铜管_304不锈钢管在氨溶液中的腐蚀性能对比研究_孙虎元

304不锈钢焊接接头电化学腐蚀行为研究

304不锈钢焊接接头电化学腐蚀⾏为研究

摘要

本⽂针对304不锈钢焊接接头分别在2300ppm、10000ppm、20000ppm、50000ppm浓度的硼酸⽔溶液和3.5%的NaCl溶液中的耐电化学腐蚀性能进⾏了研究，对焊接接头三个区域(母材区（BM）、热影响区（HAZ）和焊缝⾦属区(WM))的耐腐蚀性能的差异进⾏了分析；同时对焊接接头三部分在相应腐蚀介质的浸泡腐蚀中的耐腐蚀性能进⾏了对⽐分析。为304不锈钢焊接钢结构在反应堆⽔下腐蚀环境下的使⽤提供实验数据和指导，为预防和减缓不锈钢焊接接头的腐蚀提供理论依据。

采⽤电化学⽅法研究了304不锈钢焊接接头的三个区域在室温下不同腐蚀介质中的电化学腐蚀⾏为和特征。测得其在2300ppm、10000ppm、20000ppm、50000ppm的硼酸⽔溶液和3.5%的NaCl溶液中的阳极极化曲线，通过对焊接接头三个区域的⾃腐蚀电位、⾃腐蚀电流进⾏测量和对⽐分析来评定其耐蚀能⼒。通过分析焊缝⾦属区、热影响区和母材区在不同腐蚀溶液中的电化学特征值，可知母材区的电化学腐蚀倾向⼤于焊缝⾦属区，焊缝⾦属区的电化学腐蚀倾向⼤于热影响区，⽽焊缝⾦属区的抗电化学腐蚀能⼒好于母材区，母材区的抗电化学腐蚀能⼒好于热影响区。

通过在室温下对304不锈钢焊接接头在不同浓度的硼酸⽔溶液中进⾏浸泡腐蚀试验，计算其腐蚀速率和观察其腐蚀形貌并与其在相应腐蚀介质溶液中的电化学腐蚀结果做对⽐，发现其浸泡腐蚀试验的结果与电化学腐蚀试验基本保持⼀致。

关键词：304不锈钢焊接接头；电化学腐蚀⾏为；浸泡腐蚀Abstract

The electrochemical corrosion of 304 stainless steel Weld Joints had been researched in the different concentration solutionBoric acid of 2300ppm、10000ppm、20000ppm、50000ppm and 3.5%NaCl. The difference in corrosion resistance of threezones(（BM）、（HAZ）and (WM)) of the Weld Joints had been analysised .At the same time, the three zones of WeldJoints had been compared and analysised by the immersion corrosion test. That offers theories for precautioning andrelieving the corrosion of the stainless steel Weld Joints and experimental data and guide for the using of steel structure of304 stainless steel under the Reactor underwater corrosion environment.

中水对304不锈钢腐蚀的影响分析

宋晓芳

【摘要】为研究中水对304不锈钢循环冷却水系统的腐蚀影响,对304不锈钢进行电化学试验,通过试验结果分析浓缩倍率、pH值、C1-、氨氮对304不锈钢循环冷却水系统腐蚀的影响程度,研究表明浓缩倍率和C1-质量浓度的增加明显加速了304不锈钢的腐蚀速度,而pH值及氨氮质量浓度变化对304不锈钢的腐蚀速度影响较小.

【期刊名称】《河北电力技术》

【年(卷),期】2010(029)003

【总页数】3页(P36-38)

【关键词】中水;304不锈钢;循环冷却水系统;浓缩倍率

【作者】宋晓芳

【作者单位】华北电力大学,河北,保定,071003

【正文语种】中文

【中图分类】TG172.5

中水主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准可在一定范围内重复使用的非饮用水，其水质介于上水和下水之间[1]。中水回用和综合利用是解决我国水资源短缺的重要途径。火电厂是工业用水大户，其中循环冷却水量所占比重最大，几乎占全厂总用水量的50%～70%。所以面对我国水资源严重短缺的现状，国内逐渐开展了城市污水经二级处理后回用于火电厂作循环冷却水的研究与应用[2-4]。与天然水做循环冷却水相比较，中水中的氨氮、无机盐、表面活性剂等含量较高，它们会引发循环冷却水系统的腐蚀、结垢等问题，以下主要研究中水用作循环冷却水时，循环冷却水浓缩倍率、pH值、氨氮、Cl-等因素对304不锈钢材料的腐蚀影响。

1 试验设备

1.1 试验水质

由于不同中水的实际成分相差较大，而且对各种成分含量测定工作量大，不同浓度离子对腐蚀的影响程度各不相同，给研究各种因素对304不锈钢腐蚀的影响造成困难，为避免干扰，该试验采用的试验水质是模拟城市中水水质。模拟中水是由氯化钠、硫酸钠、氯化铵和阴离子表面活性剂配成的一系列浓缩倍率的溶液，并对溶液pH值进行调节。

1.2 试验材料

试验材料为304不锈钢。不锈钢试样制成10 mm×10 mm×10 mm的正方体，在工作面背面焊上导线，用环氧树脂封装非工作面，每次试验前将试样工作面用200-800号水砂纸逐级打磨，然后进行去离子水冲洗，再用无水乙醇丙酮脱脂，最后用吹风机吹干。

不锈钢硝酸输送管道的腐蚀行为及特性研究

304和304L不锈钢在硝酸介质中具有优异的耐蚀性,因此,被广泛地应用在硝酸生产装置和管道中。但是不锈钢管道的焊缝腐蚀失效和局部的冲刷腐蚀失效,一直是困扰我国硝酸生产装置的问题。

本文针对晶间腐蚀和流动腐蚀这两个问题,探究了不同条件下304不锈钢在硝酸中的腐蚀机理。首先,分析了不锈钢硝酸输送管道的焊缝发生腐蚀失效的原因,并利用热处理方法模拟不锈钢焊接过程中的受热过程,研究了加热温度和时间对不锈钢在硝酸中的耐蚀性影响规律,解释不锈钢焊缝热影响区金属的敏化行为。

通过极化曲线、电化学阻抗谱、Mott-Shottky曲线和浸泡失重实验,研究了

304不锈钢在硝酸中腐蚀特性随硝酸浓度、温度和浸泡时间变化规律。此外,通过自主研制的管流式流动腐蚀实验装置对不锈钢在流动条件下腐蚀电化学行为进行了研究。

通过以上研究和实验,主要得出以下结论:(1)三通母材和直管母材表面发生较为均匀的晶间腐蚀。三通母材和直管母材的Cr和Ni含量基本相同,且各自的腐蚀电流密度和阻抗值差别不大,两种母材的耐蚀性良好。

但三通母材的碳含量是直管母材碳含量的1.8倍,在焊接的热影响区,两种材料的耐蚀性差别较大,热影响区的材料的腐蚀速率明显大于母材,三通一侧热影响区的腐蚀速率显著大于其他区域。碳含量是影响304不锈钢焊接接头在硝酸中耐蚀性的关键因素。

碳含量越高,焊接过程中热影响区的不锈钢越容易发生敏化,导致耐蚀性显著降低。(2)当加热温度处在500-900℃时,即使短暂时间的加热也会导致304L不锈钢晶间腐蚀敏化度的显著增大。

当加热温度在650-750℃C区间时,304L不锈钢的晶间腐蚀敏化度达到最大值。加热温度低于500℃C或者高于900℃C时,不锈钢在硝酸中的晶间腐蚀敏化度的变化很小,耐蚀性不会显著降低。

通过电化学阻抗谱的变化可以区分经过不同敏化度的不锈钢试样,晶间腐蚀敏化度高的试样的反应电阻Rct变小,不锈钢钝化膜的完整性和保护性降低。电化学阻抗测试和DL-EPR测试得到的热处理对304L不锈钢耐蚀性的影响规律基本吻合。

304不锈钢焊接接头电化学腐蚀行为研究 2

本科毕业设计（论文）

I 摘要

本文针对304不锈钢焊接接头分别在2300ppm、10000ppm、20000ppm、50000ppm浓度的硼酸水溶液和3.5%的NaCl溶液中的耐电化学腐蚀性能进行了研究，对焊接接头三个区域(母材区（BM）、热影响区（HAZ）和焊缝金属区(WM))的耐腐蚀性能的差异进行了分析；同时对焊接接头三部分在相应腐蚀介质的浸泡腐蚀中的耐腐蚀性能进行了对比分析。为304不锈钢焊接钢结构在反应堆水下腐蚀环境下的使用提供实验数据和指导，为预防和减缓不锈钢焊接接头的腐蚀提供理论依据。

采用电化学方法研究了304不锈钢焊接接头的三个区域在室温下不同腐蚀介质中的电化学腐蚀行为和特征。测得其在2300ppm、10000ppm、20000ppm、50000ppm的硼酸水溶液和3.5%的NaCl溶液中的阳极极化曲线，通过对焊接接头三个区域的自腐蚀电位、自腐蚀电流进行测量和对比分析来评定其耐蚀能力。通过分析焊缝金属区、热影响区和母材区在不同腐蚀溶液中的电化学特征值，可知母材区的电化学腐蚀倾向大于焊缝金属区，焊缝金属区的电化学腐蚀倾向大于热影响区，而焊缝金属区的抗电化学腐蚀能力好于母材区，母材区的抗电化学腐蚀能力好于热影响区。

通过在室温下对304不锈钢焊接接头在不同浓度的硼酸水溶液中进行浸泡腐蚀试验，计算其腐蚀速率和观察其腐蚀形貌并与其在相应腐蚀介质溶液中的电化学腐蚀结果做对比，发现其浸泡腐蚀试验的结果与电化学腐蚀试验基本保持一致。

关键词：304不锈钢焊接接头；电化学腐蚀行为；浸泡腐蚀

本科毕业设计（论文）

II Abstract

The electrochemical corrosion of 304 stainless steel Weld Joints had been

researched in the different concentration solution Boric acid of 2300ppm、10000ppm、20000ppm、50000ppm and 3.5%NaCl. The difference in corrosion resistance of three

304耐硫酸腐蚀对照表

一、实验材料

1. 304不锈钢

二、实验条件

1. 硫酸浓度：20%，40%，60%，80%

2. 温度：常温，50℃，80℃

3. 腐蚀时间：24小时，48小时，72小时，96小时

三、实验结果

1. 腐蚀速率：以304不锈钢在不同条件下的失重率表示

2. 腐蚀类型：化学腐蚀、电化学腐蚀等

3. 腐蚀程度：轻微、中等、严重

四、对照实验

1. 将304不锈钢分别置于不同浓度、温度和时间的硫酸中，观察其耐腐蚀性能的变化。

2. 比较相同条件下，304不锈钢与其他金属材料的耐腐蚀性能差异。

3. 分析硫酸浓度、温度和时间对304不锈钢耐腐蚀性能的影响。

五、结论

根据实验结果，得出以下结论：

1. 随着硫酸浓度的增加，304不锈钢的腐蚀速率逐渐加快，腐蚀程度加重。

2. 随着温度的升高，304不锈钢的腐蚀速率也加快，腐蚀程度加重。

3. 随着时间的延长，304不锈钢的腐蚀速率和腐蚀程度也逐渐加重。

4. 通过对照实验，可以发现304不锈钢在硫酸中的耐腐蚀性能与其他金属材料相比具有一定的优势，但也存在一定的局限性。因此，在实际应用中，应充分考虑各种因素对304不锈钢耐腐蚀性能的影响，并采取相应的防护措施。

304不锈钢的腐蚀

应力腐蚀

应力腐蚀是指零件在拉应力和特定的化学介质联合作用下所产生的低应力脆性断裂现象。

应力腐蚀由残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程。应力腐蚀导致材料的断裂称为应力腐蚀断裂。

它的发生一般有以下四个特征：一、一般存在拉应力，但实验发现压应力有时也会产生应力腐蚀。二、对于裂纹扩展速率，应力腐蚀存在临界KISCC，即临界应力强度因子要大于KISCC，裂纹才会扩展。三、一般应力腐蚀都属于脆性断裂。四、应力腐蚀的裂纹扩展速率一般为10- 6～10-3 mm/min，而且存在孕育期，扩展区和瞬段区三部分

应力腐蚀机理的机理一般认为有阳极溶解和氢致开裂

晶间腐蚀

说明:局部腐蚀的一种。沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。主要由于晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在。晶间腐蚀破坏晶粒间的结合，大大降低金属的机械强度。而且金属表面往往仍是完好的，但不能经受敲击，所以是一种很危险的腐蚀。通常出现于黄铜、硬铝和一些含铬的合金钢中。不锈钢焊缝的晶间腐蚀是化学工厂的一个重大问题。

晶间腐蚀是沿着或紧靠金属的晶界发生腐蚀。腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定的金属光泽，看不出被破坏的迹象，但晶粒间结合力显著减弱，力学性能恶化。不锈钢、镍基合金、铝合金等材料都较易发生晶间腐蚀。

不锈钢的晶间腐蚀:

不锈钢在腐蚀介质作用下，在晶粒之间产生的一种腐蚀现象称为晶间腐蚀。产生晶间腐蚀的不锈钢，当受到应力作用时，即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失，这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。晶间腐蚀可以分别产生在焊接接头的热影响区、焊缝或熔合线上，在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀状腐蚀。

不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于12%。当温度升高时，碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度。因为室温时碳在奥氏体中的熔解度很小，约为0.02%～0.03%，而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值，故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬化合，在晶间形成碳化铬的化合物，如（CrFe）23C8等。但是由于铬的扩散速度较小，来不及向晶界扩散，所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部，而是来自晶界附近，结果就使晶界附近的含铬量大为减少，当晶界的铬的质量分数低到小于12%时，就形成所谓的“贫铬区”，在腐蚀介质作用下，贫铬区就会失去耐腐蚀能力，而产生晶间腐蚀。

氨对铜腐蚀

由于氨能与铜离子形成稳定的铜氨络合物，加速铜的腐蚀，其实，氨对铜的腐蚀是有条件的，只有当溶解氧存在，同时氨的浓度较大时，才能导致铜的腐蚀；有关资料表明：只有当氨的浓度超过10mg／L时，黄铜的腐蚀速度才有明显上升。

表面膜破裂学说应力腐蚀机理。在含氨的介质中，铜和铜合金表面生成“晦暗膜”（tarnish，以Cu2O为主体的氧化物薄膜），而铜合金晶界优先生成此膜。晦暗膜质脆，在拉应力作用下发生破裂。据铃木等研究，纯铜上晦暗膜在晶粒上破裂，黄铜上晦暗膜在晶界上破裂。膜破裂处，溶液腐蚀晶界；随后又缓慢地重新生成膜，并沿晶界生长，当新生成的膜成长到一定厚度以后，形变量达到能使晦暗膜破裂的程度，新膜又发生破裂。如此循环往复，造成应力腐蚀破裂。纯铜产生穿晶破裂，黄铜产生晶间破裂。破裂是不连续进行的，破裂面应呈阶梯状，断口呈锯齿状条纹（有图但我不会贴）。

铜应力腐蚀破裂的影响因素。受拉应力的黄铜在淡水、高温高压水和蒸汽以及一切含氨（或NH4+）的介质中，都可能发生应力腐蚀破裂。最容易引起铜合金应力腐蚀破裂的是氨和能派生氨（或NH4+）的物质，以及硫化物。即使是微量的氨（几个ppm）也能使受拉应力的黄铜产生应力腐蚀破裂。水分或湿气、氧、SO2、CO2和氰等物质都会加速破裂。含锌量少于20％的黄铜，在自然环境中一般不产生应力腐蚀破裂。含锌量大于20％的黄铜，含锌量愈高，应力腐蚀破裂敏感性愈大。黄铜中加入铝、镍、锡能减轻应力腐蚀破裂。一般，黄铜件的应力腐蚀破裂都是在只有残余应力（甚至无负荷）的情况下发生的。冷加工变形的黄铜件，加工后未进行退火的，其残余应力较大，在上述介质中容易引起应力腐蚀破裂。所以，退火消除应力是防止黄钢应力腐蚀破裂的最常用的有效措施。

304不锈钢在NaCl-(NH_4)_2SO_4-NH_4Cl溶液中的腐蚀行为

周德璧;刘丹平;莫成千;吕新坤

【期刊名称】《中国腐蚀与防护学报》

【年(卷),期】2007(27)2

【摘要】用电化学极化曲线和交流阻抗方法,研究了对304不锈钢(304SS)在3%NaCl和NaCl-(NH4)2SO4-NH4Cl混合溶液中的腐蚀行为.结果表明,在混合溶液中浸泡750 h后,304SS仍然保持良好的钝化状态,其平均腐蚀电流密度为0.056

mA/cm2.根据交流阻抗研究结果,不锈钢在3%NaCl溶液中,主要表现出裸金属表面的点蚀和形成一定程度的钝化膜的特征,在2.0 g/L NaCl、0.67 g/L(NH4)2SO4、2.3 g/L NH4Cl混合溶液中,不锈钢表面形成稳定致密的钝化膜的典型特征.此钝化膜的电阻远小于腐蚀反应极化电阻.即使在形成良好的钝化膜的情况下,不锈钢所表现出的优良的抗腐蚀性能主要是由于金属表面活性点的钝化,而非钝化膜对离子导电或者对反应物/产物的扩散过程的阻隔作用.

【总页数】9页(P84-92)

【关键词】不锈钢;腐蚀;交流阻抗谱;垃圾腐蚀

【作者】周德璧;刘丹平;莫成千;吕新坤

【作者单位】中南大学化学化工学院

【正文语种】中文

【中图分类】TQ050.91 【相关文献】

1.304奥氏体不锈钢在硝酸溶液体系中的电化学腐蚀行为 [J], 王祥丽;吴继宗;谈树苹;朱海巧

2.304L不锈钢焊接接头表面状态对其在硼酸溶液中腐蚀行为的影响 [J], 徐为民;詹静;李成涛;陈建军;方可伟

3.304不锈钢在FeCl3溶液中腐蚀行为的电化学研究 [J], 王庆顺;关鹤;张瑜

4.外加电势对304不锈钢在乙酸溶液中腐蚀磨损与重金属迁移行为的影响 [J], 刘健;孙航;于艳坤;高建国;万勇

5.304不锈钢在FeCl_3溶液中腐蚀行为的电化学研究 [J], 王庆顺;关鹤;张瑜

高温环境下模拟CO_(2)驱采出液中304不锈钢的腐蚀行为

王超;王佳秋;王艳娟;杜星璇;张博帆

【期刊名称】《化学工程师》

【年(卷),期】2024(38)5

【摘要】现阶段随着CO_(2)驱油技术的普遍使用,采出液中CO_(2)的含量不断上升,使得采出系统中金属管道的腐蚀程度逐渐增大。为了掌握304不锈钢在高温环境下CO_(2)驱采出液中的腐蚀行为,室内配制了模拟CO_(2)驱采出液,测试了304不锈钢在高温环境下不同含量CO_(2)、不同腐蚀时间下的金属腐蚀速率,并对不同腐蚀时间下金属表面的微观形貌和腐蚀产物组成进行了表征。结果表明,随着CO_(2)含量和腐蚀时间的不断上升,金属的腐蚀速率上升;随着腐蚀时间的上升,金属表面的腐蚀产物逐渐增加,发生了局部区域析氢腐蚀过程;腐蚀产物膜主要由Fe_(2)O_(3)、Cr_(2)O_(3)和FeCO_(3)组成。

【总页数】4页(P103-106)

【作者】王超;王佳秋;王艳娟;杜星璇;张博帆

【作者单位】大庆师范学院

【正文语种】中文

【中图分类】TG174.4

【相关文献】

1.304不锈钢在模拟废吸收液中的腐蚀行为初步实验研究2.高温高压CO2驱采出液中N80碳钢局部腐蚀诱发机理3.304不锈钢螺栓在模拟水下环境中的腐蚀行为研究4.304不锈钢和5083铝合金在模拟城市地下空间环境中的腐蚀行为对比5.环境因素对N80钢在模拟油田采出液中腐蚀行为的影响

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不锈钢管和铜管的对比

不锈钢管和铜管的的对比

A:优点：

管壁结垢：铜管管壁容易结垢，有粘稠物挂壁，有致病，致菌，致癌因素。

不锈钢管壁无污垢，光亮如初

二次污染：铜管有二次污染，为蓝水。不锈钢无二次污染

异味：铜管有异味。不锈钢管无异味

耐腐蚀性：铜管耐腐蚀性比较差，水流大时腐蚀性也大

不锈钢的耐腐蚀性比较好

老化寿命和有害物质析出：铜管在焊口在工地上无法进行固溶，酸洗，和钝化，即进行焊口的防腐，因此焊口处容易腐蚀，容易老化。

且内壁容易产生铜锈，而一旦摄入过量的铜，将影响人的小脑

不锈钢的老化寿命可以达到80年以上，这样和现在的建筑设计也比较吻合，这样也少了一些维护和更新的成本。由于不锈钢的耐高温性很强，

最高可以达到800度以上。

抗拉强度：铜管的抗拉强度一般，大于210，强度的不足是造成漏水的主要原因

304不锈钢的抗拉强度为530，高出其他管材的“2-10倍”。

连接方式：铜管由于采用的是焊接的方式，因此焊口容易生锈，因此产品在外观上不美观，再者，由于现在工程设计嵌入式安装的需要，

所以焊接以及丝扣的链接满足不了时代的要求。

卡压式不锈钢管卡压一次就可，管道内无残留物，节约安装时间，也就是节约了成本。

保温性能：不锈钢的保温效果比钢管件要好，如果用保温套管其保温效果能得到更好的发挥。

价格方面：铜件占得比例为3.79%占得比例很高。

不锈钢管占房屋总造价的1.92%，比例一般

热传导方面：不锈钢的热传导率是铜的1/25，是钢的1/4，具有热涨冷缩慢的特点。

B 共同点：

杀病毒方面：二者均不可杀病毒。

耐寒性：二者的耐寒性都很好

热膨胀：均不变形

回收： 100%均可回收利用。

不锈钢水管和塑料水管的性能对比

物

理

性

能项目不锈钢管

（304）塑料类管比较说明

抗拉强度（N/mm 2 ） ≥530 ≥49 塑料类产品强度仅为不锈钢的9.2%。强度不足是水管受外力影响漏水的因素之一