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氯离子在各ppm温度和浓度下的腐蚀选不锈钢材料
来源: 时间:2023-02-18

1、常规不锈钢用于哪些氯离子环境?

不锈钢材质耐氯离子腐蚀标准可参照《火电厂循环水处理》一书明确约定:

(1)、T304不锈钢使用环境:氯离子含量为0-200mg/L

(2)、T316不锈钢使用环境:氯离子含量为<1000mg/L

(3)、T317不锈钢使用环境:氯离子含量为<5000mg/L

按规范GB 50235-2010《工业金属管道工程施工规范》、GB 50184-2011《工业金属管道工程施工质量验收规范》规定,水中氯离子含量不得超过25mg/L (25ppm)。

液压试验应符合下列规定,液压试验应使用洁净水。当对不锈钢、镍及镍合金管道,或对连有不锈钢、镍及镍合金管道或设备的管道进行试验时,水中氯离子含量不得超过25mg/L(25ppm)。

 

2、不锈钢、超级不锈钢和钛材所用氯离子环境

下图为不锈钢、超级不锈钢和钛材所用氯离子环境。

红色为低ppm和低温环境,选用304不锈钢,绿色高温和高ppm环境,先用纯钛 TAI。

从图表可以看出,耐氯离子腐蚀有个简易的排列:

304<316L<904L<254SMO<纯钛

 

3、双相不锈钢耐氯离子腐蚀怎样?性能如何?

下图为PRE耐腐蚀当量值,耐点腐蚀指数 PRE (Pitting Resistance Equivalent) 数值反映的是材料的耐氯离子点腐蚀倾向。

从下图可以看出,双相不锈钢2101、2304、2205、 2507四个不锈钢牌号耐腐蚀倾向均大于普通316L不锈钢,有些材料和超级不锈钢相当。

如2507不锈钢的耐点腐蚀就媲美254SMO不锈钢,2205不锈钢与 904L不锈钢的耐氯离子点腐蚀腐蚀性能相当。

代入上面第2部分,很清楚可以看到它们排在什么位置。

上面G150腐蚀试验是奥托昆普发明的电化学临界点蚀温度的标准试验方法,临界点腐蚀温度如上。可以看出,G150结果与PRE 数值结果类同。

 

4、超级不锈钢254SMO316L耐氯离子腐蚀

下面黑白图和蓝色图一样,是来自奥托昆普不同年份和版本的图示,可以看出:

316L不锈钢耐氯离子点腐蚀性能远低于254SMO不锈钢,耐缝隙腐蚀结果同样。

如60度温度时候,316L不锈钢仅耐200ppm不到, 904L不锈钢耐8500ppm,254SMO不锈钢耐15000ppm 氯离子。

 

5FGD脱硫氯离子+氟离子腐蚀选材(55~70 度)



以上两图年代不同,结果类似,上图是奥托昆普,下图为德国VDM公司。

图示收集了从0~20万ppm氯离子+氟离子腐蚀工况(大部分是氯离子)的选材区间,是不可多得的氯离子选材参考。

下图更直观,50~70度温度下,按照酸碱性和氯离子浓度直接找到对应材料即可。


6、钛系列金属耐氯离子腐蚀如何?


上一张图标,第一行是钛材,可以看出,当C276镍基合金在204度的温度、3000ppm高压釜下开始有点腐蚀时候,钛材还依然在战斗,没有任何腐蚀。

谈谈钛材在氯离子腐蚀上的应用。

众所周知,钛材对高氯离子的海水环境几乎是免疫的,基本没有腐蚀。

海水的盐度通常小于5%,根据长期的实验和实际使用,认为纯钛可以在120度以下的海水中安全使用,但温度再升高就有可能发生缝隙腐蚀,继续升高就有可能发生点蚀。

钛在不同浓度,PH值(3-9),温度的NaCl溶液中的使用范围见下图所述!

钛钯合金(Ti-0.2Pd,Grade7)和钛镍钼合金(Ti-Grade-12),可以用到 260度的高温加压海水中!

下面是纯钛,钛钯合金(Grade7),钛镍钼合金(Grade12)在不同浓度的氯化钠溶液,氯化镁溶液中的耐腐蚀结果。

可以看出,在该工况中,钛钯合金和钛镍钼合金耐氯离子的程度比纯钛高的多!

耐腐蚀度:Grade7>Grade12>纯钛(Grade2)

注意:图中白色圆圈代表可以使用;黑色圆圈代表容易发生缝隙腐蚀或点蚀;白色三角形代表发生轻微的缝隙腐蚀,但是不影响使用。