蝕、縫隙

19、腐蝕、品間腐蝕和 侵蝕的性能。具有很好的耐無機(jī)酸腐蝕性，如硝酸、磷酸、 硫酸、鹽酸等，在局溫時(shí)耐蝕性能優(yōu)異，在局濃度氯氣腐蝕。Incolo y在氧化和還原環(huán)境卜都具有抗酸和堿金屬腐蝕性能，高鍥成 份使合金具有有效的抗應(yīng)力腐蝕開裂性。 在各種介質(zhì)中的耐 腐蝕性都很好，如硫酸、磷酸、硝酸和有機(jī)酸，堿金屬如氫 氧化鈉、氫氧化鉀和鹽酸溶液。Monel一種銅鍥合金耐蝕性優(yōu)良，在各種媒介中具有良好的耐腐蝕 性,在咸水或海水具有優(yōu)良的抗孔蝕、應(yīng)力腐蝕能力，尤其 是耐氫氟酸和抗鹽酸。超級(jí)不銹鋼904L高鍥含量，降低了在麻坑和縫隙處的腐蝕速度，在氯化物溶 液，濃縮的氫氧化物溶液和富硫化氫的環(huán)境中，具有很高的 抗

20、應(yīng)力腐蝕破裂能力。雙相鋼2 2 05對(duì)點(diǎn)腐蝕及隙腐蝕具有很強(qiáng)的抵抗能力，不銹鋼的雙相微觀 結(jié)構(gòu)有助于提高不銹鋼的抗應(yīng)力腐蝕龜裂能力。用于煉油， 化肥，造紙，石油，化工等耐海水耐高溫濃硝酸等的熱交換 器和冷淋器。雙相鋼2 507極好的抗點(diǎn)腐蝕,縫隙腐蝕和均勻腐蝕的能力，應(yīng)用于石油 和天然氣工業(yè)；海上石破天油平臺(tái)(熱交換器管，水處理和 供水系統(tǒng)，消防系統(tǒng)，噴水系統(tǒng)，穩(wěn)水系統(tǒng)；石油化工設(shè)備； 脫鹽(淡化)設(shè)備等銅鍥合金強(qiáng)度高，抗腐蝕特別是抗流動(dòng)海水腐蝕的能力可明顯提高由表5可知，以上各類合金均具有優(yōu)良的耐氯離子腐蝕能力，但各合金應(yīng)用 環(huán)境更有針對(duì)性。此項(xiàng)目中，氯離子的濃度低于1100mg兒 低于海水

21、氯離子濃度的十分之一，而銅鍥合金和雙相不銹鋼廣泛應(yīng)用于海水換熱器和水處理的工藝中，因此初步判斷銅鍥合金和雙相不銹鋼也適用于此項(xiàng)目。而哈氏合金 (Hast 6 110y alloy)、英科耐爾(Inconel Alloy)、因科洛伊合金(I n coloy Al loy)、蒙乃爾合金(Monel Alloy)、超級(jí)不銹鋼(如254s Mo、904 L等)、雖然具有優(yōu)異的耐蝕能力，但是其高昂的價(jià)格，阻礙了他們?cè)诠I(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng) 用，在此項(xiàng)目中，依然難以承受這些類合金的價(jià)格，因此我們將目光定位在雙相不銹鋼22 05、25 07以及銅鍥合金B(yǎng) 10、B3 0。因?yàn)槁入x子腐蝕原因的復(fù)雜性，我們無法從各

22、標(biāo)準(zhǔn)和防腐手冊(cè)中查詢到與此項(xiàng)目相關(guān)的腐蝕數(shù)據(jù)。最新版的工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范GB50O50-2007也明確表示，許多著作和研究都對(duì)氯離子的腐蝕機(jī)理作了定性分析，但是要 從定量分析確定氯離子指標(biāo)，目前還是不可能的，因?yàn)闋可娴囊蛩貤l件太多。因此本報(bào)告主要參照一些類似的研究成果，以為此項(xiàng)目的選材提供參考。通過多方查閱，本報(bào)告搜集了 2205、25 0 7、B1 0、B30在3 0c，濃度為3 .5% 的NaC l溶液中極化曲線，通過比較各合金的點(diǎn)蝕電位，確定在同濃度的氯離子 環(huán)境下，四種合金的耐氯離子腐蝕能力。點(diǎn)蝕電位越高，耐蝕性越好。.8*3 Q,a.6閏二 11110000-0.4-o.e-

23、 ,一 - v- V. E-1N 1E-1 口 ： E4 1E-6i/(A7ctna)O.D130圖3. 12205 DSS在3.5% NaC l溶液中的循環(huán)極化曲線（220 5雙相不銹鋼的點(diǎn)蝕及再鈍化行為 一王?。〤un ent D ei; nty lag i/ A- cm'圖4.3不同固溶態(tài)的DSS2507于3.5%NaCl溶液中的動(dòng)電位極化曲線（ 2 5 0 7雙相不銹鋼組織與腐蝕性能的研究申小蘭）B | 111| | " uI| ! ! I II II I k 11 *JI n II KI | 11lh?7 IRT 1E-50.01lg( J / (A Gif)工(：

24、a極化曲線B1 0在不同C 1 -含量海水中的動(dòng)電位極化曲線（環(huán)境因素對(duì)B 1 0銅銀合金耐蝕性的影響 .孫婷婷）圖3.31 B30試樣在不問濃度NaCl溶液中的極化曲線（B30銅銀合金在海水中的腐蝕電化學(xué)性能研究遲長云）因?yàn)椴讳P鋼和銅鍥合金屬于不同的體系， 而腐蝕的因素又設(shè)計(jì)到很多，因此 不能用一個(gè)指標(biāo)來衡量兩種合金的耐腐蝕能力，但我們可以分別比較他們的點(diǎn)蝕 電位和自腐蝕電位來判斷他們的腐蝕傾向。從以上圖中可以看出，2 205的點(diǎn)蝕電位約為1 .19 V, 2507的點(diǎn)蝕電位約為1.25V,2507的點(diǎn)蝕電位比2205的點(diǎn)蝕 電位高，表明25 0 7的耐蝕能力比2205強(qiáng)。同時(shí)我們看到B10

25、的自腐蝕電位約 為一0.25V, B 30的自腐蝕電位約為一0.19V.因此可得，在3 0C, 3 .5%的NaC 1溶液中，耐蝕能力2 50 7>2205, B30>B10。除了比較四種材料的耐蝕性能外，我們還需要盡可能的了解四種合金的具體 腐蝕數(shù)據(jù)用來參考。圖4常用不銹鋼縫隙腐蝕與溫度及氯離子濃度的關(guān)系（膜法海水淡化系統(tǒng)材質(zhì)選擇研究 _范曉鵬）因?yàn)闆]有類似條件下的數(shù)據(jù)，我們查找了一些其他的數(shù)據(jù)。先了解范曉鵬對(duì) 各種不銹鋼在海水中的應(yīng)用研究。從以下圖3、圖 4顯示在不同Cl濃度時(shí)， 各種不銹鋼產(chǎn)生點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的發(fā)生溫度。從圖中我們可以看出在相同溫度 下,2507比22 05的耐

26、蝕性強(qiáng)，能夠承受的氯離子濃度更高。在C 1-濃度為1100 mg/1時(shí)，220 5在100c內(nèi)沒有點(diǎn)蝕的風(fēng)險(xiǎn)，但卻有產(chǎn)生縫隙腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，在此濃度下，2205的縫隙腐蝕溫度約為32C;當(dāng)C 1-濃度為110 0 mg/l時(shí),2 507在1 0 0C均不會(huì)發(fā)生點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕。止匕外，王文明曾研究了氯離子濃度 25- 2 5 0 g/1 ,160c條件下2 2 0 5和2 507的耐腐蝕性能，相關(guān)的實(shí)驗(yàn)條件和結(jié)果如下：表I試監(jiān)條件及參數(shù)試驗(yàn)壓5分壓CQ分強(qiáng)Cl-溫度競(jìng)速pH試驗(yàn)時(shí)間編號(hào) M因MP且 名L?一k*o2.66J2507( UN33275016033. 5168 A圖？ Cl質(zhì)量濃度對(duì)雙相

27、鋼局部腐蝕速率的影響（C 1 _濃度對(duì)雙相鋼和銀基合金腐蝕速率的影響_王文明）我們知道，溫度和硫離子對(duì)材料的耐腐蝕性能有極大的影響 ，王文明設(shè)置的 實(shí)驗(yàn)條件可以說極其苛刻，H 2 s和CO2的分壓都很高，而且溫度在1 6 0C,在 氯離子濃度2 5 g/1時(shí)，2 205的動(dòng)態(tài)均勻腐蝕速率為0.0635mm/a。但此實(shí) 驗(yàn)也進(jìn)一步證明了 2 507的耐腐蝕能力比22 0 5高，且22 0 5在有潛在利用的可 能。楊貴榮研究了 2 2 05雙相不銹鋼在不同C含量的飽和H2S/CO2溶液中腐蝕 速率結(jié)果表明：隨著溫度與 C 1 一濃度的變化，腐蝕速率發(fā)生變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)在C 1 濃度為（57-100）X

28、 1 0 6時(shí)，pH = 4時(shí),C為170X 106,溫度50c時(shí)的腐蝕速 率最大,pH=6時(shí),Cl-為1 70X 10 6,溫度80c時(shí)的腐蝕速率最大，其最大腐蝕速 率不超過0. 0 04mm/a ;( I IkHJtCfJ I"一 E 二 d±L:二T* 二 £二40024000200001601101O.OOT)1 .'160Q 4080120160( I tucikni It)'圖15 0c時(shí)2 205的腐蝕速率圖1顯示了 p H=6時(shí)，氯離子濃度為010 0 X 10-6時(shí)，腐蝕速率逐漸降低 當(dāng)氯離子濃度升高到170X 1 0-6時(shí)腐蝕速

29、率緩慢增加。但腐蝕速率未超過 0.0025mm/a；（22 0 5雙相不銹鋼在不同 C含飽和H2S/C O 2溶液中的腐蝕行為_楊貴榮）銅鍥合金因?yàn)楸旧韺儆诙栊越饘?，因此耐蝕性較好，被廣泛應(yīng)用于海水換熱器和艦船換熱器中，尤其對(duì)氯離子的耐蝕能力有優(yōu)異的表現(xiàn)。同樣，銅鍥合金在特定的氯離子濃度條件下的數(shù)據(jù)缺乏。因此 的耐蝕性能以供參考。，選取一些相近環(huán)境條件下，銅鍥合金Fig.l Conosig rate far 11 2 B 4 years eKpcure of till 0 (Cw Ni = 90： 10) tubes m Qingchop Zbcxdun. Xiamen and YulinFi

30、(* 2 Corroeion rate for 1.4/ 8 yeaxs exposure ofBIO (Cu J Ni 90 ： 10) pht« in Qingr!吟 Zhoushant Xiamen and YulinFxFwriiniml Prtx'tMRtioni statesAveripeTable 4 Pitting depth thta of H10(Cit； Ni = 90； 10) material cxposstd in sea walerTuhwTubes0 140.070 15 仇0吊0,190.1E0.120.12Q.ll0.420,20150.3

31、40.250.210.350.27ZSftuSllnnPlate0 07a oh0.070.050. IS0.15(J. 14fl. 12XiunenTubesPlotw一,0,lfl0,370.160.56Tuba0.B0.360.190.530.71i uJin0.160. 15d640,251.25Deepest2a4a1.2dla(國產(chǎn)B 10銅銀合金海水腐蝕行為研究林樂耘)林樂耕教授研究了國產(chǎn)B 1 0銅鍥合金在海水腐蝕中耐蝕性能。圖1、圖 2 分別表示B 1 0管材和板材在不同海域的全浸試驗(yàn)中，一年、兩年、四年、八年的 平均年腐蝕速率。表4表示B 10管材和板材在不同海域的全浸試驗(yàn)

32、中，一年、兩 年、四年、八年的平均年腐蝕速率數(shù)據(jù)。從圖和表我們可以看出，B1 0管材的年均腐蝕速率均低于0 .03m m/a,且隨著時(shí)間的增長，年腐蝕速率越來越低。同 時(shí)，根據(jù)國外的工作，B 10在1 0 30C海水溫度范圍內(nèi)，海水的腐蝕速度無明顯差 異，溫度再升高(至5 0 C ),腐蝕速度會(huì)因成膜致密而有所下降。(Ijsseling F P , Droleng a L J P, Kolster B H. Influence of temperature on co r ros i o n produc t film f orma t ion on CuNi 1 0 Fe i n the l

33、ow temp erature r a ge, I-Corr osion r a te as a f unct i on 0ftempera ture i n well aer ated sea water . J Br. Cor rosion J., 1 982,17(4): 16216 7.)沈宏對(duì)艦船海水管系的選材也做了相關(guān)的研究,B 10是優(yōu)秀的耐海水腐蝕材料，但當(dāng)流速過高時(shí)，B10的耐蝕性大大降低。因此英國艦船輪機(jī)規(guī)范提出了 B10最大流速的限制值，如下表4所示。在相同海水流速條件下，彎管的腐蝕損 耗比直管增加3 0 %左右，三通比直管腐蝕損耗增加一倍左右。表4 H1,停犧管允詳設(shè)計(jì)

34、品大流速值管內(nèi)將I jHind中512.7191工431,笈施150.fi允許捕if(nt/ G0.9L 211.521. K2L972.122.2K2.432 73同時(shí)他也比較了 316L、雙相不銹鋼和B 10在海水中的耐腐蝕性能。在一定 的介質(zhì)中，金屬發(fā)生點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的傾向可由擊穿電位E b和保護(hù)電位E p表 征。對(duì)金屬而言，它在某種溶液中的Eb值越高，則氯離子穿透越困難，材料的耐點(diǎn)蝕性能就越好。Ep值越高，則被破壞的保護(hù)膜再生成的能力越好，材料耐流 動(dòng)海水腐蝕侵蝕的性能越好；Eb值同E p值之差越小，則表征該金屬在此條件下 的耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕性能越好。3 1 6L、H DR和B10的試

35、驗(yàn)見下表8。鋼種3%NaCl 25t具有人造縫隙a 5% HCH- I 4、機(jī)251cEhEpEbEp316LHDR+ 2fl050-180-210+ 1050+ 950+ 960+ 850E1U157./注；由于保護(hù)膜被破壞，又不能自修莫，無法測(cè)得 B10的Ep值.（艦船海水管系選材及防腐對(duì)策沈宏）1 I1 IL I1»1 I1,024 e 810V/m s圖3 17六種常地的管系材料沖刷腐曲速率血流速的變化曲線（B 3 0銅銀合金在海水中的腐蝕電化學(xué)性能研究_遲長云）遲長云統(tǒng)計(jì)了六種常見的管系材料在海水中的沖刷腐蝕速率隨流速的變化。從圖中可以看出，幾種管系材料中不銹鋼和鈦合金耐沖

36、刷腐蝕性能最強(qiáng)，在海水流速低于10m/s時(shí)基本無腐蝕失重。B30銅鍥合金在低于5 m/s的海水中，沖刷腐 蝕速率與不銹鋼及鈦合金的性能相當(dāng)，但造價(jià)要遠(yuǎn)低于這兩種材料 ，并且銅鍥合 金有防污性能，因此在海水流速低于 5m /s的條件下,B30材料優(yōu)于不銹鋼和鈦 合金。B30材料的耐海水沖刷腐蝕性能明顯強(qiáng)于其他 3種銅合金,B 1 0銅鍥合 金的沖刷腐蝕速率大于B30,其極限流速在3.5m/s左右。鄭俊濤研究了 B10和B 30的抗沖刷腐蝕性能，在3.5%的NaCl溶液中B 10、 B30的沖刷腐蝕數(shù)據(jù)見下表。速率J abir 2 Ui*1 f'oc rush m j all： of B

37、10 and B3(l dllvr rmsiini laj 2 h,0 h,and 40 h in 3,5% NaCI solutionmni/a流速f h10 h40 hBIORV)BIDRR。RIOB301.5L1060.423LO970.4230.4430J213.51.4450.9701.4350.9670.8020.3024.51.6090.9711.6011,0270.S430.3026.01,7731.0)1.770LOXK0.(X)70317（白銅B10和B 3 0沖刷腐蝕對(duì)比研究_鄭俊濤）從上表數(shù)據(jù)我們可以看出，在相同的氯離子濃度，相同的沖刷速度和時(shí)間的 條件下,B10的腐蝕

38、速率時(shí)B30腐蝕速率的2-3倍，且時(shí)間越長出30的耐蝕性能表 現(xiàn)的越明顯。雙相不銹鋼以耐海水腐蝕和耐氯離子腐蝕著稱，直接對(duì)比雙相不銹鋼和銅鍥 合金的數(shù)據(jù)較少見于中文資料。但有不少例子證明雙相不銹鋼的耐蝕性能優(yōu)于銅 鍥合金。如在鎮(zhèn)海電廠一號(hào)主海水冷凝器上,HDR鋼制成的16根管經(jīng)20年現(xiàn) 場(chǎng)運(yùn)行試驗(yàn)管均無腐蝕泄漏，從端部觀察管子內(nèi)表面沒有腐蝕跡象，抗腐、抗磨均良好。而B10 、B 30管在同樣條件下,在幾次大修中均腐蝕穿孔而被鈦 管全部替換。從相關(guān)資料可以推斷出銅鍥合金和雙相不銹鋼均具有優(yōu)良的耐氯離子腐蝕 能力，但合金是否能適用于特定的工藝環(huán)境，我們還需要參照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)或手冊(cè)， 由于影響腐蝕的因素很多，腐蝕的原理較為復(fù)雜，到目前為止，各國均沒有同意 的腐蝕標(biāo)準(zhǔn)，僅有一些指導(dǎo)性的手冊(cè)，下面