【正文】 在粗片狀珠光體中，由于滲碳體的片非常細(xì)?。ㄟh(yuǎn)小于鐵素體片）使得器兩側(cè)的相界在光鏡下無法區(qū)分而連在一起，表現(xiàn)出來變色鐵素體和黑色細(xì)條相間分布。 參考標(biāo)準(zhǔn) PDF22020 卡，根據(jù) GB1501998 鋼制壓力容器標(biāo)準(zhǔn) (19)中的 ND 鋼化學(xué)成分規(guī)定（詳見表 的）及綜述中的參考文獻(xiàn) (17，對 Fe， C， S， Cu， Mn， Sb， Si 等元素進(jìn)行標(biāo)定 。 表 ND 鋼試樣顯微 組織分析 試樣編號： 12 號 腐蝕時(shí)間： 5 分鐘 金相組織： 鐵素體 +珠光體 ， 無明顯晶界 100X 250X 試樣編號： 22 號 腐蝕時(shí)間： 19 分鐘 金相組織：鐵素體 +珠光體 +馬氏體 ， 無明顯晶界 100X 250X 試樣編號： 33 號 腐蝕時(shí)間： 27 分鐘 金相組織：鐵素體 +珠光體 +馬氏體 ， 無明顯晶界 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ND鋼耐硫酸露點(diǎn)腐蝕的研究 43 100X 250X 試樣編號： 41 號 腐蝕時(shí)間： 34 分鐘 金相組織： 鐵 素體 +珠光體 +馬氏體 ， 無明顯晶界 100X 250X 試樣編號： 54 號 腐蝕時(shí)間： 38 分鐘 金相組織：鐵素體 +珠光體 +馬氏體 ， 無明顯晶界 100X 250X 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ND鋼耐硫酸露點(diǎn)腐蝕的研究 44 試樣編號： 63 號 腐蝕時(shí)間： 40 分鐘 金相組織： 鐵素體 +珠光體 ， 晶粒度為 8～ 9 級 100X 250X 電化學(xué)腐蝕試驗(yàn) 操作條件 選取 12， 22， 33， 41， 51（ 54 號試樣 在冷鑲時(shí) 已丟失） ，63（ 切割時(shí)有一邊角處出現(xiàn)缺損） 號試樣 進(jìn)行電極電化 。 再換算成腐蝕深度 。 2） 分析： 將整理后的腐蝕沉淀物交由實(shí)驗(yàn)室老師做 XRD 物相分析。 根據(jù)之前測量的開路曲線電壓值 ， 設(shè)定一個略小于它的電壓值 x。 電化學(xué)腐蝕試驗(yàn) 1） 配液： 配制 H2SO4腐蝕液，方法如下： 306ml(98%的 H2SO4)+694ml(H2O)→ 1000ml(30%的 H2SO4) 400ml(30%的 H2SO4)+200ml(H2O)→ 600ml(20%的 H2SO4) 200ml(20%的 H2SO4)+200ml(H2O)→ 200ml(10%的 H2SO4) 先由導(dǎo)師配制 30%的 H2SO4溶液 ：量取 694 毫升的水，倒入燒杯，量取 306 毫升 98%的濃 H2SO4，沿玻璃棒緩慢倒入燒杯，攪勻，蒸發(fā)后加水。這種金相腐蝕液能清晰顯示珠光體，馬氏體，回火馬氏體，貝氏體等組織將 Fe3C 染成黃色。 再次 用分析天平稱量試樣腐蝕后的質(zhì)量，精確到 。 失重法腐蝕試驗(yàn) 1） 稱量： 用分析天平稱量，測量試樣尺寸。 電極的制造、保養(yǎng)和使用都比較方便。國際統(tǒng)一規(guī)定，氫離子活度為 1的氫電極在 25℃和 1 大氣壓氫分壓時(shí)的電極電位為零，在實(shí)際測量時(shí)經(jīng)常采用比較方便的甘汞電極、氯化銀電極等作為參比電極。 表 sartorius BS224S 型分析天平技術(shù)參數(shù) 型號 可讀性 (ｍ g) 稱重范 圍 (ｇ ) 稱盤尺寸 (ｍｍ ) 重復(fù)性 ≤177。 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備 測試儀器 1)電化學(xué)腐蝕裝置 ： 使用 CHI1130A 電化學(xué)測試系統(tǒng)， CHI1130A是一個安全由微機(jī)控制的全自動電化學(xué)測量和分析儀器系統(tǒng)。再采取冷鑲工藝。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ND鋼耐硫酸露點(diǎn)腐蝕的研究 30 1. 實(shí)驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)樣品的制備 對 卓然公司提供的線切割 ND 鋼試片進(jìn)行編號鉆孔， 再分成 六組平行試樣。 在工業(yè)生產(chǎn)中， ND 鋼廣泛應(yīng)用于省煤器、空氣預(yù)熱器、余熱鍋爐等設(shè)備進(jìn)行余熱回收，并在熱管中也得到了應(yīng)用。因?yàn)殇撃椭袦刂袧舛攘蛩崮芰ψ顝?qiáng) ,在稀硫酸中的耐蝕性要下降。所以，在硫酸露點(diǎn)狀態(tài)下，不僅要求 ND 鋼具有合格的成分、耐蝕性、保證無裂紋（ 100%渦流探傷，水壓試驗(yàn)），同時(shí)還要嚴(yán)格制造工藝（焊接接頭要求 100%X 光拍片）檢查以確保質(zhì)量，由于鋼在不同溫度和濃度的中腐蝕速率差異很大，特別在高溫低濃度的硫酸介質(zhì)下，其腐蝕性最大，因此要求在工況的操作上盡可能將冷卻面的介質(zhì)溫度作適當(dāng)?shù)奶岣邚脑O(shè)計(jì)上加 一預(yù)熱過程，這樣可明顯延長換熱器設(shè)備使用壽命 (18)。典型的一家其空氣預(yù)熱器只使用一個周期一萬多小時(shí) ,而原來用制造的也可使用 8000 小時(shí) ,雖有所延長 ,但壽命沒有明顯提高。發(fā)生泄漏的原因是鋼的管子上有裂紋。 4）換熱冷器 濟(jì)南煉油廠重油催化余熱鍋爐的省煤器 (25)原來用碳鋼制造 ,幾個星期就發(fā)生腐蝕損壞 (其余熱煙氣中 SO3 的含量為 80～ 305mgNm3),采用 09CrCuSb 后已使用五年多。碳鋼制成的空氣預(yù)熱器在硫 酸露點(diǎn)腐蝕環(huán)境下的腐蝕速率極快，經(jīng)常發(fā)生由于泄漏而被迫切出，造成加熱爐熱效率降低的情況。 2）省煤器 上海煉油廠原催化裝置的余熱鍋爐省煤器管束 (23)原采用 216。 09CrCuSb 鋼管主要的參考指標(biāo) (70℃ 50%H2SO4溶液中浸泡 24h),與碳鋼、日本住友鋼鐵的CR1A 鋼、不銹鋼耐腐蝕性能相比 ,要高于這些鋼種。對 216。與碳鋼，日本進(jìn)口同類鋼，不銹鋼耐腐蝕性能相比，要高于這些鋼種。 目前仿 ND鋼的性能只稍 優(yōu)于 NSI鋼 ,而未能達(dá)到 ND鋼的水平 (18)。這種焊條電弧燃燒穩(wěn)定，藥皮可均勻熔化，飛濺小、成型美觀，脫渣易清除，且焊縫具有優(yōu)異的抗硫酸露點(diǎn)腐蝕性能。 e)鋼管用于受壓元件的設(shè)計(jì)壓力 p≤ , f)鋼管的使用溫度為 040039。 ND 鋼的冶煉工藝：中頻爐冶煉→澆鑄圓錠→精整→加熱→穿孔→拉拔→退火→檢驗(yàn)。 化學(xué)組成 表 ND 鋼主要化學(xué)成分 % C Si Mn Cr Cu Sb P S ≤ ～ ～ ～ ～ ～ ≤ ≤ 原來 ND 鋼的化學(xué)成分列于 表 。高溫、高濃度硫酸不僅會嚴(yán)重地腐蝕低碳鋼，還會 嚴(yán)重地腐蝕奧氏體不銹鋼，腐蝕率往往高達(dá) 5rrm39。經(jīng)常采用的方法是從對流煙遭噴入，并盡可能使之均勻噴入。當(dāng)燃燒工況相同時(shí)，燃料中的含硫量越高，其燃燒產(chǎn)生的 SO3越多，煙氣中 SO3的體積分?jǐn)?shù)越高，硫酸蒸汽的分壓就越大，煙氣露點(diǎn)溫度越高，但一般不超過 l5O℃。 山西天脊煤化工集團(tuán)有限責(zé)任公司稀硝車間的 2 臺低壓反應(yīng)水冷凝器為固定管板式換熱器 (13),投入運(yùn)行約 5 年后發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重 ,對失效的冷凝器管板進(jìn)行分析認(rèn)為 ,其腐蝕原因?yàn)榱蛩岬穆饵c(diǎn)腐蝕。 當(dāng)?shù)蜏囟卧O(shè)備壁溫低于露點(diǎn)溫度時(shí) ,可產(chǎn)生嚴(yán)重的硫酸腐蝕 ,腐蝕一般從鍋爐部件的低溫段開始逐漸擴(kuò)大 ,腐蝕管子以坑蝕方式穿孔 ,上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ND鋼耐硫酸露點(diǎn)腐蝕的研究 14 由管外向管內(nèi)擴(kuò)展。第二階段處于正常 運(yùn)行狀態(tài)，溫度范圍為 8O～ 16O℃，硫酸濃度為 85％左右，受高溫高濃度硫酸的腐蝕，對于一般鋼材而言仍處于活性腐蝕狀態(tài)。其原因是當(dāng)金屬表面溫度降至露點(diǎn)以下時(shí)，金屬溫度愈低，它與氣體露點(diǎn)間的溫差愈大，則酸液愈易成核。 (9)清潔 效應(yīng)： 定期以水蒸汽或空氣清洗沉積．郎吹掃灰塵。 (6)溫度循環(huán)： 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ND鋼耐硫酸露點(diǎn)腐蝕的研究 11 停運(yùn)時(shí)廢氣輸送管冷卻至室溫，空氣取代了廢氣，管壁沉積物逐漸吸取濕氣．形成酸性粘泥物，經(jīng)數(shù)日或數(shù)周后，廢氣管壁可再干燥直到再度開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。 ⑤銻元素 (Sb)：銻元素的添加對提高鋼材的耐硫酸腐蝕能力有較大的幫助 ,但是銻含量偏高會使鋼材的焊接性能變壞。 (2)腐蝕時(shí)間 現(xiàn)場試驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的重要差別之一是腐蝕延續(xù)的時(shí)問，初期8～ 12 小時(shí)的腐蝕速率比隨后的時(shí)問快。在強(qiáng)酸中，此種產(chǎn)生氫的反應(yīng)很快，幾乎能完全阻止氧的接近。未燃碳對亞鐵離子進(jìn)行催化氧化生成鐵離子。 低溫中濃度及高溫高濃度是最為劇烈的腐蝕環(huán)境，耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼研 制起點(diǎn)主要針對 80%硫酸進(jìn)行凝縮的 120～ 130℃的高溫區(qū)域和主要生成 40%～ 50%硫酸的 50～ 70℃低溫區(qū)域。由于燃料中硫元素在燃燒時(shí)生成 SO2， SO3，當(dāng)換熱面的外表面溫度低于煙氣溫度時(shí)，在換熱面上就會形成硫酸霧露珠，導(dǎo) 致?lián)Q熱面腐蝕。 ND鋼管主要的參考指標(biāo)（ 70 攝氏度 50%H2SO4溶液中浸泡 24 小時(shí)），與碳鋼，日本進(jìn)口同類鋼，不銹鋼耐腐蝕性能相比，要高于這些鋼種。就加熱爐而言， 國內(nèi)外為了提高其熱效率， 曾研制生產(chǎn)出諸如空氣預(yù)熱器、省煤器等設(shè)備來完善能量的充分回收。 通過塔菲爾曲線和 線性掃描伏安法 曲線 ，分析試樣在 這 個 過程 中 電流及電位的變化。上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ND鋼耐硫酸露點(diǎn)腐蝕的研究 1 摘要 ND 鋼， 即 09CrCuSb 鋼 ， 是目前國內(nèi)外最理想的 “ 耐硫酸低溫露點(diǎn)腐蝕用鋼材 ”。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明， 在不同的腐蝕過程中， 2Cr13 不銹鋼均隨著溫度的升高，腐蝕現(xiàn)象越容易發(fā)生， 并且腐蝕速度隨著溫度的升高而增大。隨著石油和煤的大量開采，燃料中硫的含量越來越高，從而導(dǎo)致燃燒或熱教化系統(tǒng)設(shè)備遭受嚴(yán)重的腐蝕，特別是在冷卻過程中發(fā)生的露點(diǎn)腐蝕。產(chǎn)品經(jīng)國內(nèi)各大煉油廠和制造單位使用后受到廣泛好評，并獲得良好的使用效果。如果煙氣中的水蒸汽不上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ND鋼耐硫酸露點(diǎn)腐蝕的研究 6 與其它物質(zhì)化合，那么它的露點(diǎn)溫度僅決定于煙氣中水蒸汽的分壓力。 腐蝕機(jī)理 三個階段 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ND鋼耐硫酸露點(diǎn)腐蝕的研究 7 硫的露點(diǎn)腐蝕鋼的機(jī)制如圖 所示， 將 腐蝕過程分為三個階段 (7)。在此階段，鉻或硼軸承鋼很容易向初始鈍化狀態(tài)轉(zhuǎn)移，且腐蝕上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ND鋼耐硫酸露點(diǎn)腐蝕的研究 8 速率會變得非常低。鐵在稀硫酸或稀鹽酸 (pH 值大于 4)中，整體反應(yīng)產(chǎn)生氧化鐵固體，沉積在表面阻止更進(jìn)一步的腐蝕 (處于～種鈍態(tài) )。 (3)材料組成 很多低合金鋼抗蝕性都比碳鋼好。 ⑥銅元素 (Cu)：在鋼材中起到強(qiáng)化鐵素體的作用，和鋼中的雜質(zhì)元素硫結(jié)合形成 Cu2S 鈍化膜 ,起到抗硫酸腐蝕的作用。鋼材直接腐蝕也許很輕微，較重要的是吸濕過程中沉積物有從管壁剝落的趨勢，而使底材暴露，在開機(jī)時(shí)暴露的底材將快速腐蝕，直到它再覆蓋沉積物為止。既可對付露點(diǎn)腐蝕，又可節(jié)能。但當(dāng)溫度降至很低時(shí)，成核的粒子會交大，容易被氣體所帶走而造成過飽和硫酸蒸汽，它因擴(kuò)散通過表面酸液層的機(jī)率就很小了，固而凝結(jié)的酸液反而減少，腐蝕速率也隨之降低。第三階段的溫度與濃度等同于第二階段，但含有大量具有催化效應(yīng)的未完全燃燒碳顆粒，生成大量的 Fe。取管子外壁黃白色的腐蝕物經(jīng) X 射線結(jié)構(gòu)分析為FeSO4此外 ,硫酸露點(diǎn)腐蝕也可以造成煉油廠省煤器腐蝕穿孔泄露。因此，應(yīng)加強(qiáng)人爐煤的控制，采用低氧燃燒并控制爐膛燃燒溫度，從而減少 SO3的生成，降低煙氣露點(diǎn)溫度，防止煙道金屬受熱面低溫腐蝕。另外，必須通過試驗(yàn)確定白云石的加入量。,[a或更嚴(yán)重。值得指出的是，實(shí)際 ND 鋼的化學(xué)成分范圍是相當(dāng)窄的。 技術(shù)要求及使用規(guī)定 表 ND 鋼的力學(xué)性能 交貨 狀態(tài) 取樣 方向 壁厚 （ mm） 拉伸試驗(yàn) 抗拉強(qiáng)度 (Mpa) 屈服強(qiáng)度 (Mpa) 伸長率 (%) 正火 縱向 390550 ≥ 245 ≥ 25 根據(jù) GB1501998 鋼制壓力容器標(biāo)準(zhǔn) (19)： a)鋼的化學(xué)成分（熔煉分析）按表表 的規(guī)定。C. g)鋼管的許用應(yīng)力按 表 的規(guī)定。為保證焊縫全熔透及焊接接頭性能，便于背面清根和減少變形，選用單邊Ⅴ型坡口 (21)，見 圖 。這主要是因?yàn)楹辖鹪氐谋壤?,以及合金元素的加入方法不合理的原因。在 70℃ 50%的硫酸水溶液中， ND 鋼的抗均勻腐蝕能力是 20g 低碳鋼的 10 倍，是 304 不銹鋼的3 倍，是日本同類鋼種 CRIA 的 倍，處于國內(nèi)領(lǐng)先地位 ,與同類鋼相比屬國際先進(jìn)水平。32mm 3mm 的碳鋼管腐蝕率高達(dá) 12mm/a 約 , 而不銹鋼則因點(diǎn)蝕易穿孔。產(chǎn)品經(jīng)國內(nèi)各大煉油廠、電廠和制造單位使用后受到廣泛好評 ,獲得良好的使用效果。32 4的 20號鋼無縫鋼管制造 ,其壽命在 2～ 3個月左右 ,一般 3個月就要切出系統(tǒng)修堵一次。為此，采用耐硫酸露點(diǎn)腐蝕用鋼 09CrCuSb (ND 鋼 )用于制造空氣預(yù)熱器，腐蝕情況得到明顯改善。 結(jié)論：