渣油加氫高壓空冷器國產(chǎn)化825合金材料耐蝕性能研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷進步,化工、航天、交通運輸以及其相關(guān)領(lǐng)域都得到了很快的發(fā)展,對于這些行業(yè)的材料設(shè)備以及生產(chǎn)裝備的要求也是越來越高。例如,石化行業(yè)中,很多設(shè)備都是在高溫高壓下運行。隨著加工原料油的劣質(zhì)化,采用碳鋼制造的加氫高壓空冷器的腐蝕和泄漏問題越來越突出,同奧氏體不銹鋼、碳鋼類材料相比,具有高Cr含量的鎳基耐蝕合金是較為理想的材料。具有代表性的鎳基合金材料是Incoloy825合金材料(簡稱825合金)。過去由于國內(nèi)的冶金技術(shù)不

2、成熟等諸多因素的影響,825合金材料大多依賴進口。近年來,我國的冶金技術(shù)日趨成熟,已成功研制出了擁有自主產(chǎn)權(quán)的825合金,并于2010年上市。因此,研究國產(chǎn)825合金的耐腐蝕性能具有重要的應(yīng)用價值,其研究結(jié)果可為化工容器設(shè)計部門和使用該材料的用戶提供參考依據(jù)。
　　1.對國產(chǎn)825合金的管材與板材進行金相組織與元素分析,并采用腐蝕掛片法研究其板材在酸性(HC1、HNO3和H2SO4)、堿性(NaOH)和鹽(NH4C1、Na2S、N

3、aC1以及Na2SO4與不同濃度NaC1的混鹽)介質(zhì)中的腐蝕狀況,研究結(jié)果表明:國產(chǎn)825合金的管材與板材的主要構(gòu)成元素為Ni,Cr,Fe,Mo,并含有少量的A1,Si,兩者的金相組織為單相奧氏體;在H2SO4溶液中,國產(chǎn)825合金的腐蝕速率隨H2SO4濃度的增加先增大后減小,在H2SO4濃度為40%時最大,在其它腐蝕介質(zhì)中,國產(chǎn)825合金的腐蝕速率隨介質(zhì)的濃度增加而增大;國產(chǎn)825合金在HC1和H2SO4中的腐蝕速率明顯大于HNO3,

4、NaOH和不同的鹽介質(zhì)。
　　2.采用腐蝕電化學方法研究國產(chǎn)825合金板材在酸性(HC1、HNO3和H2SO4)、堿性(NaOH)、鹽(NH4C1、Na2S、NaC1以及Na2SO4與不同濃度NaCl的混鹽)介質(zhì)中的耐蝕性能。研究結(jié)果表明:在H2SO4溶液中,國產(chǎn)825合金的腐蝕速率隨H2SO4濃度的增加先增大后減小,在H2SO4濃度為40%時最大,而在其它測試介質(zhì)中的腐蝕速率均隨各自介質(zhì)濃度的增加而增大。同時電化學測試得到的結(jié)果

5、與腐蝕掛片法得到的相一致,并且在HC1與H2SO4介質(zhì)中,國產(chǎn)825合金出現(xiàn)了明顯的鈍化區(qū);在HNO3介質(zhì)中,只有在10%的HNO3中才出現(xiàn)了鈍化區(qū);在Na2S介質(zhì)中出現(xiàn)了二次鈍化現(xiàn)象。
　　3.采用拉伸試驗、鹽霧試驗、晶間腐蝕試驗和高溫氧化試驗對國產(chǎn)825合金板材的局部腐蝕性能和高溫氧化腐蝕性能進行了研究。研究結(jié)果表明:在10%的HC1,2%的NaOH和3.5%的NaC1溶液介質(zhì)中,國產(chǎn)825合金存在應(yīng)力腐蝕敏感性,對應(yīng)的應(yīng)力腐

6、蝕敏感參數(shù)分別為5.1204,2.7108和3.6144。該材料在空氣環(huán)境中的斷裂為韌性斷裂;在10%的HC1溶液和2%的NaOH為脆性斷裂;3.5%的NaC1溶液中為混合型斷裂。在65%沸騰的硝酸中,國產(chǎn)825合金的晶間腐蝕速率為0.0106mm/a,造成晶間腐蝕的原因主要是晶界處的貧鉻區(qū)所引起;鹽霧腐蝕與高溫氧化腐蝕中采用316L不銹鋼作對比材料,研究結(jié)果表明825合金的耐鹽霧腐蝕和高溫氧化腐蝕性能均大于316L不銹鋼,國產(chǎn)825合

7、金和316L不銹鋼經(jīng)鹽霧腐蝕550h后的腐蝕速率分別為6.7457×10-6mm/a和9.4747×10-6 mm/a;經(jīng)800℃的高溫氧化8h后的腐蝕速率分別為1.1621g/h·m2和34.3105g/h·m2,氧化后國產(chǎn)825合金表面覆蓋了一層緊密的黑色氧化物,氧化物的主要成分為Cr2O3(28.8%),Fe3O4(18.1%),Fe2O3(15.4%)。
　　4.采用化學浸泡法、腐蝕電化學方法研究了國產(chǎn)825合金焊接接頭的

8、在HC1和Na2S介質(zhì)中的耐蝕性能,同時研究了焊接接頭的局部腐蝕性能和高溫氧化腐蝕性能,并對焊接接頭的金相組織進行分析。研究結(jié)果表明:焊接接頭焊縫區(qū)的金相組織為奧氏體+少量的鐵素體,母材區(qū)為奧氏體,熱影響區(qū)的金相組織基本與母材和焊縫區(qū)一致;150℃溫度下,在10%的HC1中浸泡27.5h后焊接接頭與母材的腐蝕速率分別為30.4211g/h·m2,1.8546g/h·m2,并且焊縫區(qū)發(fā)生了嚴重的腐蝕,在1mol/L的Na2S浸泡336h后