氯離子腐蝕及不銹鋼知識(shí)

1、氯離子對(duì)熱力機(jī)組的腐蝕危害極大其腐蝕表現(xiàn)形式主要是破壞金屬表面的鈍化膜進(jìn)而向金屬晶格里面滲透引起金屬表面性質(zhì)的變化.本文分析了氯離子對(duì)金屬腐蝕的機(jī)理并針對(duì)熱力系統(tǒng)內(nèi)部氯離子的來(lái)源提出了相應(yīng)的解決措施.嶺澳核電站循環(huán)水過(guò)濾系統(tǒng)316L不銹鋼管道點(diǎn)腐蝕的理論分析AnalysisofPittingCrosionson316LStainlessSteelPipesofCirculationWaterFilteringSysteminLing抋o

2、NuclearPowerStation簡(jiǎn)隆新1，時(shí)建華2（1.中廣核工程有限公司，廣東深圳518124；2.大亞灣核電運(yùn)營(yíng)管理有限公司，廣東深圳518124）簡(jiǎn)單介紹了循環(huán)水旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)反沖洗系統(tǒng)及316L不銹鋼管道的使用情況，分析了316L不銹鋼的抗腐蝕性。詳細(xì)介紹了點(diǎn)腐蝕形成的機(jī)理和影響因素，分析了316L不銹鋼點(diǎn)腐蝕的情況，提出了對(duì)反沖洗管道可采取的防護(hù)措施。316L不銹鋼；管道；點(diǎn)腐蝕Abstract:Thispapergivesa

3、generalintroductiontotherotatingdrumfilterbackflushingsystemtheusageof316Lstainlesssteelpipes.Italsoanalysestheacteristicofanticrosionof316Lstainlesssteel.Atthesametimeitgivesadetailedintroductiontothemechanismoffmingpit

4、tingcrosionthefactsaffectingitsfmation.Theanalysisofthepittingphenomenasuggestionfthepipematerialionarealsodiscussedinthispaper.Keywds:316LStainlesssteelPipePittingcrosion1循環(huán)水旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)反沖洗系統(tǒng)簡(jiǎn)介循環(huán)水過(guò)濾系統(tǒng)(CFI)的主要設(shè)備是旋轉(zhuǎn)海水濾網(wǎng)，在其運(yùn)行中要不斷清

5、除濾出的污物，通過(guò)反沖洗系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。反沖洗的水源與主循環(huán)水一樣引自旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)后的海水水室，后經(jīng)兩級(jí)泵加壓和中間過(guò)濾輸至旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的特定部位沖洗污物，設(shè)計(jì)流速2.3ms。反沖洗海水管道設(shè)計(jì)采用公稱(chēng)直徑150mm（壁厚7.11mm）的316L不銹鋼管。輸送的海水含氯量為17gL，摩爾濃度為0.48molL，為防止回路中海生物滋生，注入次氯酸鈉溶液，使循環(huán)水入口次氯酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在1106。2316L不銹鋼管道的使用情況CFI系統(tǒng)于20000

6、517完成安裝交付調(diào)試，進(jìn)行單體調(diào)試及系統(tǒng)試運(yùn)。2001年4月，1號(hào)機(jī)組管道首次出現(xiàn)泄漏，泄漏部位位于管道豎直段與水平段彎頭焊口處，泄漏點(diǎn)表現(xiàn)為穿透性孔，孔的直徑很小，但肉眼可見(jiàn)，管道內(nèi)壁腐蝕處呈擴(kuò)展?fàn)詈稚P跡，判斷為典型的不銹鋼點(diǎn)腐蝕。當(dāng)時(shí)的處理措施是切除泄漏的管段，更換同材質(zhì)的新管段，并在新管段底部增加了一個(gè)疏水閥，目的是在管道停運(yùn)期間排空管內(nèi)積水以防止腐蝕的再次發(fā)生。但在2001年9月，1號(hào)機(jī)管道又發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)。2001年10月電廠決

7、定將所有反沖洗管道更換為碳鋼襯膠管道。改造后運(yùn)行至今未發(fā)生泄漏。3316L不銹鋼的抗腐蝕性分析316L不銹鋼屬300系列FeCrNi合金奧氏體不銹鋼，由于鉻、鎳含量高，是最耐腐蝕的不銹鋼之一，并具有很好的機(jī)械性能。字母“L”表示低碳（碳含量被控制在0.03%以下），以避免在臨界溫度范圍(430～900℃)內(nèi)碳化鉻的晶界沉淀，在焊后提供特別好的耐蝕性。但316L不銹鋼抗氯離子點(diǎn)腐蝕的能力較差。4不銹鋼的點(diǎn)腐蝕機(jī)理化學(xué)腐蝕的熱力學(xué)條件，活化

8、態(tài)不銹鋼成為陽(yáng)極，鈍化態(tài)不銹鋼作為陰極。腐蝕點(diǎn)只涉及到一小部分金屬，其余的表面是一個(gè)大的陰極面積。在電化學(xué)反應(yīng)中，陰極反應(yīng)和陽(yáng)極反應(yīng)是以相同速度進(jìn)行的，因此集中到陽(yáng)極腐蝕點(diǎn)上的腐蝕速度非常顯著，有明顯的穿透作用，這樣形成了點(diǎn)腐蝕。4.4點(diǎn)腐蝕形成的過(guò)程點(diǎn)蝕首先從亞穩(wěn)態(tài)孔蝕行為開(kāi)始。不銹鋼表面的各種缺陷如表面硫化物夾雜、晶界碳化物沉積、表面溝槽處等地方，鈍化膜首先遭到破壞露出基層金屬出現(xiàn)小蝕孔（孔徑多在20～30μm），這就是亞穩(wěn)態(tài)孔核，

9、成為點(diǎn)腐蝕生成的活性中心。蝕核形成后，相當(dāng)一部分點(diǎn)仍可能再鈍化，若再鈍化阻力小，蝕核就不再長(zhǎng)大。當(dāng)受到促進(jìn)因素影響，蝕核繼續(xù)長(zhǎng)大至一定臨界尺寸時(shí)（一般孔徑大于30μm），金屬表面出現(xiàn)宏觀可見(jiàn)的蝕孔，這個(gè)特定點(diǎn)成為孔蝕源。蝕孔一旦形成則加速生長(zhǎng)，現(xiàn)以不銹鋼在充氣的含氯離子的介質(zhì)中的腐蝕過(guò)程為例說(shuō)明，見(jiàn)圖2。圖2不銹鋼在充氣的含氯離子的介質(zhì)中的孔蝕過(guò)程[4]蝕孔內(nèi)金屬表面處于活態(tài)，電位較負(fù)；蝕孔外金屬表面處于鈍態(tài)，電位較正，于是孔內(nèi)和孔外構(gòu)

10、成了一個(gè)活態(tài)——鈍態(tài)微電偶腐蝕電池，電池具有大陰極——小陽(yáng)極的面積比結(jié)構(gòu)，陽(yáng)極電流密度很大，蝕孔加深很快?？淄饨饘俦砻嫱瑫r(shí)受到陰極保護(hù)，可繼續(xù)維持鈍態(tài)?？變?nèi)主要發(fā)生陽(yáng)極溶解反應(yīng)：Fe→Fe22eCr→Cr33eNi→Ni22e孔外在中性或弱堿性條件下發(fā)生的主要反應(yīng)：12O2H2O2e→2OH由圖可見(jiàn)，陰、陽(yáng)極彼此分離，二次腐蝕產(chǎn)物將在孔口形成，沒(méi)有多大保護(hù)作用?？變?nèi)介質(zhì)相對(duì)孔外介質(zhì)呈滯流狀態(tài)，溶解的金屬陽(yáng)離子不易往外擴(kuò)散，溶解氧亦不易擴(kuò)

11、散進(jìn)來(lái)。由于孔內(nèi)金屬陽(yáng)離子濃度的增加，帶負(fù)電的氯離子向孔內(nèi)遷移以維持電中性，在孔內(nèi)形成金屬氯化物（如FeCl2等）的濃縮溶液，這種富集氯離子的溶液可使孔內(nèi)金屬表面繼續(xù)維持活性。又由于氯化物水解等原因，孔內(nèi)介質(zhì)酸度增加，使陽(yáng)極溶解速度進(jìn)一步加快，加上受重力的作用，蝕孔加速向深處發(fā)展。隨著腐蝕的進(jìn)行，孔口介質(zhì)的pH值逐漸升高，水中的可溶性鹽如Ca(HCO3)2將轉(zhuǎn)化為CaCO3沉淀，結(jié)果銹層與垢層一起在孔口沉積形成一個(gè)閉塞電池，這樣就使孔內(nèi)

12、外物質(zhì)交換更困難，從而使孔內(nèi)金屬氯化物更加濃縮，最終蝕孔的高速深化可把金屬斷面蝕穿。這種由閉塞電池引起孔內(nèi)酸化從而加速腐蝕的作用稱(chēng)為“自催化酸化作用”。產(chǎn)生腐蝕反應(yīng)的金屬表面的微環(huán)境情況非常重要，在這樣的表面上形成的局部腐蝕環(huán)境與名義上的大環(huán)境有很大不同。點(diǎn)腐蝕的產(chǎn)生正是在一個(gè)與周?chē)h(huán)境不同并且逐步惡化的微環(huán)境下進(jìn)行的。5影響點(diǎn)腐蝕的因素金屬或合金的性質(zhì)、表面狀況、介質(zhì)的性質(zhì)、pH值、溫度、流速和時(shí)間等，都是影響點(diǎn)腐蝕的主要因素。不銹鋼

13、性質(zhì)的影響因素包括：組分、雜質(zhì)、晶體結(jié)構(gòu)、鈍化膜。組分、雜質(zhì)和晶體結(jié)構(gòu)決定著其耐腐蝕性。比如不銹鋼中加入鈮和鈦可有效防止碳化鉻的形成，從而提高晶界抗腐蝕能力。適量的鉬和鉻聯(lián)合作用可在氯化物存在的情況下有效穩(wěn)定鈍化膜。許多晶界腐蝕是由熱處理引起的：不銹鋼在焊接等過(guò)程中加熱到一定溫度之后而產(chǎn)生碳化鉻在晶界上的沉積，因此，緊靠近碳化鉻的區(qū)域就消耗掉了鉻，從而相對(duì)于晶內(nèi)的鉻更為活潑。如果存在水溶液條件，就形成了以裸露的鉻為陽(yáng)極，以不銹鋼為陰極的