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        天津化肥專用管的表面在硝酸中形成的鈍化膜的成分

        天津化肥專用管的表面在硝酸中形成的鈍化膜的成分

        • 所屬:化肥專用管
        • 時間:2019-03-15 12:54:27
        • 來源:
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        304和304L天津化肥專用管在硝酸介質中具有優異的耐蝕性,因此,被廣泛地應用在硝酸生產裝置和管道中。但是天津化肥專用管管道的焊縫腐蝕失效和局部的沖刷腐蝕失效,一直是困擾我國硝酸生產裝置的問題。本文針對晶間腐蝕和流動腐蝕這兩個問題,探究了不同條件下304天津化肥專用管在硝酸中的腐蝕機理。首先,分析了天津化肥專用管硝酸輸送管道的焊縫發生腐蝕失效的原因,并利用熱處理方法模擬天津化肥專用管焊接過程中的受熱過程,研究了加熱溫度和時間對天津化肥專用管在硝酸中的耐蝕性影響規律,解釋天津化肥專用管焊縫熱影響區金屬的敏化行為。通過極化曲線、電化學阻抗譜、Mott-Shottky曲線和浸泡失重實驗,研究了304天津化肥專用管在硝酸中腐蝕特性隨硝酸濃度、溫度和浸泡時間變化規律。此外,通過自主研制的管流式流動腐蝕實驗裝置對天津化肥專用管在流動條件下腐蝕電化學行為進行了研究。通過以上研究和實驗,主要得出以下結論:   (1)三通母材和直管母材表面發生較為均勻的晶間腐蝕。三通母材和直管母材的Cr和Ni含量基本相同,且各自的腐蝕電流密度和阻抗值差別不大,兩種母材的耐蝕性良好。但三通母材的碳含量是直管母材碳含量的1.8倍,在焊接的熱影響區,兩種材料的耐蝕性差別較大,熱影響區的材料的腐蝕速率明顯大于母材,三通一側熱影響區的腐蝕速率顯著大于其他區域。碳含量是影響304天津化肥專用管焊接接頭在硝酸中耐蝕性的關鍵因素。碳含量越高,焊接過程中熱影響區的天津化肥專用管越容易發生敏化,導致耐蝕性顯著降低?! ?2)當加熱溫度處在500-900℃時,即使短暫時間的加熱也會導致304L天津化肥專用管晶間腐蝕敏化度的顯著增大。當加熱溫度在650-750℃區間時,304L天津化肥專用管的晶間腐蝕敏化度達到最大值。加熱溫度低于500℃或者高于900℃時,天津化肥專用管在硝酸中的晶間腐蝕敏化度的變化很小,耐蝕性不會顯著降低。通過電化學阻抗譜的變化可以區分經過不同敏化度的天津化肥專用管試樣,晶間腐蝕敏化度高的試樣的反應電阻Rct變小,天津化肥專用管鈍化膜的完整性和保護性降低。電化學阻抗測試和DL-EPR測試得到的熱處理對304L天津化肥專用管耐蝕性的影響規律基本吻合。304和304L天津化肥專用管在經650℃熱處理后,鈍化膜表面界面電容和雙電層電容達到最大,在硝酸介質中其鈍化膜的保護能力變差,耐蝕性明顯下降。且隨保溫時間的增大,其在硝酸中的腐蝕裂紋內的溶液電阻與腐蝕界面的電荷轉移電阻也逐漸減小?! ?3)304天津化肥專用管在不同溫度和濃度硝酸中的腐蝕機理基本相同。隨著硝酸溫度和濃度的增大,304天津化肥專用管在硝酸中的自腐蝕電位呈逐漸增大的趨勢,鈍化區的范圍逐漸減小,維鈍電流密度逐漸增大,腐蝕速率逐漸增大,天津化肥專用管在硝酸中的腐蝕越趨于活化腐蝕,天津化肥專用管發生過鈍化的趨勢越明顯。硝酸溫度越高,維持304天津化肥專用管鈍化膜的穩定狀態越困難。隨著硝酸濃度的增大,反應電阻逐漸減小,鈍化膜的溶解速度增大,鈍化膜對天津化肥專用管基體的保護作用逐漸減弱。Mott-Schottky曲線分析發現,天津化肥專用管表面的鈍化膜呈現P型半導體特性。隨著硝酸濃度的增大,線性區的斜率逐漸增大,載流子的濃度先減小后增大。隨著溫度的升高,線性區的斜率逐漸變小,載流子濃度逐漸增大,平帶電位負移。隨著浸泡時間的增加,304天津化肥專用管容抗弧半徑逐漸減小,鈍化膜對金屬基體的保護性能逐漸降低。天津化肥專用管表面的鈍化膜在硝酸中的溶解速度在浸泡初期較小,隨著浸泡時間的增大,鈍化膜的溶解速度先以較快的速度增大,最后達到穩定值。1.jpg304天津化肥專用管的表面在硝酸中形成的鈍化膜的成分主要為Fe-Cr-Ni等金屬化合物,即σ相?! ?4)天津化肥專用管在流動硝酸中存在鈍化行為,在浸入流動硝酸后天津化肥專用管表面的鈍化膜不斷發展,4h后鈍化膜逐漸趨于穩定。在流動硝酸中,天津化肥專用管的腐蝕速率隨著溫度、流速和沖擊角的增大而逐漸增大。隨著溫度的升高,鈍化膜的厚度逐漸減小,致密和完整程度變低。硝酸溫度增大,鈍化區范圍變窄,過鈍化電位變小,天津化肥專用管在流動硝酸中的鈍化行為不穩定,更容易發生過鈍化,導致晶間腐蝕的發生。隨著流速的增大,鈍化膜的厚度逐漸減小,鈍化膜對天津化肥專用管的保護作用逐漸減弱。速度對天津化肥專用管的自腐蝕電位、鈍化區間范圍和過鈍化行為影響不大,流速增大,鈍化電流密度增大,說明流速增大,鈍化膜的溶解速率增大。天津化肥專用管在流動硝酸中的耐蝕性,隨著沖擊角的增大逐漸變小。沖擊角的變化,主要影響天津化肥專用管在硝酸中致鈍電位。致鈍電位和鈍化電流密度的增加,導致鈍化膜受到破壞或者出現缺陷時的自我修復能力變弱。天津化肥專用管在硝酸中的流動腐蝕特性主要受其表面靜壓力分布情況的影響,在靜壓力大的區域,沖刷腐蝕較為嚴重。

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