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氯离子对不锈钢腐蚀的机理
在化工生产中,腐蚀在压力容器使用过程中普遍发生,是导致压力容器产生各种缺陷的主要因素之一。普通钢材的耐腐蚀性能较差,不锈钢则具有优良的机械性能和良好的耐腐蚀性能。Cr 和Ni 是不锈钢获得耐腐蚀性能最主要的合金元素。Cr 和Ni 使不锈钢在氧化性介质中生成一层十分致密的氧化膜,使不锈钢钝化,降低了不锈钢在氧化性介质中的腐蚀速度,使不锈钢的耐腐蚀性能提高 。氯离子的活化作用对不锈钢氧化膜的建立和破坏均起着重要作用。虽然至今人们对氯离子如何使钝化金属转变为活化状态的机理还没有定论,但大致可分为2 种观点。
成相膜理论的观点认为,由于氯离子半径小,穿透能力强,故它最容易穿透氧化膜内极小的孔隙,到达金属表面,并与金属相互作用形成了可溶性化合物,使氧化膜的结构发生变化,金属产生腐蚀。 吸附理论则认为,氯离子破坏氧化膜的根本原因是由于氯离子有很强的可被金属吸附的能力,它们优先被金属吸附,并从金属表面把氧排掉。因为氧决定着金属的钝化状态,氯离子和氧争夺金属表面上的吸附点,甚至可以取代吸附中的钝化离子与金属形成氯化物,氯化物与金属表面的吸附并不稳定,形成了可溶性物质,这样导致了腐蚀的加速。
电化学方法研究不锈钢钝化状态的结果表明,氯离子对金属表面的活化作用只出现在一定的范围内,存在着1 个特定的电位值,在此电位下,不锈钢开始活化。这个电位便是膜的击穿电位,击穿电位越大,金属的钝态越稳定。因此,可以通过击穿电位值来衡量不锈钢钝化状态的稳定性以及在各种介质中的耐腐蚀能力。 3. 2 防止孔蚀的措施
（1）在不锈钢中加入钼、氮、硅等元素或加入这些元素的同时提高铬含量,可获得性能良好的钢种。耐孔蚀不锈钢基本上可分为3 类:铁素体不锈钢;铁素体—奥氏体双相钢;奥氏体不锈钢。设计时应优先选用耐孔蚀材料。
（2）降低氯离子在介质中的含量,操作时严防跑、冒、滴、漏等现象的发生。
（3）在工艺条件许可的情况下,可加入缓蚀剂。对缓蚀剂的要求是,增加钝化膜的稳定性或有利
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于受损钝化膜得以再钝化。例如,在10 %的FeCl3 溶液中加入3 %的NaNO2 ,可长期防止1Cr18Ni9Ti 钢的孔蚀。
（4）采用外加阴极电流保护,抑制孔蚀。氯离子对不锈钢制压力容器的腐蚀,对压力容器的安全性有很大的影响。即使是合理的设计、精确的制造避免或减少了容器本身的缺陷,但是,在长期使用中,由于各种错综复杂因素的联合作用,容器也会受到一定的腐蚀。虽然目前对防止氯离子对不锈钢腐蚀的方法还不十分完善,但掌握一些最基本的防护措施,对保证生产的正常进行,还是十分必要的。除此之外,还应严格按照操作规程操作,加强设备管理,做好容器的定期检验,以保证容器在合理的寿命期限内安全运行。
(1).氯离子对不锈钢设备耐蚀性的影响工作介质中氯离子的含量和工作温度对不锈钢应力腐蚀的影响很大。例如天津某厂水加热器腐蚀严重,采用了全不锈钢材质后,使用几个月就出现了漏液现象。经过认真分析,发现热水中含有氯离子和氧。不锈钢在一定温度下不能耐氯离子腐蚀,特别是介质中有氧存在的条件下,氧的存在能加速腐蚀。在实际生产中还发现,
氯离子在一定浓度和温度时,不锈钢的耐蚀性还不如碳钢;但在氯离子合量很少或含量高、温度不高的条件下,还是远比碳钢好。在这一点上,温度对耐蚀性的影响比氯离子浓度的影响更大。所以在选材时,除考虑氯离子的浓度外,特别要注意温度的影响。提高奥氏体合金中镍的含量,是防止氯离子引起的应力开裂的一种有效方法。含镍42%以上的合金完全能耐氯离子引起的腐蚀开裂,如825合金、G合金、625合金。而含镍8%~12%的合金是最容易发生应力开裂的
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201的含Ni3.5-5.5，202的含Ni4.0-6.0，301的含Ni6.0-8.0，302的含Ni8.0-10.0，302HQ/XM7的含Ni8.5-10.5，303的含Ni8.0-10.0，303Cu，304，304H,304HC,304HCM,的含Ni8.0-10.0，
304L的含Ni9.0-1.3，304M的含Ni8.9-10.0，304N1的含Ni7.0-10.5，305的含Ni10.5-13.0，305J1的含Ni11.0-13.5，309S的含Ni12.0-15.0，310S的含Ni19.0-22.0，314的含Ni19.0-22.0，316的含Ni10.0-14.0，316Cu的含Ni10.0-14.0，316L的含Ni12.0-15.0，321的含Ni9.0-13.0,410，416，420，410L,430,430F,这些不含Ni，631（J1）的含Ni6.5-8.5
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日本 中国 GB 1220-92 俄罗斯 JIS 美国比利时 ASTM BS970Part1 DIN17400-96 DINEN10088-1-95 NFA35-578-91 NFEN10088-1-95 683/13-86 TR4956/84 德国 法国 ISO GOST 5632-72 G4303-9A276-91 6 BSEN10088-1-95 精彩文档
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X12CrMnNiN 1Cr17Mn6Ni5N - SUS201 201 X12CrMnNiN 17-7-5 X12CrMnNiN 17-7-5 17-7-5 X12CrMnNiN SUS202 202 X12CrMnNiN 18-9-5 X12CrMnNiN 18-9-5 18-9-5 NFA35-574-95 1Cr17Ni7 - SUS301 301 BS970Part1-96 301S21 - Z12CN17.07 14 A-3 A-2 12KH17G9AH1Cr18Mn8Ni5N 4 DIN17440-96 1Cr18Ni9 12KH18H9 SUS302 302 302S31 X12CrNi18-9 X12CrNiS18-9 Z10CN18.09 12 Y1Cr18Ni9 - SUS303 SUS303S303 303S31 Z10CNF18.09 17 Y1Cr18Ni9Se 12KH18H10E e 303Se 303S42 - - 17a 精彩文档
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0Cr18Ni9 00Cr19Ni11 08KH18H10 SUS304 304 304S31 304S11 X5CrNi18-10 X2CrNi19-11 Z7CN18.09 X2CrNi19-11 11 10 03KH18H11 SUS304L 304L SUS304N0Cr19Ni9N - 1 SUS304N304N - - - - 0Cr19Ni10NbN - 2 SUS304LXM21 - - - - 00Cr18Ni10N - N - X2CrNiN18-10 X2CrNiN18-10 X2CrNiN18-10 10N 1Cr18Ni12 12KH18H12T SUS305 305 X4CrNi18-12 X4CrNi18-12 X4CrNI18-12 NFA35-578-91 13 0Cr23Ni13 - SUS309S 309S - - Z15CN23-13 15 精彩文档
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0Cr25Ni20 - 08KH17H13MSUS310S 310S 310S31 - Z8CN25-20 16 20 20a 0Cr17Ni12Mo2 2T SUS316 316 316S31 X5CrNiMo17-12-2 Z7CND17-12-2 316Ti 0Cr18Ni12Mo2T08KH17H13Mi 2T SUS316Ti S31635 320S31 X6CrNiMoTi17-12-2 X6CrNiMoTi17-12-2 21 03KH17H14M00Cr17Ni14Mo2 2 SUS316L 316L 316S13 X2CrNiMo18-14-3 X2CrNiMo17-12-2 19 19a 0Cr17Ni12Mo2N 00Cr17Ni13Mo2N - - SUS316N 316N X5CrNiMo17-12-2 X5CrNiMo17-12-2 X5CrNiMo17-12-2 - SUS316LN 316LN X2CrNiMo17-11-2 X2CrNiMoN17-11-2 X2CrNiMo17-11-2 19N 19aN 精彩文档
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0Cr18Ni12Mo2Cu2 00Cr18Ni14Mo2Cu2 - - SUS316J1 SUS316JIL - - - - - - - - - - 08KH17H15M0Cr19Ni13Mo3 3T 03KH16H15M00Cr19Ni13Mo3 3 SUS317L 317L Part-4 317S12 X2CrNiMo18-15-4 X2CrNiMo18-15-4 24 SUS317 317 316S33 X5CrNiMo17-13-3 - - SUS317J0Cr18Ni16Mo5 - 1 - - - - - - 1Cr18Ni9Ti 12KH18H10T 321 321S31 X6CrNitI18-10 X6CrNiTi18-10 11 精彩文档
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0Cr18Ni10Ti 0Cr18Ni11Nb 0Cr18Ni9Cu3 08KH18H10T SUS321 08KH18H12B SUS347 321 347 321S31 347S31 X3CrNiCu18-9-4 X6CrNiTi18-10 X6CrNiNb18-10 X3CrNiCu18-9-4 X6CrNiTi18-10 X6CrNiNb18-10 X3CrNiCu18-9-4 15 16 - SUSXM7 XM7 SUSXM10Cr18Ni13Si4 - 5J1 SUS329JXM15 - - - - 0Cr26Ni5Mo2 - 1 - - - - - 1Cr18Ni11Si4AlTi 0Cr13Al 00Cr12 15KH18H12G4TYU - - - - - - - - SUS405 SUS410L 405 - 405S31 - X6CrAl13 - X6CrAl13 Z3CT12 5 - 精彩文档
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1Cr17 YCr17 1Cr17Mo 12KH17 SUS430 SUS430F SUS434 SUS447J430 - - 430S17 - X6CrMo17-1 X6Cr17 X6CrMoS17 X6CrMo17-1 X6Cr17 - X6CrMo17-1 8 8a 9c 00Cr30Mo2 1 SUSXM2- - - - - 00Cr27Mo 7 SUS403 12KH13 SUS410 SUS405 SUS416 XM27 - - - - 1Cr12 1Cr13 0Cr13Ae Y1Cr13 403 410 405 - 410S21 410S21 403S17 416S21 X6Cr13 X12Cr13 X6Cr13 - X6Cr13 - X6Cr13 X12CrS13 3 3 1 7 精彩文档
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SUS410J1Cr13Mo 1 SUS420J- - - - X12CrM126 2Cr13 20KH13 1 SUS420J420 420S37 X20Cr13 X20Cr13 4 3Cr13 30KH13 2 SUS420F 420 420S37 X30Cr13 X30Cr13 5 Y3Cr13 4Cr13 1Cr17Ni2 7Cr17 8Cr17 40KH13 14KH17H2 - - 431 - - - X46Cr13 431S29 - - - X46Cr13 X17CrNi16-2 - - - X46Cr13 X17CrNi16-2 - - - - 96 - - - SUS431 SUS440A SUS440B 精彩文档
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9Cr17 11Cr17 Y11Cr17 9Cr18Mo 9Cr18MoV 95KH18 SUS440C SUS440C SUS440F - - - - - - - X90CrMoV18 - - - - X90CrMoV18 - - - - X90CrMoV18 - - - - - ISO683/16- SUS440C 440C - - 0Cr17Ni4Cu4Nb SUS630 ASTM A5M-95 S17400 - - 76 1 0Cr17Ni7Al 09KH17H7YU SUS631 17700 X7CrNiAL17-7 X7CrNiAl17-7 X7CrNiAl17-7 2
SAF 2507
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Sandvik SAF 2507 is high-alloy super dupiex stinless steel for service under extremely corrosive conditions.
It is developed mainly for chloride containing environments like seawater and therefore, it contains high amounts of chromium（Cr）, molybdenum（Mo） and nitrogen（N）. SAF 2205
Sandvik SAF 2205 is a medium-alloy duplex stainless steel with high corrosion resistance.
This steel is the most widely used of the three. Continual development work for many years has lead to increased nitrogen（N） and molybdenum（Mo） contents, thus further improving the weldability and corrosion resestance. SAF 2304
Sandvik SAF 2304 is a low-alloy duplex stainless steel. It contains no molybdunum and has lower nickel content than the other two. It is developed as a hihg-strength and low-cost alternative to the standard austenitic grades 304L and 316L. CHEMICAL COMPOSITION (WEIGHT-%)
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Grade SAF 2507 SAF 2205 SAF 2304
Cr 25 22 23
Ni 7 5 4.5
Mo 4 3.2 -
N 0.3 0.18 0.1
C Max 0.030 0.030 0.030
Si Max Mn Max P Max 0.8 1.0 1.0
1.2 2.0 2.0
0.035 0.030 0.035
S Max 0.015 0.015 0.015
TYPE OF STEEL
SANDVIK SAF 2507 SAF 2205 SAF 2304
UNS S32750
EN* 1.4410
W-Nr -
DIN
X2CrNiMoN25 7 4
AFNOR
-
SS 2328 2377 2327
S31803/S32205 1.4462 1.4462 X2CrNiMON22 5 3 Z2CND 22-05-03
S32304
1.4362 1.4362
X2CrNiM23 4
Z2CN 23-04AZ
★Valid for sheet / plate, strip, semi-finished products, bars, rodsand sections for general purposes (not for pressure purposes)
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PRODUCT STANDARDS
Grade
seamless and welded
tube and pipe
Flanges Fittings
plate, sheet and
strip
Bar forgins
SAF 2507 SAF 2205 SAF 2304
ASTM A7 /A790
ASTM A182
ASTM A182
ASTM A240 / EN ASTM A479 / EN
10088-2
10088-3
ASTM A182
ASTM A 7 / A790
/NF A49-217
ASTM ASTM A182 ASTM A240 / EN ASTM A276 / A479/ ASTM A182
/A815
10088-2
EN10088-3
A182
ASTM A7 / A790 - - EN10088-2 EN 10088-3 -
Minimun values for walll thicknesses <20 mm
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Proof strength
R MPa min
SAF 2507 SAF 2205 SAF 2304
Tensile strength Rm MPa
Elongation
A % min
Hardness Vickers
average 290 260 230
SANDVIK Grade
550 450 400
800~1000 680~880 600~820
25 25 25
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