【導(dǎo)讀】它是化工設(shè)備中常用的金屬換熱管道材料，使用環(huán)。境溫度高，且是酸性氣氛，常常會遭受腐蝕，縮短N(yùn)D鋼的使用壽命，從而極大地限制了它的應(yīng)用。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。通過試驗數(shù)據(jù)，討論影響腐蝕。用金相顯微鏡觀察ND鋼組織成分及形貌。分別在10%，20%，30%的H2SO4溶液中進(jìn)行電化學(xué)腐蝕試驗。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。點蝕是在成核后開始發(fā)展但不產(chǎn)生新的蝕孔。而縫隙腐蝕是形成蝕孔。腐蝕的蝕孔是較廣泛而淺的。2Cr13的耐蝕性比鑄鐵要好，但是在強(qiáng)氧?；原h(huán)境下耐蝕性能不是特別好。世界來說，無疑是一個急待解決的問題。就加熱爐而言，國內(nèi)外為。完善能量的充分回收。冷卻過程中發(fā)生的露點腐蝕。然而在化工廠、熱電廠長期使用中，因。此而造成設(shè)備的停產(chǎn)，損失也是非常慘重。鋼管，然而這樣影響了熱效率，也增加了技術(shù)上的難度。局聯(lián)被為1995年度國家級新產(chǎn)品。ND鋼廣泛用于制造在高含硫煙

　　

【正文】 6 計算拍照 。 3）觀察：全面觀察試樣的金相組織 。查閱金相圖譜確定試樣的顯微組織， 然后采用比較法確定試樣的晶粒度。選擇其晶粒度具有代表性的視場，與標(biāo)準(zhǔn)級別圖 （ YB27— 64 中的第一標(biāo)準(zhǔn)級別圖）比較，確定出試樣的晶粒度，與標(biāo)準(zhǔn)級別圖中哪一級晶粒大小相同，則后者的級別即定為試樣的晶粒度號數(shù)。 電化學(xué)腐蝕試驗 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。重復(fù)上述操作配置 自行配制 20%和 10%的 H2SO4溶液。 圖 掃描電鏡裝置示意圖 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） ND鋼耐硫酸露點腐蝕的研究 37 2）連接試樣與儀器：紅色夾頭接輔助電極（鉑制對電極），白色夾頭接參比電極（飽和 KCl 溶液）綠色夾頭接工作電極（試樣上的電線），浸入 H3SO4溶液中，露出上半部分和夾頭，調(diào)整輔助電極，使其對準(zhǔn)試樣表面，形成環(huán)狀電流回路（見圖 ）。 3） 掃描電鏡 ： 采用 CHI1130 電化學(xué)分析儀測試 。 電化學(xué)技術(shù)是腐蝕測試中最基本的一類手段。它既可以測定腐蝕速度，又可以為腐蝕理論提供實驗依據(jù)。 掃描試樣 在 室溫下， 不同 濃度 H3SO4 溶液中 的線性掃描伏安法 曲線 ，分析腐蝕的難易程度。 打開 軟件，設(shè)定 運(yùn)行時間 “ Run Time” 為 100 秒，其余不變，按下“ ?” 鍵 測量開路曲線 “ Open Circuit Potential” 。 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。以 x 為起始電位 “ Intit E” ， x+3 則 為最終電位 “ Final E” ， 測量測量 塔菲爾曲線 “ Tafel Plot” 。再以 x 為起始電位 “ Intit E” ，x+2 為最終電位 “ Final E” ,測量 線性 線性掃描伏安法 曲線 “ Linear Sweep Voltammetry” 。 4） 測量 ： 用 線性掃描伏安法 曲線 法估測 ND 鋼腐蝕速率。 線性掃描伏安法 曲 線 法又稱塔菲爾（ tafel）線外推法。做法是將金屬樣品制成電極浸入腐蝕介質(zhì)中，測量穩(wěn)態(tài)的伏安（ EI）數(shù)據(jù)，作 log|I|E圖，將陰、陽極 線性掃描伏安法 曲線 的直線部分延長，所得交點對應(yīng)的即為 logIcor,由腐蝕電流 Icor 除以事先精確測量的樣品面積 SO，即得腐蝕速率。此法快速省時，適用于金屬均勻腐蝕的測量。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） ND鋼耐硫酸露點腐蝕的研究 38 產(chǎn)物物相分析 1） 收集： 收集恒溫腐蝕后容器內(nèi)的沉淀物，裝袋編號。 2） 分析： 將整理后的腐蝕沉淀物交由實驗室老師做 XRD 物相分析。 材料的物相分析在選用 X’Pert PRO 型 X 射線衍射儀上進(jìn) 行， 設(shè)置 Cu 靶 K?射線 (波長 λ= nm) ，管電壓 40 kV，管電流 40 mA，掃描速度 ?/min。 3）標(biāo)定： 本實驗采用 計算機(jī)檢索 法進(jìn)行定 性 分析。 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)行對比，一旦二者相符，則表明待測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。 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。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） ND鋼耐硫酸露點腐蝕的研究 39 2 實驗結(jié)果 失重法腐蝕試驗 操作條件 共 腐蝕 6 組平行試樣 。 按《 GB1501998 鋼制壓力容器》中 ND 鋼耐硫酸露點腐蝕的技術(shù)要求 （ 50%的硫酸溶液中， 70 土 2℃恒溫腐蝕 24 小時） 進(jìn)行腐蝕試驗。 數(shù)據(jù) 計算 采用失重法計算腐蝕速度 。 再換算成腐蝕深度 。 試樣編號按卓然公司提供的類別和同類中的序列進(jìn)行，如自主 1類中的第 2 個試樣編號為 12，依此類推。 試驗 數(shù)據(jù) 詳 見表 ： 表 ND 鋼耐硫酸腐蝕數(shù)據(jù) 編號 腐蝕前重量 （ g） 腐蝕后重 量 （ g） 試樣尺寸 、 (mm mm mm) 腐蝕速度 (mg/cm2?h) 11 12 13 14 15 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） ND鋼耐硫酸露點腐蝕的研究 40 編 號 腐蝕前重量 （ g） 腐蝕后重量 （ g） 試樣尺寸 （ mm mm mm） 腐蝕速度 (mg/cm2?h) 16 21 22 23 24 25 31 32 33 34 35 36 41 42 43 44 45 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） ND鋼耐硫酸露點腐蝕的研究 41 編號 腐蝕前重量 （ g） 腐蝕后重量 （ g） 試樣尺寸 （ mm mm mm） 腐蝕速度 (mg/cm2?h) 46 51 52 53 54 55 61 62 63 64 金相組織觀察 操作條件 隨機(jī)選取 12， 22， 33， 41， 54， 63 號試樣 腐蝕 觀察 。 腐蝕液為 苦味酸 2～ 4g，乙醇 100ml，必要時加入 4～ 5 滴潤濕劑 。 室溫浸蝕， 測得當(dāng)時溫度為 21℃ 。 由于溶液濃度隨腐蝕試樣個數(shù)逐漸減小，故浸蝕 時間為 5～ 40 分鐘不等。 放大倍 數(shù) 分別為 100X 和 250X。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） ND鋼耐硫酸露點腐蝕的研究 42 金相 觀察 試樣 顯微 組織 詳見表 。 表 ND 鋼試樣顯微 組織分析 試樣編號： 12 號 腐蝕時間： 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（論文） ND鋼耐硫酸露點腐蝕的研究 43 100X 250X 試樣編號： 41 號 腐蝕時間： 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（論文） ND鋼耐硫酸露點腐蝕的研究 44 試樣編號： 63 號 腐蝕時間： 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 操作條件 選取 12， 22， 33， 41， 51（ 54 號試樣 在冷鑲時 已丟失） ，63（ 切割時有一邊角處出現(xiàn)缺損） 號試樣 進(jìn)行電極電化 。 室溫浸蝕，測得 當(dāng)時溫 度 為 20℃。 腐蝕液為 10%， 20%， 30%的 H2SO4溶液 。 測量開路 狀態(tài)下 的 開路電位 時間曲線 ， 得到 100 秒內(nèi) 開路狀態(tài)下的 電壓變化為 至 不等 。 以此 設(shè)定掃描的 起始電位 為， 最終電位 分別為 （塔菲爾曲線）和 （線性 線性掃描伏安法 曲線 ） 。 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 表 ，塔菲爾曲線詳見表 ： 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） ND鋼耐硫酸露點腐蝕的研究 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（論文） ND鋼耐硫酸露點腐蝕的研究 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（論文） ND鋼耐硫酸露點腐蝕的研究 47 產(chǎn)物物相分析 操作條件 將 6 組 腐蝕產(chǎn)物編號 ： 12,22,32,42,52,62。 采用 xrd 能譜分析方法來確定試樣的物相成分。設(shè)置 Cu 靶 K?射線 (波長λ= nm) ，管電壓 40 kV， 管電流 40 mA，掃描速度 ?/min。 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 。 圖譜標(biāo)定 圖 6 組 ND鋼腐蝕沉淀物比對圖 將六組試樣圖譜 （見圖 ） 進(jìn)行比對可知， 32 號試樣的峰數(shù)量較全， 凸起 較明顯。 故 對 其 進(jìn)行 物相 標(biāo)定 ， 詳見表 。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） ND鋼耐硫酸露點腐蝕的研究 48 表 32 號 ND鋼腐蝕沉淀物物質(zhì) 標(biāo)定 元素 PDF 卡號 所在 峰編號 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（論文） ND鋼耐硫酸露點腐蝕的研究 49 元素 PDF 卡號 所在 峰編號 Ni 010882326 11 Mo 010882331 8 3 分析討論 失重法腐蝕試驗 從表 的腐蝕速度數(shù)據(jù)看，同類平行試樣沒有異常數(shù)據(jù)。 ND鋼平均腐蝕速度由小到大的排序如圖 ：自主 4 號 自主 1 號 采購原樣 6 號 自主 5 號 自主 2 號 自主 3 號。 通過平均腐蝕速度對比發(fā)現(xiàn)，自主 2 號，自主 3 號和自主 5 號劣于采購原樣 6 號，其中自主 3 號最差；自主 4 號和自主 1 號優(yōu)于采購原樣 6 號，其中 4 號最佳。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） ND鋼耐硫酸露點腐蝕的研究 50 金相組織觀察 鐵素體 +珠光體 特征： 鐵素體由于可以被均勻腐蝕，它對光的反射能力就強(qiáng)，所以在光鏡下（硝酸酒精腐蝕）是白的，包括塊狀鐵素體和粗片狀珠光體中的片狀鐵素體。珠光體是復(fù)相組織，其中優(yōu)先腐蝕的鐵素體與滲碳體的相界，而相界上的原子排列比較紊亂導(dǎo)致腐蝕后的相界凸凹不平，在光鏡下反映出來就是黑色的（晶界也是這樣）。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。而在片層間距較小或放大倍數(shù)較小的情況下，鐵素體兩側(cè)的相界也無法區(qū)分導(dǎo)致整個珠光體也是黑色 的。 板條馬氏體的組織特征：每個單元呈窄而細(xì)長的板條，板條體自奧氏體晶界向晶內(nèi)相互平行排列成群，其中的板條束為慣習(xí)面相同的平行板條組成。板條寬度 ～ 微米