1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。Cl離子對奧氏體不銹鋼的腐蝕-在化工生產中，腐蝕在壓力容器使用過程中普遍發生，是導致壓力容器產生各種缺陷的主要因素之一。普通鋼材的耐腐蝕性能較差，不銹鋼則具有優良的機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變為活化狀態的機理還沒有定論，但大致

2、可分為2種觀點。成相膜理論的觀點認為，由于氯離子半徑小，穿透能力強，故它最容易穿透氧化膜內極小的孔隙，到達金屬表面，并與金屬相互作用形成了可溶性化合物，使氧化膜的結構發生變化，金屬產生腐蝕。吸附理論則認為，氯離子破壞氧化膜的根本原因是由于氯離子有很強的可被金屬吸附的能力，它們優先被金屬吸附，并從金屬表面把氧排掉。因為氧決定著金屬的鈍化狀態，氯離子和氧爭奪金屬表面上的吸附點，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定，形成了可溶性物質，這樣導致了腐蝕的加速。電化學方法研究不銹鋼鈍化狀態的結果表明，氯離子對金屬表面的活化作用只出現在一定的范圍內，存在著1個特定的電

3、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，金屬的鈍態越穩定。因此，可以通過擊穿電位值來衡量不銹鋼鈍化狀態的穩定性以及在各種介質中的耐腐蝕能力。2應力腐蝕失效及防護措施2.1應力腐蝕失效機理其中在壓力容器的腐蝕失效中，應力腐蝕失效所占的比例高達45%左右。因此，研究不銹鋼制壓力容器的應力腐蝕失效顯得尤為重要。所謂應力腐蝕，就是在拉伸應力和腐蝕介質的聯合作用下而引起的低應力脆性斷裂。應力腐蝕一般都是在特定條件下產生：只有在拉應力的作用下。產生應力腐蝕的環境總存在特定的腐蝕介質，不銹鋼在含有氧的氯離子的腐蝕介質及H2SO4、H2S溶液中才容易發生應力腐蝕。一般在合金、

4、碳鋼中易發生應力腐蝕。研究表明，應力腐蝕裂紋的產生主要與氯離子的濃度和溫度有關。壓力容器的應力來源：外載荷引起的容器外表面的拉應力。壓力容器在制造過程中產生的各種殘余應力，如裝配過程中產生的裝配殘余應力，制造過程中產生的焊接殘余應力。在化工生產中，壓力容器所接觸的介質是多種多樣的，很多介質中含有氯離子，在這些條件下，壓力容器就發生應力腐蝕失效。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，它阻止了腐蝕的進行，使不銹鋼鈍化。由于壓力容器本身的拉應力和保護膜增厚帶來的附加應力，使局部地區的保護膜破裂，破裂處的基體金屬直接暴露在腐蝕介質中，該處的電極電位比保護膜完整的部分低，

5、形成了微電池的陽極，產生陽極溶解。因為陽極小、陰極大，所以陽極溶解速度很大，腐蝕到一定程度后，又形成新的保護膜，但在拉應力的作用下又可重新破壞，發生新的陽極溶解。在這種保護膜反復形成和反復破裂過程中，就會使某些局部地區的腐蝕加深，最后形成孔洞，而孔洞的存在又造成應力集中，更加速了孔洞表面的塑性變形和保護膜的破裂。這種拉應力與腐蝕介質的共同作用便形成了應力腐蝕裂紋。2.2應力腐蝕失效的防護措施控制應力腐蝕失效的方法，從內因入手，合理選材，從外因入手，控制應力、控制介質或控制電位等。實際情況千變萬化，可按實際情況具體使用。（1）選用耐應力腐蝕材料近年來發展了多種耐應力腐蝕的不銹鋼，主要有高純奧氏體

6、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力腐蝕能力最好。（2）控制應力在壓力容器裝配時，盡量減少應力集中，并使其與介質接觸部分具有最小的殘余應力，防止磕碰劃傷，嚴格遵守焊接工藝規范。（3）嚴格遵守操作規程工藝操作、工藝條件對壓力容器的腐蝕有巨大的影響。因此，必須嚴格控制原料成分、流速、介質溫度、壓力、pH值等工藝指標。在工藝條件允許的范圍內添加緩蝕劑。鉻鎳不銹鋼在溶解有氧的氯化物中使用時，應把氧的質量分數降低到10106以下。實踐證明，在含有氯離子質量分數為5000106的水中，只需加入質量分數為1500106的硝酸鹽和質量分數為05106亞

7、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行，應嚴格執行有關壓力容器方面的條例、法規，對在用壓力容器中允許存在的缺陷必須進行復查，及時掌握其在運行中缺陷的發展情況，采取適當的措施，減少設備的腐蝕。3孔蝕失效及預防措施3.1孔蝕失效機理在壓力容器表面的局部地區，出現向深處腐蝕的小孔，其余地區不腐蝕或腐蝕輕微，這種腐蝕形態稱為小孔腐蝕（也稱點蝕）。點蝕一般在靜止的介質中容易發生。具有自鈍化特性的金屬在含有氯離子的介質中，經常發生孔蝕。蝕孔通常沿著重力方向或橫向方向發展，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生了

8、溶解，其原因是由于氯離子能優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合成可溶性氯化物，結果在基底金屬上生成孔徑為20m30m小蝕坑，這些小蝕坑便是孔蝕核。在外加陽極極化條件下，只要介質中含有一定量的氯離子，便可能使蝕核發展成蝕孔。在自然條件下的腐蝕，含氯離子的介質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。蝕孔內的金屬表面處于活化狀態，電位較負，蝕孔外的金屬表面處于鈍化狀態，電位較正，于是孔內和孔外構成一個活態鈍態微電偶腐蝕電池，電池具有大陰極小陽極面積比結構，陽極電流密度很大，蝕孔加深很快

9、，孔外金屬表面同時受到陰極保護，可繼續維持鈍化狀態。孔內主要發生陽極溶解：FeFe22e，CrCr33e，NiNi22e。介質呈中性或弱堿性時，孔外的主要反應為：O2H2O2e2OH。由于陰、陽兩極彼此分離，二次腐蝕產物將在孔口形成，沒有多大的保護作用。孔內介質相對于孔外介質呈滯流狀態，溶解的金屬陽離子不易往外擴散，溶解氧也不易擴散進來。由于孔內金屬陽離子濃度增加，氯離子遷入以維持電中性，這樣就使孔內形成金屬氯化物的濃溶液，這種濃溶液可使孔內金屬表面繼續維持活化狀態。又由于氯化物水解的結果，孔內介質酸度增加，使陽極溶解加快，蝕孔進一步發展，孔口介質的pH值逐漸升高，水中的可溶性鹽將轉化為沉淀物

10、，結果銹層、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、外物質交換更加困難，使孔內金屬氯化物更加濃縮，氯化物水解使介質酸度進一步增加，酸度的增加將使陽極溶解速度進一步加快，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、表面狀態，介質的性質、pH值、溫度等都是影響孔蝕的主要因素。大多數的孔蝕都是在含有氯離子或氯化物的介質中發生的。具有自鈍化特性的金屬，孔蝕的敏感性較高，鈍化能力越強，則敏感性越高。實驗表明，在陽極極化條件下，介質中主要含有氯離子便可以使金屬發生孔蝕，而且隨著氯離子濃度的增加

11、，孔蝕電位下降，使孔蝕容易發生，爾后又使孔蝕加速。處于靜止狀態的介質比處于流動狀態的介質能使孔蝕加快。介質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），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會，從而減少產生孔蝕的機會。3.2防止孔蝕的措施（1）在不銹鋼中加入鉬、氮、硅等元素或加入這些元素的同時提高鉻含量，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；鐵素體奧氏體雙相鋼；奧氏體不銹鋼。設計時應優先選用耐孔蝕材料。（2）降低氯離子在介質中的含量，操作時嚴防跑、冒、滴、漏等現象的發生。（3）在工藝條件許可的情況下，

12、可加入緩蝕劑。對緩蝕劑的要求是，增加鈍化膜的穩定性或有利于受損鈍化膜得以再鈍化。例如，在10%的FeCl3溶液中加入3%的NaNO2，可長期防止1Cr18Ni9Ti鋼的孔蝕。（4）采用外加陰極電流保護，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，由于各種錯綜復雜因素的聯合作用，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措施，對保證生產的正常進行，還是十分必要的。除此之外，還應嚴格按照操作規程操作，加強設備管理，做好容器的定期檢驗，以保

13、證容器在合理的壽命期限內安全運行。1點腐蝕任何金屬材料都不同程度的存在非金屬夾雜物，如硫化物、氧化物等等，這些在材料表面的非金屬化合物，在Cl的腐蝕作用下將很快形成坑點腐蝕形態。而一旦形成坑點以后，由于閉塞電池的作用，坑外的Cl將向坑內遷移，而帶正電荷的坑內金屬離子將向坑外遷移，從而形成電化學腐蝕。由于Cl的原子半徑非常小，金屬當中的任何非金屬夾雜物以及焊接缺陷都將成為Cl滲透的腐蝕源頭。對于合金含量較低且不含鉬的不銹鋼材料，雖然表面具有較致密的氧化膜，但在Cl的作對于合金含量較低且不含鉬的不銹鋼材料，雖然表面具用下很容易發生坑點腐蝕，繼而誘導應力腐蝕。在不銹鋼材料中，加Mo的材料比不加Mo的

14、材料在耐點腐蝕性能方面要好，Mo含量添加的越多，耐坑點腐蝕的性能越好。而點腐蝕是誘發應力腐蝕的起源，當鋼中的Mo含量3%時，就能達到充分阻止Cl向材料基體滲透的作用。在奧氏體不銹鋼中，Ni的主要作用是形成并穩定奧氏體，使鋼獲得完全奧氏體組織，提高材料的韌性，同時可以起到很好的抗氧化腐蝕能力。但普通奧氏體鋼中的Ni在有Cl腐蝕的環境中起不到抗點腐蝕的作用。2縫隙腐蝕縫隙腐蝕與坑點腐蝕機理一樣，是由于縫隙中存在閉塞電池的作用，導致Cl富集而出現的腐蝕現象。這類腐蝕一般發生在法蘭墊片、搭接縫、螺栓螺帽的縫隙，以及換熱管與管板孔的縫隙部位，縫隙腐蝕與縫隙中靜止溶液的濃縮有很大關系，一旦有了縫隙腐蝕環境

15、，其誘導應力腐蝕的幾率是很高的。3應力腐蝕Cl對奧氏體不銹鋼的應力腐蝕破壞性極大。奧氏體不銹鋼應力腐蝕的重要變量是溫度、介質、非金屬夾雜物的形態/大小和分布以及加工應力的影響。應力腐蝕的破裂方向一般與應力的作用垂直，并呈樹枝狀擴展。應力來源于冷變形、焊接和金屬鈍擊后的殘余應力等，這些應力的產生使金屬內部穩定的組織得到了破壞，導致晶粒在應力方向的作用下位錯而形成滑移臺階，這些滑移臺階的構成給Cl帶來了吸附和滲透的機會。耐氯化物應力腐蝕性能試驗【1】在上述腐蝕環境中，超純鐵素體不銹鋼和雙相不銹鋼的試驗時間均超過1000小時而不發生斷裂。由此可見，普通奧氏體不銹鋼是不耐氯化物應力腐蝕的。在有“Cl”

16、存在時，188型奧氏體不銹鋼對點腐蝕特別敏感。點腐蝕在在生產中是很危險的，它在一定區域內迅速發展，并往深處穿透，以至造成設備因局部地區破壞而損壞。或因個別地方穿孔而進行滲漏。產生點腐蝕的原因，可能是不銹鋼表面鈍化膜（氧化膜）有個別地方是薄弱的，有可能是局部地方有夾雜或不平整所造成。當液體中有活性（Cl）時，也很容易被表面鈍化膜所吸附，在鈍化膜比較薄弱的局部地區，氯離子在表面排擠氧原子，并取代氧原子的位置，取代之后，在吸附時“Cl”的點上就產生可溶性的氯化物，這樣就在此地方逐漸形成小孔。形成小孔后，造成了不利的局面，即小孔為陽極，被鈍化表面為的陰極，陰極面積大而陽極面積小，這樣構成的腐蝕電池，將

17、大大加速腐蝕速度，點腐蝕的坑穴多了相連起來，則形成裂紋，造成鋼材惡性破壞，為了避免氯離子對奧氏體不銹鋼的腐蝕，對奧氏體不銹鋼設備及管線清洗或試壓，所用的水中氯化物含量要求小于30g/g。K$N8Z+x(_*s6|-T2g發生不銹鋼氯化物應力開裂（SCC）應滿足的條件：.S61a%D:I.I)V55B需要有氯化物、游離水、溶解氧、拉伸應力、且溫度界于60210之間。因此避免發生不銹鋼氯化物應力開裂應減少氯化物進入系統（包括原料油和新氫），減少低溫部位游離水的生成。易于積存氯化物的部位能夠排液或過量的，要定期排放，減少聚集發生腐蝕。一般認為不銹鋼更耐腐蝕，但在某些裝置中并不是這么回事情。如裝置內存

18、在鹽酸腐蝕，不銹鋼螺栓受Cl腐蝕，經過一段時間之后容易粘合在一起，在拆卸時不容易拆掉，經常被鋸斷。而采用碳鋼螺栓，經過一段時間腐蝕后不會粘合在一起，使用松動劑即可拆卸掉。不銹鋼的主要化學成分是鐵鉻合金，鉻使鋼的耐腐蝕能力大為提高。在鉻鋼中加入鎳、鉬、鈦、錳等其它金屬時，可進一步改善其耐腐蝕性和工藝加工性能。不銹鋼中鉻的含量一般在12%以上。常見的不銹鋼品種有兩大類：一類是含鉻在12%的鉻不銹鋼；另一類是含鉻為16%-20%，含鎳為8%-14%的鉻鎳不銹鋼。后一類不銹鋼耐腐蝕性能更好，機械加工性能也較優良，在化工設備制造領域用途很廣。-鉻鎳不銹鋼的典型代表是含鉻18%，含鎳8%的不銹鋼，俗稱18

19、-8鉻鎳鋼。但即使這種有優良耐腐蝕性的不銹鋼也不是對所有化學藥品都有抵抗能力。18-8鉻鎳鋼和含鉻量在11.5%-18%的不銹鋼（馬氏體鋼）和含鉻量在11.5%-27%不銹鋼（低碳鋼）對各種化學藥品的耐腐蝕情況不同。-18-8鉻鎳鋼有良好的耐腐蝕性能，這是因為它的表面有一層致密的氧化鉻薄膜保護內部使其在通常的條件下不被腐蝕，但在高溫條件下仍會受腐蝕，如在80以上的高溫下，18-8鉻鎳鋼會被60%的硫酸、醋酸和草酸所腐蝕。另外水溶液中含有氯離子等鹵素離子時會對不銹鋼的腐蝕起促進作用，如鹽酸對不銹鋼有強烈的腐蝕作用，次氯酸鹽水溶液中的活性氯含量在200mgkg-1以上時會對不銹鋼有顯著的腐蝕作用，

20、水溶液中活性氯含量在10mgkg-1時經過長時間接觸也會使不銹鋼表面稍變粗糙。食鹽、氯化銨等含氯離子的水溶液也會對不銹鋼造成腐蝕。另外，氯、溴等單質對不銹鋼有強烈的腐蝕作用。而氯離子對碳素鋼的腐蝕比對奧氏體不銹鋼的腐蝕輕得多。處于鈍態的金屬仍有一定的反應能力，即鈍化膜的溶解和修復（再鈍化）處于動平衡狀態。當介質中含有活性陰離子（常見的如氯離子）時，平衡便受到破壞，溶解占優勢。其原因是氯離子能優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合成可溶性氯化物，結果在新露出的基底金屬的特定點上生成小蝕坑（孔徑多在2030m），這些小蝕坑稱為孔蝕核，亦可理解為蝕孔生成的活性中心。

21、氯離子的存在對不銹鋼的鈍態起到直接的破環作用。奧氏體不銹鋼在Cl介質中使用的腐蝕危害束潤濤1、奧氏體不銹鋼概述奧氏體不銹鋼以304,321,304L,316L為典型代表，由于合金元素的不同而分別耐多種介質條件的腐蝕，廣泛應用于石油、化工、制藥、電力以及民用工業等。304與321相比，后者為了改善焊接性能在材料中添加了鈦元素。由于金屬鈦的活潑性高于碳元素，使鈦對焊接熱影響區的鉻起到穩定的化合作用，從而避免了材料在焊接熱影響區由于貧鉻而導致的晶間腐蝕。304和321在大多數介質條件中的耐腐蝕能力是相當的，只是在強酸沖刷腐蝕環境中，321材料的焊縫邊緣有刀狀腐蝕現象。304L則是以進一步控制碳的方法

22、來改善材料的焊接性能，但由于碳含量的降低，導致材料的強度與321相比有所下降。316L（00Cr17Ni14Mo2）奧氏體鋼是超低碳且含Mo的奧氏體不銹鋼，在許多介質條件中有良好的耐均勻腐蝕和坑點腐蝕性能。Ni含量的提高(14%)有利于奧氏體相的穩定。316L在抗晶間腐蝕、高溫硫、高溫環烷酸和坑點腐蝕的能力方面要明顯優于304（0Cr18Ni9）和321（0Cr18Ni10Ti）不銹鋼材料。根據大量的實驗和實際使用證明，316L在Cl腐蝕環境中的耐應力腐蝕能力僅與304和321材料相當，在工程使用中由于應力腐蝕失效的概率要大于50%，當使用介質中含有10ppm以上的Cl時，其應力腐蝕的危害性就

23、相當明顯了，因為Cl會在某些部位產生聚集，如循環水當中的垢下、換熱管與管板之間的縫隙、機械損傷、以及焊縫熱影響區的應力集中部位等。需要指出的是，經固熔或穩定化處理的奧氏體不銹鋼材料在沒有加工應力和焊接應力的情況下，它們導致應力腐蝕的破壞性并不很明顯。2、Cl對金屬材料的腐蝕機理2.1點腐蝕任何金屬材料都不同程度的存在非金屬夾雜物，如硫化物、氧化物等等，這些在材料表面的非金屬化合物，在Cl的腐蝕作用下將很快形成坑點腐蝕形態。而一旦形成坑點以后，由于閉塞電池的作用，坑外的Cl將向坑內遷移，而帶正電荷的坑內金屬離子將向坑外遷移，從而形成電化學腐蝕。由于Cl的原子半徑非常小，金屬當中的任何非金屬夾雜物

24、以及焊接缺陷都將成為Cl滲透的腐蝕源頭。對于合金含量較低且不含鉬的不銹鋼材料，雖然表面具有較致密的氧化膜，但在Cl的作對于合金含量較低且不含鉬的不銹鋼材料，雖然表面具用下很容易發生坑點腐蝕，繼而誘導應力腐蝕。在不銹鋼材料中，加Mo的材料比不加Mo的材料在耐點腐蝕性能方面要好，Mo含量添加的越多，耐坑點腐蝕的性能越好。而點腐蝕是誘發應力腐蝕的起源，當鋼中的Mo含量3%時，就能達到充分阻止Cl向材料基體滲透的作用。在奧氏體不銹鋼中，Ni的主要作用是形成并穩定奧氏體，使鋼獲得完全奧氏體組織，提高材料的韌性，同時可以起到很好的抗氧化腐蝕能力。但普通奧氏體鋼中的Ni在有Cl腐蝕的環境中起不到抗點腐蝕的作

25、用。2.2縫隙腐蝕縫隙腐蝕與坑點腐蝕機理一樣，是由于縫隙中存在閉塞電池的作用，導致Cl富集而出現的腐蝕現象。這類腐蝕一般發生在法蘭墊片、搭接縫、螺栓螺帽的縫隙，以及換熱管與管板孔的縫隙部位，縫隙腐蝕與縫隙中靜止溶液的濃縮有很大關系，一旦有了縫隙腐蝕環境，其誘導應力腐蝕的幾率是很高的。2.3應力腐蝕Cl對奧氏體不銹鋼的應力腐蝕破壞性極大。奧氏體不銹鋼應力腐蝕的重要變量是溫度、介質、非金屬夾雜物的形態/大小和分布以及加工應力的影響。應力腐蝕的破裂方向一般與應力的作用垂直，并呈樹枝狀擴展。應力來源于冷變形、焊接和金屬鈍擊后的殘余應力等，這些應力的產生使金屬內部穩定的組織得到了破壞，導致晶粒在應力方向

26、的作用下位錯而形成滑移臺階，這些滑移臺階的構成給Cl帶來了吸附和滲透的機會。耐氯化物應力腐蝕性能試驗【1】在上述腐蝕環境中，超純鐵素體不銹鋼和雙相不銹鋼的試驗時間均超過1000小時而不發生斷裂。由此可見，普通奧氏體不銹鋼是不耐氯化物應力腐蝕的。3、奧氏體不銹鋼在Cl環境中的腐蝕案例盡管奧氏體不銹鋼在Cl環境中存在點腐蝕、縫隙腐蝕和應力腐蝕特征，但點腐蝕和縫隙腐蝕都將發展成為應力腐蝕形態，最后將對設備直接構成破壞性的腐蝕失效。現列舉幾個奧氏體不銹鋼腐蝕失效的具體事例，以供探討。3.1由于焊接問題所引起的應力腐蝕3.1.1焊縫熱影響區的應力腐蝕奧氏體不銹鋼焊接部位的失效首先表現在焊縫熱影響區，繼而

27、向焊縫中心和母材兩側擴展。奧氏體不銹鋼的熱膨脹系數是鐵素體鋼的1.35倍，在焊接熔池的熱膨脹作用下，鋼水流動性增強，冷卻時在焊接熔池內受收縮作用的影響，產生較大的收縮變形和一定的拉應力，因此產生應力腐蝕的可能性加大。此外，奧氏體不銹鋼的敏化溫度為650，如果焊后不立即進行快速冷卻處理，焊接熔合區和熱影響區也會因為貧鉻而導致腐蝕電位降低，使Cl容易在該部位吸附，進一步由點蝕擴展成為應力腐蝕裂紋。如某單位一效蒸發器的介質為125的檸檬酸，材料選用為316L，實際應用使用的周期僅46個月時間，腐蝕主要發生在焊縫邊緣。檸檬酸本身的腐蝕并不強，但檸檬酸中由工藝水中夾帶有200300ppm的Cl，根據其腐

28、蝕實際發生在焊接熔合區和熱影響區附近來判斷，是氯離子直接構成了對316L不銹鋼的應力腐蝕。由于316L材料在焊接過程中，會在焊接熔合線邊緣產生貧鉻，使材料熔合線附近的晶格產生空隙，給氯離子的聚集提供了條件，因此會造成設備在短時間內腐蝕破壞。該材料的腐蝕破壞為氯離子點腐蝕后在焊接應力的作用下進一步擴展的應力腐蝕特征。3.1.2焊接飛濺所引起的應力腐蝕設備在焊接時若不對母材進行保護，而任由飛濺物和焊瘤與母材熔為一體，這將產生很大的冷卻收縮應力，并使飛濺物和焊瘤與母體相連的面積內的母材呈橫向柱狀晶發展。盡管焊接后可以用砂輪機將焊瘤和飛濺打磨平整，但由于該部位材料的組織已發生變化，晶粒變得粗大，方向性

29、明顯，極易造成點蝕和應力腐蝕破壞。如某單位一臺316L的環己烷污水分離器，使用1年后就發生腐蝕泄漏。檢修時在罐內發現了大量制造過程中經打磨焊瘤和飛濺物所留下來的痕跡。在焊瘤和飛濺物部位，大部分均可用肉眼看到腐蝕坑點，有一些盡管用肉眼看不到坑點，但實際上已經產生了微小的點腐蝕坑。經檢測，該設備腐蝕介質條件中，僅有極少量乙酸和氯離子，在入口處的氯離子含量僅25ppm。應該說該腐蝕環境并不足以在如此短的時間內對316L構成應力腐蝕危害，實際上在很容易發生應力腐蝕的焊縫熔合線兩側并沒發現腐蝕裂紋。下圖為316L的分離罐由于焊接原因，在僅有少量氯離子環境中導致腐蝕泄漏的圖片。圖1為焊接時野蠻起弧后，在氯

30、離子環境中所構成的貫穿性裂紋。圖2為焊接時大量飛濺對設備所構成點腐蝕的破壞性影響。3.2由于加工硬化所引起的應力腐蝕3.2.1由于碰撞和錘擊所引起的應力腐蝕不銹鋼在機械碰撞和錘擊之后，會產生較大的拘束應力，而呈放射狀的應力形成方向即是產生樹枝狀應力腐蝕裂紋的根源。在大量的工程應用中，我們發現了許多類似的腐蝕形態。因此，在制作這類不銹鋼時，容規第108條【2】強調了必須使用專業場地和專業設備的必要性。不僅要防止鐵離子污染，而且還要防止強力組裝和機械撞擊。3.2.2由于冷變形所造成的應力腐蝕316L、304和321等普通奧氏體不銹鋼在鹵化物介質中，最容易導致應力腐蝕的主要原因在于制作方面的因素。從

31、理論上來說，該類材質在變形量較大時存在冷變形的相變，即在脹接和彎曲時，材料中的奧氏體組織會產生馬氏體相變，使變形部位的屈服強度大幅上升，在變形量達到20%以上時會成倍上升至抗拉強度指標附近，而抗拉強度的上升幅度僅為20%左右，導致屈/強比值接近。這是由于一旦冷變形較大時，部分不穩定的奧氏體會發生馬氏體轉變，即通常所說的冷作硬化。奧氏體不銹鋼在有應力腐蝕的環境中使用，所有冷變形較大的部位均要進行固熔處理或穩定化處理，如封頭和U型管的R部分等。316L與304相比，盡管在添加Mo的同時提高了Ni，使Ni由原來的9%上升到了14%，增加了鋼的奧氏體穩定性能，使加工硬化現象得到較大改善，但仍存在應力腐

32、蝕危害。3.2.3換熱管由于脹接應力所引起的應力腐蝕換熱管在強度脹和貼脹之后，在臺階處的附加應力很大，據文獻介紹，由機械貼脹所引起的附加應力達到100MPa以上【3】，而機械強度脹的附加應力則更大。因此，該材質換熱器的應力腐蝕失效主要是在管頭部位焊縫邊緣的熱影響區和機械脹接的臺階處。國內大多數機械制造廠家生產的奧氏體不銹鋼換熱器的應力腐蝕失效，幾乎完全出現在換熱管脹接的臺階處和管頭焊接的熱影響區，其微觀腐蝕形態均呈樹枝狀裂紋。脹接應力所帶來的危害要遠大于焊接應力所帶來的危害，其應力腐蝕優先于焊接應力。在國外，為了避開焊接應力所帶來的危害，一般均采取柔性強度脹接的聯結方式。國外在管口鉆孔的尺寸精

33、度、管子外徑的尺寸精度要比國內大多數制造廠精確得多。此外，國外的脹接方式采用的是液袋式的柔性脹接，采取先預脹、后緊脹的方法，使脹接的附加應力達到最低狀態，其腐蝕失效的概率比國內機械脹接的要低得多。但在有Cl使用的部位一般也不會隨便使用奧氏體不銹鋼材料，材質往往上升為雙相不銹鋼材料，如SAF2205等，但其價格要昂貴得多。如某單位有12臺不銹鋼換熱器，管束材質為1Cr18Ni10Ti，管程使用介質為循環水，入口溫度20，管外為油氣，入口溫度130。換熱管的連接方式為強度焊加帖脹。使用一年以后，在管頭部分多次發生嚴重的腐蝕泄露。后經取樣分析發現，腐蝕泄露完全發生在管材的脹接部位，裂紋形成于脹與未脹

34、的臺階處，其裂紋擴展的尖端部位已部分貫穿。在該使用工況中循環水的Cl含量為35130ppm，而在水垢中的Cl含量則達到16000多ppm。4、結論綜上所述，304、321、316L等奧氏體不銹鋼盡管有良好的耐均勻腐蝕性能，但在有Cl等鹵素離子介質存在的環境中使用是不太合適的，其應力腐蝕的危害性將給裝置的正常生產帶來措手不及的麻煩。參考文獻：【1】：不銹鋼，陸世英等主編，原子能出版社，1995年出版。P137面。【2】：陸世英等，12臺1Cr18Ni10Ti不銹鋼熱交換器失效原因分析，不銹2000年第4期，P31面。【3】：壓力容器安全技術監察規程，中國勞動社會保障出版社，1999年10月出版。

35、幾種不銹鋼在含氯(Cl)水溶液中的適用條件一、板片材料的選用（1）注：不含氣體、PH值為7(即中性)、流動的含氯水溶液。（2）奧氏體不銹鋼對硫化物(SO2、SO3)腐蝕有一定的抗力。但是，Ni含量越高，耐蝕性將降低（因生成低熔點NiS）,可能引起硫化物應力腐蝕開裂。硫化物應力腐蝕開裂同材料的硬度有關，奧氏體不銹鋼的硬度應HB228；Ni-Mo或NiMoCr合金的硬度不限；碳素鋼的硬度應HB225；（3）必須注意板片材料與墊片或膠粘劑的相容性。例如，應避免將含氯的墊片或膠粘劑（如氯丁橡膠或以其為溶質的膠粘劑）與不銹鋼板片組配,或者將氟橡膠、聚四氟乙烯（PTFE）墊片與鈦板板片組配；（4）一般，硫

36、酸可選用鎳及鎳基合金；鹽酸、硝酸和稀硫酸(濃度70以下)等可選用鈦鈀合金；不容許接觸黑色金屬的特殊場合（如軟化飲用水），或要求耐磨蝕的場合，可選用銅及銅合金；（5）常用的評價材料耐蝕性好壞的指標之一是“耐局部腐蝕當量PRE”（PittingResistanceEquivalent）。PRE值取決于材料中Cr、Mo和N元素的平均含量()：PRECr+3.3Mo+30N；其值越大，耐局部腐蝕或均勻腐蝕的性能越好。二、板片常用材料的特點及適用條件（1）304型不銹鋼這是最廉價、最廣泛使用的奧氏體不銹鋼（如食品、化工、原子能等工業設備）。適用于一般的有機和無機介質。例如，濃度30、溫度100或濃度30

37、、溫度50的硝酸；溫度100的各種濃度的碳酸、氨水和醇類。在硫酸和鹽酸中的耐蝕性差；尤其對含氯介質(如冷卻水)引起的縫隙腐蝕最敏感。在含氯水溶液中的適用條件,見表1-34。PRE為19。（2）304L型不銹鋼耐蝕性和用途與304型基本相同。由于含碳量更低（0.03），故耐蝕性（尤其耐晶間腐蝕,包括焊縫區）和可焊性更好，可用于半焊式或全焊式PHE。（3）316型不銹鋼適用于一般的有機和無機介質。例如,天然冷卻水、冷卻塔水、軟化水；碳酸；濃度50的醋酸和苛性堿液；醇類和丙酮等溶劑；溫度100的稀硝酸（濃度20、稀磷酸（濃度30等。但是,不宜用于硫酸。由于約含2的Mo，故在海水和其他含氯介質中的耐蝕

38、性比304型好,完全可以替代304型,見表1-34。PRE為25。（4）316L型不銹鋼耐蝕性和用途與316型基本相同。由于含碳量更低（0.03），故可焊性和焊后的耐蝕性也更好，可用于半焊式或全焊式PHE。PRE為25。（5）317型不銹鋼適合要求比316型使用壽命更長的工況。由于Cr、Mo、Ni元素的含量比316型稍高，故耐縫隙腐蝕、點蝕和應力腐蝕的性能更好。PRE為30。（6）AISI904L或SUS890L型不銹鋼這是一種兼顧了價格與耐蝕性的高性價比的奧氏體不銹鋼，其耐蝕性比以上幾種材料好,特別適合一般的硫酸、磷酸等酸類和鹵化物（含Cl、F）。由于Cr、Ni、Mo含量較高，故具有良好的耐

39、應力腐蝕、點蝕和縫隙腐蝕性能。在含氯介質中的適用條件,見表1-34。PRE為36。（7）Avesta254SMO高級不銹鋼這是一種通過提高Mo含量對316型進行了改進的超低碳高級不銹鋼，具有優良的耐氯化物點蝕和縫隙腐蝕性能，適用于不能用316型的含鹽水、無機酸等介質。在含氯介質中的適用條件,見表5-11。PRE為47。（8）Avesta654SMO高級不銹鋼這是一種Cr、Ni、Mo、N含量均高于254SMO的超低碳高級不銹鋼,耐氯化物腐蝕的性能比254SMO更好,可用于冷的海水。PRE為64。（9）RS-2（OCr20Ni26Mo3Cu3Si2Nb）不銹鋼這是一種國產的CrNiMo-Cu不銹鋼

40、。耐點蝕和縫隙腐蝕的性能相當于316型，而耐應力腐蝕的性能更好。可用于80以下的濃硫酸（濃度9098），年腐蝕率0.04mm/a。PRE為29。（10）Incoloy825這是一種Ni（40）Cr（22）Mo（3）高級不銹鋼。Incoloy是theInternationalNickelCo.公司的注冊商標。適用于低溫下各種濃度的硫酸；在濃度為5070的苛性堿（如NaOH）溶液中,具有良好的耐蝕性,不產生應力腐蝕開裂。但是,對氯化物引起的縫隙腐蝕卻很敏感。此外,沖壓性能也不太好,故不是板片常用的材料。PRE為32。（11）鈦非合金化鈦，重量輕，相對密度4.5，能自然生成鈍化保護膜（Ti2O3），

41、且如果一旦被破壞，具有“自愈性”，故耐蝕性比不銹鋼好，是適合含氯介質（Cl濃度200mg/L，溫度130）的典型材料。在不超過120的海水和其他氯化物（如CaCl2）溶液中,實際上不受腐蝕。一般,可用于135以下的海水和165以下各種濃度的鹽水(NaCl)：鈦在沸點以下的有機酸（如濃硝酸、濃碳酸等）和稀堿液中,耐蝕性能也良好。鈦在H2SO4、HCl、HF和王水等中的耐蝕性較差。在高溫(120以上)的某些濃氯化物溶液（如PH7、氯化物濃度200mg/L的廢水）中，也可能引起縫隙腐蝕或應力腐蝕；此時,應選用鈦鈀合金。因為，在高溫下，某些離子(如F、Cl、S等)對鈦的縫隙腐蝕有加速作用，尤其是氟化物

42、的危害性更大，故應避免與氟橡膠或聚四氟乙烯墊片配用。（12）鈦-鈀合金這是添加了鈀(0.120.25)的非合金化鈦，因而明顯改善了鈦在酸類介質（尤其是條件不太苛刻的工況）中的耐蝕性。例如，對濃度達70的硝酸、含氧化性離子（如Fe、Cu）的鹽酸以及電鍍液等均有良好的耐蝕性。此外,尚可用于濃度10、溫度70的稀硫酸。（13）鈦-鉬-鎳合金這是添加了鉬(0.3)和鎳(0.8)的合金化鈦,可用于非合金化鈦不耐腐蝕的工況。此外，由于鈦及鈦合金的抗拉強度低（b240MPa）,對蠕變很敏感，故在板片夾緊力過大,或橡膠墊片產生溶漲的工況下，易使墊片槽變形；同時,其塑性較差（518或24）、屈強比較高(s/b0.711.92)，沖壓成型時容易壓裂,故在板片和模具的結構設計方面應適當考慮。（14）Nickel200這是含鎳99以上的純鎳板。主要用于高濃度（5070）、高溫（可至沸點）的苛性堿溶液（NaOH、KOH等）。但是，對微咸水等氯化物引起的縫隙腐蝕很敏感。（15）HastelloyC-276這是一種昂貴的超低碳Ni（57）-Cr（16）-Mo（16）合金C族鎳基合金中的主要品種。Hastelloy是theCabotCo.公司的注冊商標。國外，20世紀60年代開