【正文】 一旦合金元素比例適當(dāng)、加入方法適宜，即可保證鋼的耐蝕性腐蝕率了，而目前市場(chǎng)上的鋼以及其它仿鋼的均大于 10mg/cm178。 ND 鋼簡(jiǎn)介 定義 (16) ND 鋼，即 09CrCuSb 鋼是目 前國(guó)內(nèi)外最理想的“耐硫酸低溫露點(diǎn)腐蝕”用鋼材， ND 鋼廣泛用于制造在高含硫煙氣中服役的省煤器，空氣預(yù)熱器，熱交換器和蒸發(fā)器等裝置設(shè)備，用于抵御含硫煙氣結(jié)露點(diǎn)腐蝕。這是防止低溫腐蝕的有效辦法通常被采用但由于這種做法容易造成排煙溫度升高．而使鍋爐熱效率降低，具有一定的條件陸。為防止酸露點(diǎn)幅蝕，國(guó)內(nèi)外曾使用過(guò)多種附加劑，國(guó)內(nèi)較多采用的是白云石 (4)。 防腐 對(duì)策 (1)應(yīng)用脫硫技術(shù)防止酸露點(diǎn)腐蝕先對(duì)燃料進(jìn)行脫硫。 也有些余熱鍋爐為了避開硫酸露點(diǎn) ,被迫采用不合理的高溫排煙工藝 ,造成熱效率降低 ,浪費(fèi)能源。 危害性 硫酸露點(diǎn)腐蝕一般出現(xiàn)在鍋爐預(yù)熱器和省煤器設(shè)備 ,空氣預(yù)熱器換熱元件以及輸送管線和煙道、煙囪上。對(duì)應(yīng)于設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，可將腐蝕環(huán)境分為 3 個(gè)階段，各個(gè)階段的特點(diǎn)如下：第一階段為鍋爐開始運(yùn)行或剛剛停止運(yùn)行的情況，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 13 溫度小于 80℃，硫酸濃度低于 60%，材料處于活性狀態(tài)下腐蝕。 (12)酸中是否含有氧。因?yàn)樵诖藴囟纫韵掠?HC1結(jié)露，這與前言中所述 HC1 蒸汽在低溫 ((100℃ )的腐蝕性不強(qiáng)，但若結(jié)露成鹽酸液體，則有很強(qiáng)的腐蝕能力是相一致的。活性碳有利于耐腐蝕鋼的鈍化，那是由于它對(duì)三價(jià)鐵離子形成起到 催化作用。 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 10 ③錳元素 (Mn)：在煉鋼過(guò)程中起到了脫氧劑的作用 ,適當(dāng)提高鋼的強(qiáng)度 ,改善加工性能 ,但對(duì)鋼的耐蝕性有不利影響。即使煙氣中僅僅含有 10mg/m3 三氧化硫，也可使煙氣的露點(diǎn)腐蝕提高到 130℃上，從而造成有強(qiáng)烈腐蝕的危險(xiǎn) (4)。 H20。第二步與第一步相比持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，但與第三步相比持續(xù)時(shí)間又非常短。 在燃油或燃煤鍋爐的重油或煤中通常含有 2%～ 3%的硫 ,經(jīng)燃燒后煙氣中就會(huì)有約 %的 SO2 ,其中 1%～ 2%SO2受灰分和金屬氧化物等的催化作用而生成三氧化硫 (S03),它再與燃燒氣體中所含的水分(約 5%～ 10%) 或空氣中所含的水分結(jié)合生成硫酸 ,在處于露點(diǎn) (當(dāng) S03的含量為 30 106 時(shí)露點(diǎn)約為 130～ 150℃ ) 以下的金屬表面凝結(jié)并腐蝕金屬 ,即所謂硫酸露點(diǎn)腐蝕。與水蒸汽結(jié)合形成硫酸蒸汽，當(dāng)煙氣溫度低于某一溫度時(shí)，煙氣中硫酸蒸汽就會(huì)凝結(jié)，對(duì)設(shè)備造成腐蝕 (3)。 ND 鋼廣泛用于制造在高含硫煙氣中服役的省煤器，空氣預(yù)熱器，熱交換器和蒸發(fā)器等裝置設(shè)備，用上海工程技術(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 5 于抵御含硫煙氣結(jié)露點(diǎn)腐蝕。 2Cr13 的耐蝕性比鑄鐵要好， 但是在強(qiáng)氧化性環(huán)境下耐蝕性能不是特別好。 用金相顯微鏡觀察 ND 鋼 組織成分 及 形貌 。本課題主要研究 ND 鋼的腐蝕特性， 金相組織， 以及腐蝕電化學(xué)加速 等 試驗(yàn) 。而縫隙腐蝕是形成蝕孔后既可以發(fā)展也可以形成新的蝕孔。而在這種環(huán)境下不銹鋼的腐蝕速率比低碳鋼還要高，所以也不宜使用不銹鋼，為解決這一難題 人們采用提高排煙溫度的方法，或采用玻璃管等非金屬材料管代替鋼管，然而這樣影響了熱效率，也增加了技術(shù)上的難度。 腐蝕環(huán)境 硫酸露點(diǎn)腐蝕一般出現(xiàn)在鍋爐預(yù)熱器和省煤器設(shè)備 ,空氣預(yù)熱器換熱元 件以及輸送管線和煙道、煙囪上。 事實(shí)上，煙氣中 SO3在煙氣中幾乎完全溶解于水蒸汽而轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩嵴羝c水蒸汽作用生成硫酸蒸汽，硫酸蒸汽的分壓就等于 SO3的分壓 (4)。這種短期內(nèi)的嚴(yán)重腐蝕大致不會(huì)影響今后長(zhǎng)期總體上的腐蝕。硫露點(diǎn)腐蝕速率可能主要由第三步?jīng)Q定 ,這就是 耐腐蝕和非耐腐蝕鋼在腐蝕過(guò)程中有顯著差異的原因。如碳化鐵 (Fe3C)可促進(jìn)氫的發(fā)生，故低碳鋼在此溶液中比高碳鋼腐蝕速率低。當(dāng)碳含量控制在小于 %時(shí) ,不但能得到較好的焊接性能，且隨著碳含量的適當(dāng)增加 ,鋼的耐蝕性也能得到提高 ,尤其是低碳含 Cu 鋼的耐蝕性能最好。在硫酸中，低碳鋼形成不具保護(hù)性的薄膜，一些低合金鋼所形成的薄膜晶粒較細(xì)，且粘附性較好。當(dāng)產(chǎn)生濕氣和充氣環(huán)境時(shí)就會(huì)造成嚴(yán)重腐蝕，此時(shí)，陰極發(fā)生的主要是氧的還原，腐蝕結(jié)果會(huì)產(chǎn)生鐵的二價(jià)氧化物和氫氧化。所以吹灰的負(fù)作用是保護(hù)銹皮受到破壞使基材暴露。 研究現(xiàn)狀 日本的松島研根據(jù) Taylor(9)的氣液平衡關(guān)系得出了硫酸露點(diǎn)濃度與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，他認(rèn)為在煙氣氣氛中，硫酸凝結(jié)的濃度因環(huán)境溫度變化而變化。 濟(jì)鋼鋼鐵研究所孫傳水 (10)通過(guò)測(cè)定耐硫酸露點(diǎn)腐蝕用鋼 2MnCuCr和普碳鋼的 線性掃描伏安法 曲線 、腐蝕體系的交流阻抗來(lái)比較耐硫酸露點(diǎn)腐蝕性，從阻抗對(duì)耐蝕性的貢獻(xiàn)來(lái) 分析，耐硫酸露點(diǎn)腐蝕用鋼的交流阻抗為普碳鋼的 3． 9 倍。有些鍋爐設(shè)備用 32 4 碳鋼無(wú)縫管制作省煤器管束 ,其壽命只有短短的 2～ 3 月 ,可能 3 個(gè)月就要拉出系統(tǒng)修補(bǔ)一次 ,一個(gè)周期就要更新一臺(tái)省煤器 。自裝置建成使用以來(lái) ,已 3 次因腐蝕更換設(shè)備 ,管束材質(zhì)也由最初的碳鋼改為不銹鋼 ,但效果并不好 ,不銹鋼管束使用 6 個(gè)月后也 出現(xiàn)泄漏 ,失效分析認(rèn)為硫化氫引起的硫酸露點(diǎn)腐蝕和硫酸引起的應(yīng)力腐蝕開裂是造成硫磺回收裝置冷凝冷卻器腐蝕失效的主要原因。這在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家常常被采用．但由于脫硫費(fèi)用很高，受到 經(jīng)濟(jì)條件的限制。這時(shí)，全部受熱面的積灰比較松散：可以通過(guò)鋼珠除灰等手段除去。 (5)煙氣中的水蒸汽主要來(lái)自燃料及燃燒用空氣以及系統(tǒng)漏風(fēng)。如 ND 鋼中的元素百分含量， C 必須控制在 ， Sb ， Ni， Mo， 除此以外要保證主要合金元素 Cr、 Cu、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 18 Sb 及 Ti 的均勻性，因?yàn)椴⒉皇呛辖鹪睾吭礁咴侥臀g，耐蝕性能主要取決于合金元素的配比，任何合金成分中元素的偏析都將使 ND鋼的耐蝕性受到影響，甚至出現(xiàn)局部腐蝕。 c)鋼管應(yīng)進(jìn)行耐腐蝕性能試驗(yàn)，每批在 3根鋼管上各取 1個(gè)試樣，每個(gè)試樣為長(zhǎng) 10mm 的鋼管。 ND 鋼的延伸率δ s≥ 25%，抗拉強(qiáng)度σ b 介于 390～ 550Mpa，屈服強(qiáng)度σ s≥ 245Mpa(1)。鋼焊條具有良好的可焊性及耐蝕性能。h） ,而目前市場(chǎng)上的 NSI 鋼以及其他仿 ND 鋼的r 均大于 10mg/cm178。 表 ND 鋼與普通碳鋼和進(jìn)口同類鋼腐蝕率比較 mg/cm178。 發(fā)展現(xiàn)狀 應(yīng)用 領(lǐng)域 耐硫酸露點(diǎn)腐蝕用鋼 ND 鋼 ,自 1992 年成功地投入石化行業(yè)的應(yīng)用以來(lái) ,其應(yīng)用領(lǐng)域已越來(lái)越廣泛 ,鋼除在油化工工業(yè)上應(yīng)用外 ,已上海工程技術(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 23 擴(kuò)大到電力、冶金等行業(yè) .耐硫酸露點(diǎn)腐蝕用低合金 ND 鋼，其主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，包括制造石油，化工電力，冶金用省煤器，熱交換器，空氣 預(yù)熱器，余熱鍋爐，煙囪等。采用 ND 鋼制造的省煤器 ,其使用周期為普通碳鋼的 5 倍 ,造價(jià)僅此普通碳鋼高 50%左右 ,其有很好的量?jī)r(jià)比。在 1995 年 7 月首先在2管束 (216。 上海煉油廠 2蒸餾檢修中將加熱爐空氣預(yù)熱器熱管 (216。 5）管束材料 ND 鋼在 1997 年 12 月首次應(yīng)用于上煉廠兩臺(tái)丙烷裝置管殼式冷卻器管束 (23)上，原材質(zhì)運(yùn)行不到半年即開始發(fā)生腐蝕穿孔泄露，一臺(tái)先后共搶修 6 次，堵管 12 根，另一臺(tái)先后搶修 4 次，堵管 7 根。眾所周知 ,省煤器高溫段的管壁溫度為左右 ,高于露點(diǎn)腐蝕溫度 ,就是一般碳鋼也不會(huì)發(fā)生腐蝕。再就上海工程技術(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 27 是設(shè)備的排煙溫度在 130～ 151℃ ,較原來(lái)裝置的排煙溫度為低。當(dāng)?shù)?ND 知鋼可以耐低溫露點(diǎn)腐蝕時(shí) ,在使用新的鋼制造的省煤器或空氣預(yù)熱器時(shí)有意識(shí)地把排煙溫度降低 ,有的降低 20℃ ,有的降低 50℃ ,希望能把裝置的上海工程技術(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 28 熱效率提高。對(duì)于其它不同工況條件，必須進(jìn)一步試驗(yàn)，根據(jù)結(jié)果才能作出可行的判斷。為了確?？諝忸A(yù)熱器、省煤器和余熱鍋爐等余熱回收裝置鋼管可靠的使用，盡可能地減緩設(shè)備的腐蝕，提高設(shè)備的使用壽命，為了達(dá)到節(jié)能和環(huán)保的目的，開展研究國(guó)產(chǎn)鋼號(hào) —— ND 鋼，具有明顯的現(xiàn)實(shí)意義。 圖 試樣切割鑲嵌示意圖 左半部分采取熱鑲工藝。按 150→ 400→ 600→ 800→ 1200 號(hào)砂紙的順序磨制試樣， 研磨時(shí)要避免試樣發(fā)熱。 3)稱量裝置：試樣采用的稱量?jī)x器為 sartoriusBS224S 型分析天平采用超級(jí)雙杠桿單體傳感器和最新ＳＭＴ技術(shù)，使體積更小，集成度更高。 配備有常規(guī)相分析組件，薄膜附件，高溫樣品臺(tái) (HTK16，變溫范圍為室溫至 1600℃ )，位敏探測(cè)器等，能進(jìn)行粉末及塊狀材料的定性、定量相分析，薄膜材料衍射及反射測(cè)定。 (b)電極過(guò)程的交換電流密度相當(dāng)高，是不 線性掃描伏安法曲線或難 線性掃描伏安法曲線 的電極體系 。往往采用鉑電極 或石墨電極，有時(shí)也可用鎳或鉛電極。 2） 配液： 配置 50%的 H2SO4溶液。 此方法適用均勻腐蝕而且腐蝕產(chǎn)物完全脫落或者容易清除。 金相顯微鏡放大倍數(shù)計(jì)算公式如下： M 目 M 物 ＝ M 鏡 選擇 10X 的目鏡和 10X 的物鏡，放上玻璃標(biāo)尺，由粗到細(xì)調(diào)節(jié)，系統(tǒng)定標(biāo)時(shí)選擇 10X，用 10 格 =10μ m 計(jì)算，放上試樣，由粗到細(xì)調(diào)節(jié)后顯示標(biāo)尺，存儲(chǔ)照片。 3） 掃描電鏡 ： 采用 CHI1130 電化學(xué)分析儀測(cè)試 。 4） 測(cè)量 ： 用 線性掃描伏安法 曲線 法估測(cè) ND 鋼腐蝕速率。 導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)PDF22020 卡， 將樣品的衍射數(shù)據(jù)與已知物相的衍射數(shù)據(jù)或圖譜進(jìn)行對(duì)比，一旦二者相符，則表明待測(cè)物相與已知物相是同一物相 ， 找出圖形的波峰處的相應(yīng)物相并標(biāo)示出來(lái)。 腐蝕液為 苦味酸 2～ 4g，乙醇 100ml，必要時(shí)加入 4～ 5 滴潤(rùn)濕劑 。 測(cè)量開路 狀態(tài)下 的 開路電位 時(shí)間曲線 ， 得到 100 秒內(nèi) 開路狀態(tài)下的 電壓變化為 至 不等 。 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 48 表 32 號(hào) ND鋼腐蝕沉淀物物質(zhì) 標(biāo)定 元素 PDF 卡號(hào) 所在 峰編號(hào) Fe 010894186 10 C 000411487 12 S 010742106 1～ 11 Cu 030659743 10 Mn 010894253 6， 9， 11， 12， 16， 17 Sb 010851324 2， 5， 9 Si 010800005 4， 13～ 16 Ti 010894913 8， 13 P 010761967 7， 12～ 17 Bi 000441246 2， 4， 13， 17 Cr 010882323 10 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 49 元素 PDF 卡號(hào) 所在 峰編號(hào) Ni 010882326 11 Mo 010882331 8 3 分析討論 失重法腐蝕試驗(yàn) 從表 的腐蝕速度數(shù)據(jù)看，同類平行試樣沒(méi)有異常數(shù)據(jù)。板條寬度 ～ 微米。 通過(guò)平均腐蝕速度對(duì)比發(fā)現(xiàn)，自主 2 號(hào)，自主 3 號(hào)和自主 5 號(hào)劣于采購(gòu)原樣 6 號(hào)，其中自主 3 號(hào)最差；自主 4 號(hào)和自主 1 號(hào)優(yōu)于采購(gòu)原樣 6 號(hào)，其中 4 號(hào)最佳。 掃描曲線 室溫下 ND 鋼試樣 在 10%， 20%， 30%的 H2SO4溶液中 腐蝕 的 線性掃描伏安法 曲線 曲線詳見(jiàn) 表 ，塔菲爾曲線詳見(jiàn)表 ： 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 45 表 20℃下 ND 鋼試樣電化腐蝕塔菲爾曲線 10% 20% 30% 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 46 表 20℃下 ND 鋼試樣電化腐蝕 線性掃描伏安法曲線 10% 20% 30% 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 47 產(chǎn)物物相分析 操作條件 將 6 組 腐蝕產(chǎn)物編號(hào) ： 12,22,32,42,52,62。 由于溶液濃度隨腐蝕試樣個(gè)數(shù)逐漸減小，故浸蝕 時(shí)間為 5～ 40 分鐘不等。 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 39 2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 失重法腐蝕試驗(yàn) 操作條件 共 腐蝕 6 組平行試樣 。做法是將金屬樣品制成電極浸入腐蝕介質(zhì)中，測(cè)量穩(wěn)態(tài)的伏安（ EI）數(shù)據(jù)，作 log|I|E圖，將陰、陽(yáng)極 線性掃描伏安法 曲線 的直線部分延長(zhǎng)，所得交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的即為 logIcor,由腐蝕電流 Icor 除以事先精確測(cè)量的樣品面積 SO，即得腐蝕速率。它既可以測(cè)定腐蝕速度，又可以為腐蝕理論提