氯離子腐蝕及不銹鋼知識

1、氯離子對熱力機(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金屬腐蝕的機(jī)理,并針對熱力系統(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 扣 o Nuclear Power Station 簡隆新 1 ， 時建華 2（ 1. 中廣核工程有限公司，廣東深圳5

2、18124；2.大亞灣核電運(yùn)營管理有限公司，廣東深圳 518124）簡單介紹了循環(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.

3、It 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 selectio

4、n 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)計流速2.3m/s。反沖洗海水管道設(shè)計采用公稱直徑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 ,為防止

5、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1X10-6。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 號機(jī)管道又發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)。200

6、1 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 0.03%以下），以避免在臨界溫度范圍（430900C ）內(nèi)碳化銘的晶界沉淀， 在焊后提供特別好的耐蝕性。 但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)準(zhǔn)

8、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時更易被腐蝕。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)對其腐蝕發(fā)生及腐蝕速度都有著重要影響。4.2 不銹鋼的耐腐

9、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，12%的鉻有很好的抗氧化性，在高于1000時，17%的鉻也有很好的抗氧化性。當(dāng)金屬含鉻

10、量不夠或某些原因造成不銹鋼晶界出現(xiàn)貧鉻區(qū)的時候，就不能形成有效的保護(hù)性膜。4.3 氯離子對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，平衡便受到破壞，溶解占優(yōu)勢。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2030dm）,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-低

11、濃度氯離子；C-（Wj濃度氯離子圖 1 對于呈現(xiàn)出鈍化性的金屬，氯離子對陽極極化曲線的作用2圖 1 是對含不同濃度氯離子溶液中的不銹鋼試樣采取恒電位法測量的電位與電流關(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，初級鈍化電位也升高，并縮小了鈍化區(qū)范圍。對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)競爭，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其余的

12、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 2030 dm）,這就

13、是亞穩(wěn)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 大。當(dāng)受到促進(jìn)因素影響，蝕核繼續(xù)長大至一定臨界尺寸時（一般孔徑大于30 dm）,金屬表面出現(xiàn)宏觀可見的蝕孔，這個特定點(diǎn)成為孔蝕源。蝕孔一旦形成則加速生長，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受到陰極保護(hù)，可繼續(xù)維持

14、鈍態(tài)?？變?nèi)主要發(fā)生陽極溶解反應(yīng)：Fe- Fe2+2eCr-Cr3+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+2e f 2OH-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)

15、展。隨著腐蝕的進(jìn)行，孔口介質(zhì)的pH 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、流速和時間等，都是影響點(diǎn)腐蝕的主

16、要因素。不銹鋼性質(zhì)的影響因素包括：組分、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

17、奧氏體不銹鋼可以減輕這個問題。鈍化膜是保護(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 =-0.0881g a-Cl 0.108 （V） 4其中，（）b為不銹鋼孔蝕臨界電位，a

18、G的氯離子活度。實(shí)驗(yàn)證明5，隨著溶液pH 值的降低，腐蝕速度逐漸增加，并且在pH 值相同時，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 對腐蝕起著決定性的作用。對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，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 值呈對數(shù)關(guān)系，因此pH 值的微小變化都會對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（H值明顯降

19、低，使孔蝕加速。介質(zhì)處于靜止?fàn)顟B(tài)金屬的孔蝕速度比介質(zhì)處于流動狀態(tài)時為大。介質(zhì)的流速對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，從而減少發(fā)生孔蝕的機(jī)會。點(diǎn)蝕發(fā)生的誘導(dǎo)期一般從幾個月到一年不等，視具體情況不同。6 316L 不銹鋼管道的點(diǎn)腐蝕情況分析對照上述影響，不銹鋼孔蝕的主要因素，對嶺澳一期CFI 系統(tǒng)反沖洗管道的點(diǎn)蝕傾向或加速點(diǎn)蝕的因素分析如下。6.1 材質(zhì)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

20、應(yīng)力腐蝕開裂最為敏感，不具備耐氯離子腐蝕的功能。已經(jīng)證明將不銹鋼的標(biāo)準(zhǔn)級別，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)場焊后無法對焊縫內(nèi)表面做酸洗鈍化處理，其保護(hù)膜相對較差，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0.48mo1/L 氯離子濃度的海水，其對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1X10-6的次氯酸鈉，對氯離子含量的提升可忽略不計。但次氯酸鈉的存在，對提高介質(zhì)含氧量，加快陰極去極化起到了促進(jìn)作用

21、，因此加快了點(diǎn)蝕速度。6.3 溫度和 pH 值環(huán)境溫度和海水整體的pH 值變化不大，對反沖洗管道點(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)af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

22、對反沖洗管道可采取的防護(hù)措施通過分析影響點(diǎn)蝕的因素可以看出，材質(zhì)、介質(zhì)、流速和時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，長期滯流現(xiàn)象的存在也是無法避免的。在對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，

23、但是所需費(fèi)用較昂貴，而且會對附近沒有保護(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)場設(shè)計為法蘭聯(lián)接碳鋼管道（襯膠管道不能采用焊接）。（ 2）現(xiàn)場加工制作碳鋼管道后送交專業(yè)襯膠廠家。（ 3）在襯膠廠對碳鋼管段進(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）對襯膠進(jìn)行電火花檢驗(yàn)，以保證襯膠的連續(xù)性，對個別缺陷點(diǎn)采用環(huán)氧樹脂補(bǔ)膠處理。（ 5）對橡膠進(jìn)行硫化熏蒸處理，使襯膠硬化。（ 6）安裝時法蘭連接采用橡膠墊，連接螺

24、栓采用鍍鋅螺栓加防腐涂層。安裝后管道表面涂防腐面漆。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：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

25、耐點(diǎn)蝕性能起著正面的作用。對于雙相不銹鋼，x=16,對于奧氏體不銹鋼，x=30。在田灣核電站的設(shè)計中，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)場實(shí)際運(yùn)行良好。8 對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，襯膠管道造價低、使用壽命較長（襯膠設(shè)備使用20 年 耐腐蝕性能不會降低）但施工復(fù)雜，尤其是最后調(diào)整段的襯膠必須在現(xiàn)場外專業(yè)廠進(jìn)行，對施工進(jìn)度有重大影響。而雙相不銹鋼可焊接、安裝方便、壽命期長，是一種較理想的選擇，只是在以往的設(shè)計中由于價格昂貴不被選用。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

26、用量不斷增加，價格也在一步步降低，今后工程中使用雙相不銹鋼管道將是發(fā)展趨勢。9 對電廠防腐的建議據(jù)統(tǒng)計，在電站整個運(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、監(jiān)造、施工、運(yùn)行各個環(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、凝汽器泄漏對蒸發(fā)器二次側(cè)的腐蝕等問題，都給

27、電站安全帶來很大危害。因此，建議成立一個專門的腐蝕控制小組，從專業(yè)角度對設(shè)計、制造、儲運(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)基本知識培訓(xùn)，使大家從原理上了解，在工作中就能有意識地加以防護(hù)。參考文獻(xiàn)1 加 羅伯奇(Roberge, P.R) .腐蝕工程手冊.中國石化出版社，20032英J.C.斯庫里.腐蝕原理.水利電力出版社，19843 中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會.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.中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報，

28、2002， 22(4，附件一)不同濃度、溫度的CL-對金屬板的腐蝕不同濃度、溫度的CL-對金屬板的腐蝕希望下面數(shù)據(jù)對一些設(shè)計人員能有參考作用：不同濃度、溫度的CL-對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 氯離子對不銹鋼腐蝕的機(jī)理氯離子對不銹鋼腐蝕的機(jī)理：在化工生產(chǎn)中，腐蝕在壓力容器使用過程中普遍發(fā)生，

29、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可溶性化合物，使氧

30、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 個特定的電位值，在此電位下，不銹鋼開始活化。這個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狀態(tài)的穩(wěn)定性以及在各種

31、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H2SO4、H2s溶液中才容易發(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。壓力容器在制造過程中產(chǎn)生的

32、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)力的作用下又可重新破壞，發(fā)生新的陽極

33、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)力在壓力容器裝配時，盡量減少應(yīng)力

34、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，應(yīng)把氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低到1.0X10-6以下。實(shí)踐證明，在含有氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為500.0X 10-6的水中，只需加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為150.0X10-6的硝酸鹽和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5X10-6亞硫酸鈉混合物，就可以得到良好的效果。(4)維修與管理為保證壓力容器長期安全運(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)，對在

35、用壓力容器中允許存在的缺陷必須進(jìn)行復(fù)查，及時掌握其在運(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，具有深挖的動力，即向深處自動加速。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

36、金屬上生成孔徑為20科30 d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，能促使蝕核長大成蝕孔。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，孔外金屬表面同時受到陰極保護(hù)，可繼續(xù)維持鈍化狀態(tài)?？變?nèi)主要發(fā)生陽極溶解：F1 Fe2+2e,Cr-Cr3+3e,2+

37、NiNi+2eQ介質(zhì)呈中性或弱堿性時，孔外的主要反應(yīng)為：-O2+H2O+2ef20H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)化為沉淀物，結(jié)果銹層、垢層一起在孔口沉積 形成一個閉塞電池。閉塞電池形成后，孔內(nèi)、外物質(zhì)交換更加困難

38、，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

39、狀態(tài)的介質(zhì)能使孔蝕加快。介質(zhì)的流速對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，從而減少產(chǎn)生孔蝕的機(jī)會。3.2 防止孔蝕的措施(1)在不銹鋼中加入鋁、氮、硅等元素或加入這些元素的同時提高銘含量，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；鐵素體一奧氏體雙相鋼；奧氏體不銹鋼。設(shè)計時應(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，操作時嚴(yán)防跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象的發(fā)生。(3)在工藝條件許可的情況下，可加入緩蝕劑。對緩蝕劑的要求是，增加鈍化膜的穩(wěn)定性或有利于受損鈍化膜得以再

40、鈍化。例如，在 10%的FeCl3溶液中加入 3%的NaN02 ,可長期防止 1C8Ni9Ti鋼的 孔蝕。(4)采用外加陰極電流保護(hù)，抑制孔蝕。氯離子對不銹鋼制壓力容器的腐蝕，對壓力容器的安全性有 很大的影響。即使是合理的設(shè)計、精確的制造避免或減少了容器本身的缺陷，但是，在長期使用中，由 于各種錯綜復(fù)雜因素的聯(lián)合作用，容器也會受到一定的腐蝕。雖然目前對防止氯離子對不銹鋼腐蝕的方 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

41、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 c以下用304;25ppm,溫度在 120c以下(包括 120C)用 304, 130C,用 316;50-80ppm,溫度在 50 c 以下(包括 50 C)用 304, 50-130 C,用 316;110-150ppm,溫度在 50 c 以下(包括 50C)用 304, 50-120 C,用 316, 130 C,用 317;300ppm, 50c用 316, 80c用 317, 80-130 C用 254 ;>300-500ppm, 50 c用 317, 80-120 C用 254, 130 c用 Ti ；>5

42、00-2000ppm , 50-80 C 用 254, 80-130 C 用 Ti ；>2000-5000ppm , 50 c 用 254, 80-130 C 用 Ti ；>5000-20000ppm , 50 c 用 Ti, 80-120 C 用 Ti-Pb , 130 c 用 TiC-276氯離子對不銹鋼腐蝕見下表：不同濃度、溫度的氯離子對不銹鋼的腐蝕氯離子含60 c80 c120 c130C=10ppm304304304316=25ppm304304316316=50ppm304316316Ti=80ppm316316316Ti=150ppm316316TiTi=300ppm

43、316TiTiTi>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)力有時也會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。二、對于裂紋擴(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10-610-3mm/min,而且存在孕育期，擴(kuò)展區(qū)和瞬段區(qū)三部分。應(yīng)力腐蝕機(jī)理

44、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，所以是一種很危險的腐蝕。通常出現(xiàn)于黃銅、硬鋁和一些 含銘的合金鋼中。不銹鋼焊縫的晶間腐蝕是化學(xué)工廠的一個重大問題。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、銀基合金、鋁合金等材料都 較易發(fā)生晶間腐蝕。5不銹鋼的晶間腐蝕

45、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，即會沿晶界斷裂、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銘的質(zhì)量分?jǐn)?shù)必須大于12%。當(dāng)溫度升高時，碳在不銹鋼晶粒內(nèi)部的擴(kuò)散速度大于銘的擴(kuò)散速度。因?yàn)槭覝貢r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，并和銘化合， 在晶間形成碳化銘的化合物，如 （CrFe）23C8

46、等。但是由于銘的擴(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銘所需的銘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銘量大為減少，當(dāng)晶界的銘的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低到小于12%時，就形成所謂的“貧銘區(qū)”，在腐蝕介質(zhì)作用下，貧銘區(qū)就會失去耐腐蝕能力，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 （不含鈦或鋸的牌號），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425-815C之間加熱時，或者緩慢冷卻通過這個溫度區(qū)間時，都會產(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)域銘貧化使得這些區(qū)域?qū)Ωg敏感。敏化作用也可出現(xiàn)在焊

47、接時，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)時將鋼試樣放入沸騰的65%硝酸溶液中連續(xù)48h為一個周期，共5個周期，每個周期測定重量損失。一般規(guī)定，5個試驗(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 00Cn9Ni10或00Ch7Ni14Mo2，或穩(wěn)定的牌號 0Ch8Ni11Ti或0Cr18Ni11Nb.使用這 些牌號不銹鋼可防止焊接時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1040-1150C進(jìn)行熱處理以溶解碳化銘，并且在425-815C

48、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925C以上快速冷卻時，碳化物或氧化物沉淀，金屬晶格應(yīng)變造成的，焊接后進(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，通常可減少焊接鋼結(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)分美國鋼鐵學(xué)會是用三位數(shù)字來標(biāo)示各種標(biāo)準(zhǔn)級的可鍛不銹鋼的。其中：奧氏體型不銹鋼用 200系列（無饃或低饃的銘鎰氮不銹鋼 ）和300系列（饃銘不銹鋼）的數(shù)字標(biāo)示，鐵素體和馬氏體型不銹鋼用400系列的數(shù)字表示。在所有的鋼種里不銹鋼的種類和牌號較多，大概有上百個牌

49、號，標(biāo)準(zhǔn)化和非標(biāo)準(zhǔn)化共有200個。最常用的是如下品種：6常用不銹鋼材料對照表日本美國英國德國法國中國SUS304304304S15X5CrNi189Z6CN18.090Cr18Ni9SUS304L304L304S12X2CrNi189Z2CN18.0900Cr18Ni10SUS316316316S16X5CrNiMo1810Z6CND17.120Cr18Ni12Mo2SUS316L316L316S12X2CrNiMo1810Z2CND17.1200Cr17Ni14Mo2SUS317317317S16-0Cr18Ni12Mo3SUS317L317L317S12X2CrNiMo1816Z2CND1

50、9.1500Cr17Ni14Mo3SUS321321321S12X10CrNi189Z6CNT18.100Cr18Ni9Ti7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，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對應(yīng)0Cr19Ni9;A137 對應(yīng) 1Cr18Ni9Ti。2、由于碳含量對不銹鋼的抗腐蝕性能有很大的影響，因此，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

51、A022焊條。3、奧氏體不銹鋼的焊縫金屬應(yīng)保證力學(xué)性能?？赏ㄟ^焊接工藝評定進(jìn)行驗(yàn)證。4、對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，焊縫金屬抗裂性差；若過高，則在高溫長期使用或熱處理時易形成b脆化相，造成裂紋。如 A002、A102、A137。在某些特殊的應(yīng)用場合，可能要求采用全奧氏體的焊縫金屬時，可采用比如A402、A407焊條等。（2）對Cr/Ni<1的穩(wěn)

52、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， 增加焊縫金屬中 M。、W、Mn等元素的含量，使得在保證焊縫金屬熱強(qiáng)性的同時， 提高焊縫的抗裂性。如采用 A502、A507。5、對于在各種腐蝕介質(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 等。（2）對于含有稀硫酸或鹽酸的介質(zhì)，常選用含Mo 或含 Mo 和 Cu 的不銹鋼焊條如：A032、 A052

53、 等。（3）工作，腐蝕性弱或僅為避免銹蝕污染的設(shè)備，方可采用不含Ti 或 Nb 的不銹鋼焊條。為保證焊縫金屬的耐應(yīng)力腐蝕能力，采用超合金化的焊材，即焊縫金屬中的耐蝕合金元素（Cr、 Mo、Ni 等 ）含量高于母材。如采用00Cr18Ni12Mo2 類型的焊接材料（如 A022） 焊接 00Cr19Ni10 焊件。6、對于在低溫條件下工作的奧氏體不銹鋼，應(yīng)保證焊接接頭在使用溫度的低溫沖擊韌性，故采用純奧氏體焊條。如A402、 A407。7、也可選用鎳基合金焊條。如采用Mo 達(dá) 9%的鎳基焊材焊接Mo6 型超級奧氏體不銹鋼。8、焊條藥皮類型的選擇：（1）由于雙相奧氏體鋼焊縫金屬本身含有一定量的鐵素

54、體，具有良好的塑性和韌性，從焊縫金屬抗裂性角度進(jìn)行比較，堿性藥皮與鈦鈣型藥皮焊條的差別不像碳鋼焊條那樣顯著。因此在實(shí)際應(yīng)用中，從焊接工藝性能方面著眼較多，大都采用藥皮類型代號為17 或 16 的焊條（如A102A 、 A102 、 A132 等 ）。（2）只有在結(jié)構(gòu)剛性很大或焊縫金屬抗裂性較差（如某些馬氏體鉻不銹鋼、純奧氏體組織的鉻鎳不銹鋼等 ）時，才考慮選用藥皮代號為15的堿性藥皮不銹鋼焊條（如 A107、 A407 等 ）。綜上所述，奧氏體不銹鋼的焊接是有其獨(dú)特特點(diǎn)的，奧氏體不銹鋼的焊接時焊條選用尤其值得注意，只有這樣才能達(dá)到針對不同材料實(shí)施不同的焊接方法和不同材料的焊條，不銹鋼焊條必須根

55、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。這樣才有可能能達(dá)到所預(yù)期的焊接質(zhì)量。8 銹鋼的物理性能不銹鋼和碳鋼的物理性能數(shù)據(jù)對比：碳鋼的密度略高于鐵素體和馬氏體型不銹鋼，而略低于奧氏體型不銹鋼；電阻率按碳鋼、鐵素體型、馬氏體型和奧氏體型不銹鋼排序遞增；線膨脹系數(shù)大小的排序也類似，奧氏體型不銹鋼最高而碳鋼最?。惶间?、鐵素體型和馬氏體型不銹鋼有磁性，奧氏體型不銹鋼無磁性，但其冷加工硬化生成馬氏體相變時將會產(chǎn)生磁性，可用熱處理方法來消除這種馬氏體組織而恢復(fù)其無磁性。奧氏體型不銹鋼與碳鋼相比，具有下列特點(diǎn)：8.1 高的電阻率，約為碳鋼的5 倍。2）大的線膨脹系數(shù)，比碳鋼大40，并隨著溫度的升高，線膨脹系數(shù)的數(shù)值也相應(yīng)地提高。3）低的熱導(dǎo)率，約為碳鋼的1/3。8.2 不銹鋼的力學(xué)性不論不銹鋼板還是耐熱鋼板，奧氏體型的鋼板的綜合性能最好，既有足夠的強(qiáng)度，又有極好的塑性同時硬度也不高，這也是它們被廣泛采用的原因之一。奧氏體型不銹鋼同絕大多數(shù)的其它金屬材料相似，其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和硬度，隨著溫度的降低而