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影响压力容器缝隙腐蚀的主要因素有哪些?

发布日期:2021-10-27 15:50  作者:admin  来源:未知 浏览量:
缝隙腐蚀的难易程度与很多因素有关,如材料、腐蚀性离子种类、介质中氧含量、温度、pH值、流速、缝隙大小、异种金属接触等都对缝隙腐蚀进程有不同程度的影响。

缝隙腐蚀的难易程度与很多因素有关,如材料、腐蚀性离子种类、介质中氧含量、温度、pH值、流速、缝隙大小、异种金属接触等都对缝隙腐蚀进程有不同程度的影响。

(1)材料因素

不同金属材料耐缝隙腐蚀的性能不同,如不锈钢随着含Cr、Mo、Ni元素量的增高,其耐缝隙腐蚀性能就会提高;金属钛在高温和较浓的Cl、Br、1、SO溶液中,易产生缝隙腐蚀,但若在钛中加入Pd进行合金化,这种合金有极强的耐缝隙腐蚀性能。

合金成分对于耐蚀性依靠氧化膜或钝化层的金属或合金,特别容易发生缝隙腐蚀。不锈钢中Cr、Ni、Mo、Cu、S和Cu、N与Mo共存等能有效提高钝化膜的稳定性和钝化、再钝化能力,这与合金元素对点蚀影响的情况有些类似、是提高不锈钢的耐缝隙腐蚀性能的有效元素。如图所示,Cr、Mo、Ni、Mo及N等元素对不锈钢有提高抗缝隙腐蚀性能的作用。

GB/T 13671 规定了不锈钢缝隙腐蚀电化学试验方法的原理、试验仪器、试样制备、试验条件、试验步骤和试验报告内容等。本标准适用于评价不锈钢在氯化物环境中的抗缝隙腐蚀性能,特别适用于不同钢种或不同状态的比较。本标准也适用于评价人体外科植入金属材料的抗缝隙腐蚀性能。

(2)几何因素

缝隙的几何形状、宽度和深度以及缝隙内、外面积比是影响不锈钢缝隙腐蚀的重要几何因素。它们决定着氧进入缝隙的程度、电解质组成的变化、电位的分布以及腐蚀的进程等。缝隙腐蚀的速率和深度与缝隙大小关系密切,一般在一定限度内缝隙愈窄,腐蚀速度愈大。缝隙外部面积大小也会影响其速率,外部面积愈大,缝隙外与缝隙内的面积比增大,缝隙腐蚀发生的几率增大,缝内腐蚀愈严重。如,由2Crl3不锈钢在NaCl溶液中,缝隙宽度、腐蚀深度和腐蚀率之间的关系可以看出,当缝隙宽度变窄时,腐蚀率随之增高,腐蚀深度也随之而变化,腐蚀深度最大的缝隙宽度为0. 10~0.12mm,当缝隙的宽度为0.25mm或更宽时,一般不会发生缝隙腐蚀。

表示在工程实践中,由于结构因素或加工(焊接)因素造成的几种常见的易导致腐蚀的缝隙,在石油化工企业中的压力容器,常在这类间隙中产生缝隙腐蚀。

缝隙腐蚀试验

(3)环境影响

①溶液中溶解的氧含量氧含量增加,在中性电解质内,缝隙外部阴极反应随之加速,故缝隙腐蚀速率增加,在溶液中,溶解氧小于0.5ug. g~ l时,导致缝隙腐蚀的危险性较小。在酸性电解质中,阴极过程主要是H+子放电,氧不影响阳极反应速率,故溶解氧对缝隙腐蚀的影响较小。

一般温度升高加速阳极反应,但温度变化对缝隙腐蚀的影响是比较复杂的。因为温度对各相关因素产生不同的甚至是相反的影响。一方面,温度升高使传输过程及反应动力学加速,从而增大阳极反应速度;但阳极和阴极两种反应类型可能发生变化;另一方面,在敞开体系的溶液中,溶解氧的含量随温度升高而下降,大约在 80℃ ,不锈钢的缝隙腐蚀达到极大。在封闭体系中,温度升高通常使缝隙腐蚀速度加快。此外,温度还可能对点蚀电位、水解平衡以及表面膜的成分、结构和性能等产生影响从而影响到缝隙腐蚀。

随温度的升高,钛的缝隙腐蚀程度加剧,孕育期缩短。当温度低于 85℃ 时, Ti-Pd 合金在高浓度氯化物的实验条件下, 120h 实验期间未发生缝隙腐蚀

缝内电位同步监测结果还表明,随着温度升高,发生缝隙腐蚀时的缝内电位也变负。

④ pH 只要缝外金属能够保持钝态,pH降低,缝隙腐蚀量增加。不同材料维持钝化的临界pH值相差较大,并与介质组分和温度关系很大。普通 18-8 型奥氏体不锈钢常温下维持钝化的pH值一般大于2。

鉴于缝隙中的电解质发生酸化这一事实,发生缝隙腐蚀的可而缝隙腐蚀性能性及其扩展速度均取决于金属在活化状态的阳极行为。临界钝化电流与pH值、温度以及钢的成分有关,随着温度的上升,活化的pH值增大。

pH值对双相合金腐蚀电位的影响,无论是在脱气情况下,还是在不脱气情况下(吹人氧气),双相不锈钢都保持了比 S31608型奥氏体不憩钢更正的电位;双相不锈钢的去钝化pH值比S31608钢的低,其钝化膜的稳定性大。

对于钛合金的缝隙腐蚀,pH值降低时,临界钝化电流密度增大。Cl含量相对于H浓度而言,重要性要小得多。温度对钝化电流密度的影响也很大,钛在高温下的缝隙腐蚀加速是由于缝隙中酸性腐蚀介质的发展结果。

(4)腐蚀介质的流速

流速有正、反两个方面的作用。当流速适当增加时,增大了液中维持钝化的临界pH值缝外溶液的含氧量,缝隙腐蚀加重;如,S30408钢形O形圈密封

腐蚀试验表明,0.15m·s-1流速的海水比静止海水更易导致缝隙腐蚀。但对于由沉积物引起的垢下腐蚀,流速加大,有可能将沉积物冲掉或使垢下介质与本体介质交换,因而腐蚀减轻。

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