【正文】 過 5％）會產(chǎn)生不利影響 (8)。這種短期內(nèi)的嚴重腐蝕大致不會影響今后長期總體上的腐蝕。 腐蝕機理 三個階段 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） ND鋼耐硫酸露點腐蝕的研究 7 硫的露點腐蝕鋼的機制如圖 所示， 將 腐蝕過程分為三個階段 (7)。這種腐蝕環(huán)境甚至能夠腐蝕不銹鋼 ,對工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備造成極大的危害 (5)。溫度越低．硫酸蒸汽產(chǎn)生的也就越多，即硫酸蒸汽所占的平衡份額 (X)也就越大，凝結(jié)的硫酸濃度因產(chǎn)生凝結(jié)的金屬表面溫度不同而 異。 事實上，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?，它與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)。如果煙氣中的水蒸汽不上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） ND鋼耐硫酸露點腐蝕的研究 6 與其它物質(zhì)化合，那么它的露點溫度僅決定于煙氣中水蒸汽的分壓力。 煙氣中水蒸汽主要來自燃料油燃燒過程中的霧化吹掃蒸汽、燃料固有的水分及燃料中 H 元素燃燒后的生成物。它們在鍋爐燃燒時均參加反應(yīng)，主要生成 SO2，其中約 1%～ 5%氧化成 SO2， SO3。 腐蝕環(huán)境 硫酸露點腐蝕一般出現(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。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。 ND 鋼還具有耐氯離子腐蝕的能力。此項專利(1)被國家科委、中田工商銀行、勞動局、外目專家局、國家技術(shù)監(jiān)督局聯(lián) 被為 1995 年度國家級新產(chǎn)品。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。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)備遭受嚴重的腐蝕，特別是在冷卻過程中發(fā)生的露點腐蝕。 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） ND鋼耐硫酸露點腐蝕的研究 2 關(guān)鍵詞 ： ND 鋼， 09CrCuSb 鋼 ，露點腐蝕 ，影響因素 ABSTRACT ND Steel, the 09CrCuSb steel, is the best ‘lowtemperature sulfuric acid dew point corrosion resistant steel’ at home and abroad. It is monly used as metal Tube material in chemical equipment. When the ambient temperature is high, especially in acidic atmosphere, ND Steel is often affected by corrosion and reduced the service life, which greatly limits its application. This topic research ND Steel in corrosion characteristics, microstructure and electrochemical corrosion accelerated test. The experimental data discussed factors that affect the corrosion rate. Corroded six groups of ND steel sample. Analyzed the corrosion phase precipitates with XRD. Observed the configuration of ND Steel by optical microscope. Do electrochemical corrosion test at 20℃ , at 10%, 20%, 30% H2SO4 solution. Through Tafel Plot and Linear Sweep Voltammetry, current and potential changes of the samples in this process can be analyzes. Experimental results show that, in the process of different 2Cr13 stainless steel corrosion, both with the rise of temperature, corrosion phenomena occur more easily. And the corrosion rate increases with the 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） ND鋼耐硫酸露點腐蝕的研究 3 rise of temperature. The pitting on nucleation is began after new development but not corrosion hole. Corrosion and corrosion is formed after the hole can also can form the new development of corrosion hole. The pitting corrosion of narrow and deep hole cavitation erosion, and the crevice corrosion is broad and shallow holes in the electric dipole corrosion test. 2Cr13Cu ， crevice corrosion occurred on average electric dipoles occasionally corrosion speed is greater than the electric dipole cast corrosion rate. 2Cr13 corrosion resistance of cast iron is better than, but in strong oxidizing environment corrosion resistant performance is not very good. Keywords： ND Steel, 09CrCuSb steel, dew point corrosion, factors 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） ND鋼耐硫酸露點腐蝕的研究 4 ND 鋼耐硫酸露點腐蝕的研究 董寶驊 051407101 0 引言 目前能源問題變得越來越重要，增能節(jié)耗對目前能源緊缺的整個世界來說，無疑是一個急待解決的問題。 在電偶腐蝕試驗中， 2Cr13Cu 偶對中，2Cr13 不銹鋼發(fā)生縫隙腐蝕，并且 Cu 偶對的平均電偶腐蝕速度大于鑄鐵偶對的電偶腐蝕速度。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。 實驗結(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。 室溫下，分別在 10%， 20%， 30%的 H2SO4 溶液中 進行 電化學腐蝕 試驗 。 采取 失重法 腐蝕 6 組 ND 鋼的平行試樣 ，對其腐蝕沉淀物進行 XRD物相 定性 分析 。本課題主要研究 ND 鋼的腐蝕特性， 金相組織， 以及腐蝕電化學加速 等 試驗 。上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） ND鋼耐硫酸露點腐蝕的研究 1 摘要 ND 鋼， 即 09CrCuSb 鋼 ， 是目前國內(nèi)外最理想的 “ 耐硫酸低溫露點腐蝕用鋼材 ”。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 ND 鋼的使用壽命，從而極大地限制了它的應(yīng)用。 通過試驗數(shù)據(jù)，討論影響腐蝕速率 的因素。 用金相顯微鏡觀察 ND 鋼 組織成分 及 形貌 。 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。 點蝕是在成核后開始發(fā)展但不產(chǎn)生新的蝕孔。點蝕的蝕孔蝕窄而深的，而縫隙腐蝕的蝕孔是較廣泛而淺的 。 2Cr13 的耐蝕性比鑄鐵要好， 但是在強氧化性環(huán)境下耐蝕性能不是特別好。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。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。 應(yīng)用電化學及表面膜分析技術(shù)研究微量臺金元素對硫酸露點腐蝕行為的影響，研制出的新型耐硫酸露點用鋼 —— ND 鋼，即 09CrCuSb鋼，是目前國內(nèi)外最理想的“耐硫酸低溫露點腐蝕用鋼材。 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，用上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） ND鋼耐硫酸露點腐蝕的研究 5 于抵御含硫煙氣結(jié)露點腐蝕。 ND鋼管主要的參考指標（ 70 攝氏度 50%H2SO4溶液中浸泡 24 小時），與碳鋼，日本進口同類鋼，不銹鋼耐腐蝕性能相比，要高于這些鋼種。 露點腐蝕簡介 定義 (2) 煙氣露點腐蝕是由于燃料中硫元素在燃燒時生成 SO2， SO3，當換熱面的外表面溫度低于煙氣溫度時，在換熱面上就會形成硫酸霧露珠，導(dǎo)致?lián)Q熱面腐蝕。燃煤中含有一定量的硫，根據(jù)其存在形態(tài)可分為有機硫、無機硫 (包括硫鐵礦硫和硫酸鹽硫 )和單質(zhì)硫。與水蒸汽結(jié)合形成硫酸蒸汽，當煙氣溫度低于某一溫度時，煙氣中硫酸蒸汽就會凝結(jié)，對設(shè)備造成腐蝕 (3)。由于燃料中硫元素在燃燒時生成 SO2， SO3，當換熱面的外表面溫度低于煙氣溫度時，在換熱面上就會形成硫酸霧露珠，導(dǎo) 致?lián)Q熱面腐蝕。通常燃油鍋爐煙氣中水蒸汽的分壓力約為 ～ 相應(yīng)的水蒸汽凝結(jié)溫度為 4l～ 52℃ 。反應(yīng)式如下： S03+H2O→ H2SO4 此反應(yīng)為放熱反應(yīng)。 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 (當 S03的含量為 30 106 時露點約為 130～ 150℃ ) 以下的金屬表面凝結(jié)并腐蝕金屬 ,即所謂硫酸露點腐蝕。 低溫中濃度及高溫高濃度是最為劇烈的腐蝕環(huán)境，耐硫酸露點腐蝕鋼研 制起點主要針對 80%硫酸進行凝縮的 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。 圖 硫的露點腐蝕機制和耐腐蝕低合金鋼的腐蝕 第一步是在相對低溫下用硫酸對鋼進行腐蝕，相當于鍋爐運行中的開啟和停止。 當金屬表面溫度變高， 腐蝕的第二階段就會在高溫高濃度的情況下發(fā)生。第二步與第一步相比持續(xù)時間較長，但與第三步相比持續(xù)時間又非常短。未燃碳對亞鐵離子進行催化氧化生成鐵離子。但低合金鋼和銅合金鋼的腐蝕速率卻不減少，因為他們?nèi)栽诨罨癄顟B(tài)中進行腐蝕。 電化學反應(yīng) 溶液的腐蝕基本上是金屬表面之電化學反應(yīng) (9)，以二價金屬 M 為例，陽極反應(yīng)為： M→ M2++2e 在酸性溶液中，主要的陰極反應(yīng)是生氫反應(yīng)： 2H+2e=H2↑ M2+再和 S04結(jié)合成金屬硫化物 (生氫反應(yīng)并可在脫氣的中性或 pH值大于 4 之弱酸中成為主要的陰極反應(yīng) )。 H20。在強酸中，此種產(chǎn)生氫的反應(yīng)很快，幾乎能完全阻止氧的接近。但在 pH 值等于 4 的酸液這種氧化物將會被溶解，形成可溶于酸液的硫酸鹽或氯化物，此時金屬直接被腐蝕，氧的擴散不再扮演重要角色．而發(fā)生氫的反應(yīng)將決定腐蝕速率，而生氫反應(yīng) 受到金屬雜質(zhì)及其上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） ND鋼耐硫酸露點腐蝕的研究 9 具有什么相的影響。在高濃度 (大于 70％ )硫酸中，形成非溶性硫酸鐵沉淀將降低腐蝕速率 (除非攪拌以去除沉積層 )。即使煙氣中僅僅含有 10mg/m3 三氧化硫，也可使煙氣的露點腐蝕提高到 130℃上，從而造成有強烈腐蝕的危險 (4)。 (2)腐蝕時間 現(xiàn)場試驗與實驗室試驗的重要差別之一是腐蝕延續(xù)的時問，初期8～ 12 小時的腐蝕速率比隨后的時問快。 ①碳元素 (C)：碳的存在提升了鋼的強度 ,但是含碳量過高又影響了鋼的焊接性能。 ②硅元素 (Si)：硅主要在煉鋼過程中對脫氧起作用 ,與銅共存時能適當提高鋼的耐蝕性 ,但含硅量過高又會使鋼的加工性能變壞。 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） ND鋼耐硫酸露點腐蝕的研究 10 ③錳元素 (Mn)：在煉鋼過程中起到了脫氧劑的作用 ,適當提高鋼的強度 ,改善加工性能 ,但對鋼的耐蝕性有不利影響。 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。 (4)腐蝕生成物： 當凝結(jié)物與底材反應(yīng)時，在底材表面有腐蝕產(chǎn)物被溶解散布于液體中，影響腐蝕速率。低碳鋼在鹽酸中的主要腐蝕生成物是 F