不锈钢材料的腐蚀方法精选PPT.ppt
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1、关于不锈钢材料的腐蚀方法第1页,讲稿共50张,创作于星期一金属腐蚀一般介绍n1.腐蚀定义:金属在周围介质(最常见的是液体和气体)的作用下,由于化学变化,电化学变化或物理溶解而产生的破坏。n2.合金耐蚀性判断:标准电极电位大小(表面)。n3.热力学条件:过程(G)x、p0。n4.动力学条件:电极过程(3个主要步骤)、电极极化、去极化、电解质n5.腐蚀不可避免,可以缓解。第2页,讲稿共50张,创作于星期一阳极极化曲线1.活态:金属按正常的阳极溶解规律进行。2.钝态:当电极电位达到某一临界值Ep时,金属表面状态发生突变(生成耐蚀性好的高价氧化膜),金属开始钝化,在一定的电极电位范围内,金属均处于稳定
2、的钝态。3.过钝态:氧化膜进一步氧化生成更高价的可溶性氧化物,电流再次随电极电位的升高而增加。第3页,讲稿共50张,创作于星期一电化学腐蚀动力学1.电极极化:阳极极化:通过电流时阳极电位向正的方向移动。阴极极化:通过电流时阴极电位向负的方向移动。去极化过程:消除或减弱阳极和阴极极化作用的电极过程。2.极化原因及类型:电极过程:液相传质步骤、电子转移步骤或电化学步骤、液相传质步骤或生成新相步骤。最慢步骤的速度决定整个电极反应速度,称为控制步骤。3.电化学极化、浓差极化第4页,讲稿共50张,创作于星期一不锈钢耐蚀原因n塔曼定理:对固溶体而言,将电极电位较高溶质加入到电极电位较低的溶剂金属,若原子百
3、分比达到n/8(n=1,2,),固溶体的电极电位会急剧变化,耐蚀性将有明显变化。n不锈钢表面:致密、稳定、完整、再生、与基体结合牢固氧化膜。Cr2O3第5页,讲稿共50张,创作于星期一不锈钢第6页,讲稿共50张,创作于星期一不锈钢典型腐蚀n均匀腐蚀n电偶腐蚀n晶间腐蚀n点蚀n应力腐蚀开裂(SCC)n缝隙腐蚀n磨损腐蚀n微生物(细菌)腐蚀第7页,讲稿共50张,创作于星期一均匀(全面)腐蚀n定义:材料整个表面发生腐蚀。n特征:可见、对不锈钢而言危害性最小。第8页,讲稿共50张,创作于星期一均匀(全面)腐蚀第9页,讲稿共50张,创作于星期一均匀(全面)腐蚀n影响因素1.材料所在环境及其变化(氧化性介
4、质、强氧化性介质、介质的选择性)2.金属表面的电极电位。3.介质溶液的浓度、温度等。第10页,讲稿共50张,创作于星期一电偶腐蚀n定义:异种金属在同一介质中接触,由于腐蚀电位不相等有电偶电流流动,使电位较低的金属溶解速度增加,造成接触处的局部腐蚀,而电位较高的金属,溶解速度反而减小,这就是电偶腐蚀。n原理:腐蚀电位较低的金属由于和腐蚀电位较高的金属接触而产生阳极极化,其结果是溶解速度增加,而电位较高的金属,由于和电位较低的金属接触而产生阴极极化,结果是溶解速度下降,即受到了阴极保护。第11页,讲稿共50张,创作于星期一电偶腐蚀第12页,讲稿共50张,创作于星期一电偶腐蚀n电偶腐蚀倾向及电偶序1
5、.电偶序:根据金属(或合金)在一定条件下测得的稳定电位的相对大小排列而成的表。一般只列出金属稳定电位的相对关系2.电偶腐蚀倾向判断:电偶序表中,处于电位负端的金属起阳极体作用,处于电位正端的起阴极体作用。表中上下位置相隔较远的两种金属成偶对时,阳极体受腐蚀较严重,因此,从热力学上说,二者的开路电位差较大,腐蚀推动力亦大。对于电偶序而言,只给出了热力学判据。第13页,讲稿共50张,创作于星期一一些工业金属和合金在海水中的电偶序铂金石墨钛银Chlorimet 3(62Ni,18Cr,18Mo)Hastelloy C(62Ni,17Cr,15Mo)18-8Mo不锈钢(钝态)18-8不锈钢(钝态)11
6、30%Cr不锈钢(钝态)Inconel(80Ni,13Cr,7Fe)(钝态)镍(钝态)银焊药Monel(70Ni,32Cu)铜镍合金(6090Cu,4011Ni)青铜铜黄铜Chlorimet2(66Ni,32Mo,1Fe)Hastelloy B(60Ni,30Mo,6Fe,1Mn)Inconel(活态)镍(活态)锡铅铅-锡焊药18-8钼不锈钢(活态)18-8不锈钢(活态)高镍铸铁13%Cr不锈钢铸铁钢或铁2024铝(4.5Cu,1.5Mg,0.6Mu)镉工业纯铝(1100)锌镁和镁合金阴极性阳极性第14页,讲稿共50张,创作于星期一电偶腐蚀n影响因素1.材料表面条件不同(划伤、摩擦痕、焊接)。
7、2.一般情况下,随着阴极对阳极面积的比值(即SK/Sa)的增加,作为阳极体的金属腐蚀速度也增加。3.介质电导率:对于海水等电导率高的介质,电偶电流可分散到离接触点较远的阳极表面上,阳极所受腐蚀较为“均匀”。但如果在软水或普通大气等电导率较低的介质中,腐蚀会集中在离接触点较近的阳极表面,相当于把阳极的有效面积减少,增加了阳极局部表面的溶解速度。第15页,讲稿共50张,创作于星期一电偶腐蚀n控制1.选材上,尽量避免异种金属合金的相互接触;尽量选择在电偶序中位于同组或位置间隔较近的金属合金。2.切忌形成大阴极-小阳极的不利于防腐的面积比。3.设法对不同腐蚀电位的金属间接触面采取绝缘措施。4.对金属表
8、面作处理:镀锌、钝化等等。第16页,讲稿共50张,创作于星期一晶间腐蚀n概念:指沿晶界进行的,使晶界的连续性受到破坏,腐蚀始于表面,逐步深入内部,直接引起破坏。n原因:1.贫铬理论 (Fe、Cr)23C6 化合物 大阴极小阳极第17页,讲稿共50张,创作于星期一晶间腐蚀第18页,讲稿共50张,创作于星期一晶间腐蚀n危害1.材料无可见减薄,但强度和延性却明显下降。2.冷弯时出现裂纹。3.严重时晶粒脱落,造成设备破坏。第19页,讲稿共50张,创作于星期一晶间腐蚀敏化热处理 不锈钢的晶间腐蚀常常是在受到不正确的热处理以后发生的,使不锈钢产生晶间腐蚀倾向的热处理叫做敏化热处理。奥氏体不锈钢的敏化热处理
9、范围为450C850C。当奥氏体不锈钢在这个温度范围较长时间加热(如焊接)或缓慢冷却,就产生了晶间腐蚀敏感性。铁素体不锈钢的敏化温度在900C以上,而在700-800C退火可以消除晶间腐蚀倾向。第20页,讲稿共50张,创作于星期一控制n铁素体不锈钢1.对敏化态的铁素不锈钢,700800回火处理。2.降低C含量。n奥氏体不锈钢1.固溶处理:11001150 保温、水冷。2.降低C含量。3.Ti、Nb加入形成碳化物。4.采用双相钢。第21页,讲稿共50张,创作于星期一晶间腐蚀第22页,讲稿共50张,创作于星期一点腐蚀n1.概念:在不锈钢表面局部地区,出现向深处发展的腐蚀小孔,其余地区不腐蚀或腐蚀很
10、轻微。n2.危害:材料在均匀腐蚀不明显的情况下腐蚀穿孔。例:地下输油、油气管道,换热器钢管。第23页,讲稿共50张,创作于星期一点腐蚀n机理1.孔蚀核的形成,钝化膜缺陷处(划伤、晶界等)容易形成(凹陷产生,凹陷爆炸式增加,损坏了氧化膜)2.“深挖”:蚀孔内电位负,蚀孔外电位正,构成电偶腐蚀电池,大阴极-小阳极,阳极电流密度很大,蚀孔加深很快。3.金属阳离子浓度增加氯离子迁入氯化物水解酸度增加蚀孔进一步加深4.腐蚀进一步进行,蚀孔口介质的pH值升高,水中可溶性盐Ca(HCO3)2转化为CaCO3沉淀或形成Fe(OH)2(3),形成闭塞电池。孔内外物质更难交换,金属氯化物更加浓缩,酸度增加,“自催
11、化酸化作用”。第24页,讲稿共50张,创作于星期一点腐蚀第25页,讲稿共50张,创作于星期一点腐蚀n影响因素1.酸度:合金含量较高的不锈钢在酸液中比中性溶液中严重。2.氧含量:中性氯化物中,为阴极主反应:阳极:M-eM+阴极:1/2O2+2e+H2O2OH-酸性溶液中,作为阴极自催化剂,加速腐蚀:阳极:M-eM+阴极:2H+2eH2 2H2+O22H2O3.氯化物含量:304 在4%NaCl pH48坑点数最多、坑深。即:4%氯化物浓度最危险,若氯化物浓度再高则氧含量减少,故点蚀较轻。4.温度:高,点蚀加速,但氧含量减少。80以上升温会减弱点蚀效应。第26页,讲稿共50张,创作于星期一点腐蚀n
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