耐蚀低合金钢

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制盐工业手册》第1247页（4816字）

近年来，随着国内外对耐海水腐蚀低合金钢的研制，一种新型的低合金钢种系列被广泛应用于海水淡化、无机化工及制盐工业。它的优点是价格低廉，耐氯离子的孔蚀，加工制造较容易，实践证明是一种较优越的耐盐卤腐蚀材质，包括E₂钢、耐海水腐蚀的10Cr2AlMoRe、低合金钢等。

(一)E₂(Cr₃AI₂MoCuNi)钢

重庆钢铁研究所和自贡市井盐设研所共同研制的一种耐盐卤腐蚀的低合金钢。经过一年的模拟试验(累计运行158天)和自贡市某盐厂用作蒸发罐首效加热管生产一年半的实践证明，E₂钢可完全耐热盐卤的腐蚀。

1．主要环境对E₂钢耐蚀性的影响

(1)卤水pH值对E₂钢的影响，见表3－6－39、3－6－40、图3－6－39。

图3－6－39 pH值与腐蚀率ke关系曲线

表3－6－39 卤水pH值与E2、A₃钢的腐蚀关系

注：试验条件：常温，料液流速为1．1～1．2m／s

表3－6－40 卤水pH值对E₂、A₃钢耐腐蚀性能的影响

(2)温度对E2耐蚀性的影响 由电位－时间关系图3－6－40，3－6－41可以看出：①电位稳定时间，E₂钢较A₃钢长，分别为45min和10min左右；且E₂钢电位稳定之前波动幅度较大，特别在60℃、80℃时，而A3钢电位一直较稳定地变化。②E₂钢的稳定电位始终正于A₃钢，温度的变化不改变这种极性，见表3－6－41。

图3－6－40 A₃、E₂钢在不同温度的长山岩卤中电位－时间关系曲线(搅拌)

图3－6－41 E₂－A₃电位差与时间关系曲线

表3－6－41 温度对E₂、A₃钢的极性的影响

③E₂和A₃钢的电位差在100min内，温度在60～120℃之间时，稳定电位差在40～165mV，80℃左右出现最大电位差，说明80℃时易发生电偶腐蚀。所以，从热力学稳定性看，在制盐料液的各种温度下，E₂钢的耐腐蚀倾向优于A₃钢。

温度对E₂、A₃钢极化性能的影响，见图3－6－42、3－6－43，表3－6－42。由图、表可见：

图3－6－42 A₃、E₂钢在不同温度制盐料液中阴极极化曲线

图3－6－43 A₃、E₂钢在不同温度制盐料液中阳极化曲线

表3－6－42 各种温度下E，、A₃钢阴极放氢点

①E₂、A₃钢在制盐料液中进行阴极极化时，放氢点电位随温度的升高而正移。A₃钢到100℃时阴极化曲线放氢点已不明显，而E₂钢到120℃时阴极化曲线放氢点才不明显。

②E₂、A₃钢在制盐料液中进行阴极化时，A₃钢极化曲线随温度改变不会出现转折点，说明不能钝化，处于活性溶解；E₂钢的阴极极化曲线当温度在120℃时出现转折，说明处于钝化状态，表面出现有一定保护作用的锈层。

温度对E₂、A₃钢极化阻力的影响，见表3－6－43、图3－6－44。由图、表可见：①E₂、A₃钢在80℃的制盐料液中腐蚀速度最大。②在各种温度的制盐料液条件下，E₂钢的抗腐能力较A₃为高。

表3－6－43 极化阻力测定数据

图3－6－44 E2、A₃钢腐蚀速率与温度的关系

(3)流速对E₂钢耐蚀性的影响 料液流速对E₂钢耐蚀性的影响见表3－6－44、3－6－45、3－6－46；图3－6－45、3－6－46、3－6－47。

表3－6－44 室温下料液流速对E₂、A₃钢光亮试样的腐蚀影响

表3－6－4560℃时，料液流速对E₂、A₃钢腐蚀影响

表3－6－46 室温下料液流速对有锈层E₂、A₃的腐蚀影响

图3－6－45 室温下料液流速对E₂、A₂钢的腐蚀影响

图3－6－46 60℃料液流速对E₂、A₂钢的腐蚀影响

图3－6－47 流速对E₂钢相对于A₃钢的耐蚀倍数的影响

由图表可知：

①E₂钢在室温下，料液流速提高时，腐蚀速度有下降的趋势；温度升至60℃时，腐蚀速率较室温时为高，此时料液流速虽高达2．0m／s，但对E₂钢的腐蚀速率不发生影响。

②室温下，E₂钢相对于A₃钢的耐蚀倍数，随流速提高而增加；流速为0．5～1．7m／s时，耐蚀倍数提高为2．12～4．82倍；60℃以下，流速由0．5m／s升至2．0m／s时，相对耐蚀由3提高到3．77，变化较小。

③常温下，带锈层的E₂钢在料液流速由0．5m／s提高到1．5m／s，腐蚀速率不受影响，且较无锈层时低50%以上；与A₃钢比较，其相对耐蚀倍数由5．06倍提高到7．51倍，高于相同条件下无锈层E₂钢的相对耐蚀倍数(2．12至4．82倍)。

由此可知，E₂钢表面的锈层紧密，对流动料液有一定的抵抗能力，对基体起到保护作用。

(4)E₂钢同A₃钢、16Mn钢构成的电偶腐蚀见表3－6－47、3－6－48、图3－6－48、3－6－49、3－6－50。由表和图可知：

表3－6－47 电极面积为1∶1时，温度对电偶腐蚀的影响

注；数据为三次实测的平均值，电极面积为2．58cm²。

表3－6－48 温度为120℃时，电极面积比对电偶腐蚀的影响

注：(1)电偶面积比=E₂／A₃或E₂／16Mn(阴／阳)

(2)1∶1，15∶1，50∶1，100∶∶1其相应面积为E₂：2．58cm²，3．92cm²，19．6cm²，39．2cm²；A₂16Mn面积为2．58cm²，2．58cm²，0．39cm²，0．39cm²

图3－6－48 电偶面积1∶1时，温度与电偶电位差的关系

图3－6－49 温度120℃时，电偶面积比与电偶电位差的关系

图3－6－50 电偶阴、阳面积比为1∶1时，温度与阳极腐蚀速度的关系

①E₂钢在E₂－A₃、E₂－16Mn电偶对中，始终处于阴极，腐蚀减轻；A₃和16Mn钢为电偶阳极，遭到破坏。

②当电偶阴阳极面积比为1∶1时，电偶E₂－A₃、E₂－16Mn的电位差随温度的变化而变化。80～100℃时，电位差有一最大峰值，在此温度范围内产生电偶腐蚀倾向最大。

③温度为120℃时，直接测定E₂－A₃和E₂－16Mn两电偶对的电位差，其值几乎不随电偶阴阳极面积比变化，皆在各自的自然腐蚀电位的差值范围内。

④当E₂－A₃和E₂－16Mn电偶对的阴阳极面积比为1∶1时，电偶腐蚀电流(或阳极电流密度)随温度的升高而增加，即电偶腐蚀随温度的升高而更为严重；在E₂－A₃和E₂－16Mn电偶对中，前者的腐蚀比后者更为严重。

2．E₂钢挂片的腐蚀速率

(1)在岩卤真空制盐各效介质中挂片试验结果，如表3－6－49、3－6－50。由表可知：

表3－6－49 现场挂片试验结果

表3－6－50 现场加热管双面腐蚀

①在岩卤真空制盐的三种介质中，其腐蚀性对E₂、A₃钢为：冷凝水＞料液＞蒸汽。

②E₂钢加热管的总腐蚀速度上下端相近，向着均匀腐蚀发展，因而E₂可克服冷凝水－蒸汽界面上最先受到的腐蚀破坏，在环境恶劣的第一效更为明显。

E₂钢在黑卤真空制盐介质中的挂片试验结果如表3－6－51。

表3－6－51 在邓关黑卤制盐各效料液中挂片试验结果

由表可看出：E₂钢在黑卤真空制盐各效料液中的腐蚀速度都小于A₃钢，相应的耐蚀倍数在1．09～3．73之间。E₂钢能耐硫化物及铵盐腐蚀，适宜作黑卤制盐材质。

自贡某盐厂在以岩卤为原料的真空制盐一效蒸发罐内，用E₂钢作加热管，从1982年5月起，经一年半时间的生产试验，无一根穿管；后又运行1年，仍无一根穿管。在一年半时间内，曾5次拨管检查，E₂钢内壁光滑、管外无环状腐蚀，管壁无明显减薄，证明E₂钢耐局部腐蚀，耐氢离子孔蚀，主要因E₂钢是单一结构的α固溶体。另据挂片试验，E₂钢不仅耐岩卤腐蚀，也耐黑卤腐蚀。这些实验证明E₂钢是目前国内制盐工业用作加热管较合适的材质，且较钛(合金)B₃₀价格便宜，加工制造也较容易。

(二)耐海水腐蚀10Cr₂AIMoRe低合金钢

浙江冶金研究所研制的10Cr₂AlMoRe耐海水腐蚀低合金钢在自贡市某盐厂首效加热室使用，从1983年元月到1985．5，除个别换管外，一直使用至1986年5月才全部换管，使用寿命达3年之久。其挂片腐蚀数据见表3－6－52。

表3－6－5210Cr₂AIMoRe挂片腐蚀数据(mm／年)

因此，这种低合金钢材在国内制盐工业中有一定使用价值。