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      高溫氣體環境中不銹鋼管的腐蝕形式:氧化、脫碳、氫蝕及硫化等

      發布時間:2022-05-11 09:13:10 丨 瀏覽次數:

      雖然化學腐蝕不像電化學腐蝕那么普遍和嚴重,但在高溫環境中卻是一個不容忽視的問題。以下是幾種常見的化學腐蝕。

          

          這是一種主要的化學腐蝕,如不銹鋼管在冶煉和軋制過程中的氧化剝落;化工中硫鐵礦烘焙爐的腐蝕;石里工業中高溫爐管和核工業設備的高溫氧化,屬于不銹鋼管的高溫氣體腐蝕。不銹鋼管在高溫氣體環境中不僅具有耐熱性、良好的機械性能,而且具有耐腐蝕性,不受高溫氣體的氧化。

          不銹鋼管是一種廣泛使用的金屬材料,在高溫氣體環境中易腐蝕。以下腐蝕形式常見于生產實踐中:

          1.在空氣中加熱不銹鋼管時,如果溫度低于600℃,氧化速度慢,但當溫度高于時800℃時,氧化迅速加快。因為高溫時所生成的氧化皮致密性不好,與金屬基體的結合不牢,容易剝落,保護性很差。這層氧化膜是由幾層不同的化合物所構成的,如圖1-3所示。

          2.鋼脫碳    鋼是一種鐵碳合金,碳可以以碳滲透體的形式存在。所謂不銹鋼管的高溫脫碳,是指在高溫氣體的作用下,不銹鋼管表面與氧化膜連接的金屬表面層產生氧化皮。因為當高溫氣體含有時O2、H2O、CO2、H2    不銹鋼管中的滲碳體Fe3C與這些氣體發生反應。因此,碳含量降低,金屬表面硬度和機械疲勞強度(疲勞極限)降低。同時,由于氣體沉淀,破壞了鋼表面膜的完整性,進一步降低了耐腐蝕性。

          3.氫腐蝕   在高溫高壓氫氣中,不銹鋼管和氫的作用大大降低了其機械強度,甚至破裂為氫腐蝕。例如,石油裂解中的氫和脫氫裝置、合成氨和合成苯的設備由于氫的連接而產生氫腐蝕。氫腐蝕的發生是由于氫沿晶粒的邊界擴散到金屬內部(如圖所示1-4),并發生以下反應:

          Fe3C  2H2 =3Fe CH4其基本過程是氫分子擴散到鋼表面,并被物理吸附;然后氫分子被分解成氫原子,并被鋼表面化學吸附。由于氫原子很小,上述化學反應可以通過不銹鋼管表面的晶體邊界向鋼的內部擴散。由于甲烷的產生和聚集,局部高壓和應力集中在鋼中形成,導致晶粒邊緣的損壞。Fe3C向Fe體積縮小的變化0.7這大大降低了鋼的強度。

          4。硫化  不銹鋼管和高溫硫介質(如硫、二氧化硫、硫化氫氣體)產生金屬硫化物的過程是金屬的高溫硫化物。高溫硫化物對煉油設備的損壞非常嚴重。硫化物比氧化物更快,這是由于硫化物產生的硫化物不穩定、易分解、易剝落、晶格缺陷、熔點、沸點低、保護性差,許多不銹鋼管無法承受高溫硫化氫的腐蝕。例如,不銹鋼600℃以上,低合金鋼在300℃以上,高鎳合金不耐硫化氫腐蝕。硫化氫在石油生產、煉油和化工生產中嚴重腐蝕金屬。然而,鉻、高鉻合金和鋁具有良好的抗硫化性能。

         5.由于腐蝕性氣體(如So2)沿著石墨夾雜物和微裂縫滲透到鑄鐵中,在鑄鐵中產生比所消耗的金屬體積大的化合物,使鑄鐵尺寸生長


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