因露點腐蝕是蒸汽結(jié)露才發(fā)生,因此腐蝕速度除受介質(zhì)成分和材料耐蝕性等因素的影響之外,很重要一點是它要受蒸汽凝結(jié)速度和腐蝕介質(zhì)在凝結(jié)水中的傳輸速度的影響。硫酸露點溫度與氧含量、水蒸氣含量、介質(zhì)中硫含量成正比。
a.材料的化學成分低合金耐硫酸露點腐蝕鋼的耐蝕性由其鈍化特性決定,而嚴格的控制合金化學成分,合理配比添加合金元素及保證化學成分的均勻性是根本的前提條件。化學成分設(shè)計的原則是保證鋼板的耐硫酸露點腐蝕性能的同時,保證鋼板的強度和塑性指標。由于特種合金元素的添加,鋼板焊接性能有惡化的趨勢,需要配套的焊材和焊接工藝。
①C。C是主要的強化元素,在保證力學性能的情況下,C含量應(yīng)偏下限,以減少鋼中Cr的碳化物形成,從而充分發(fā)揮Cr的耐蝕作用。C與Cu共存時,碳使鋼的耐蝕性稍許降低,低碳含銅鋼的耐蝕性能優(yōu)異。同時考慮到鋼的可焊性,C含量不宜過高,GB/T28907[16]標準設(shè)計C質(zhì)量分數(shù)不大于0.15%。
②Si。Si是固溶強化元素,對于強度要求不太高的耐硫酸露點腐蝕鋼,Si含量宜降至與普通鋼相同(質(zhì)量分數(shù)0.15%~0.50%),從而減少焊接時的飛濺。
③Mn。隨著鋼中Mn含量的提高,其腐蝕產(chǎn)物中錳含量也提高,由于錳化合物的易溶于酸中,而Cu、Cr、Ni、V等腐蝕產(chǎn)物很難溶解,錳化合物的溶解致使銹層有微細孔洞,不利于銹層的保護作用。
④P、S。P、S為有害雜質(zhì)元素,為保證可焊性和Cu耐蝕作用的發(fā)揮,控制P、S質(zhì)量分數(shù)≤0.035%。
⑤Cr。Cr含量的提高,能保證鋼的強度和耐蝕性,兼顧成本確定Cr的范圍。
⑥Ni。Ni能提高鋼的耐蝕性和韌性,并防止銅造成的龜裂,以提高鋼材的表面質(zhì)量。考慮到成本的主要因素,因而減少Ni的含量。
⑦Sb、Cu。耐硫酸露點腐蝕鋼一般是在鋼中加入Cu、Sb金屬元素,其耐腐蝕原理是通過Cu、Sb抵制陽極反應(yīng),在鋼材表面形成Cu2Sb皮膜又可抑制陰極反應(yīng),因而有效地防止了硫酸露點腐蝕,提高部件的使用壽命。Sb不宜過高,Sb含量偏高則鋼的焊接性能變差,同時會影響鑄坯質(zhì)量。Cu作為耐腐蝕的主要合金元素,一般認為質(zhì)量分數(shù)0.20%~0.40%為宜,Cu含量過高,不但不會再增加耐蝕性,而且還會產(chǎn)生熱脆性。
⑧Nb、Ti、V。為保證材料的耐硫酸露點腐蝕性能、優(yōu)良焊接性能和強度,選擇加入Nb、Ti、V細化晶粒元素,主要起細晶強化和析出強化的作用。
⑨其他因素介質(zhì)中的其他極性氣體對露點溫度和冷凝液的pH值有影響,設(shè)備的選材和熱處理狀態(tài)可能影響到腐蝕類型,特別是在有點蝕或應(yīng)力腐蝕的環(huán)境-材料組合上,腐蝕類型會隨著腐蝕的進程而發(fā)生改變。設(shè)備的幾何形狀影響到冷凝液的聚集和流動,從而影響設(shè)備腐蝕的分布和腐蝕程度。
a.材料的化學成分低合金耐硫酸露點腐蝕鋼的耐蝕性由其鈍化特性決定,而嚴格的控制合金化學成分,合理配比添加合金元素及保證化學成分的均勻性是根本的前提條件。化學成分設(shè)計的原則是保證鋼板的耐硫酸露點腐蝕性能的同時,保證鋼板的強度和塑性指標。由于特種合金元素的添加,鋼板焊接性能有惡化的趨勢,需要配套的焊材和焊接工藝。
①C。C是主要的強化元素,在保證力學性能的情況下,C含量應(yīng)偏下限,以減少鋼中Cr的碳化物形成,從而充分發(fā)揮Cr的耐蝕作用。C與Cu共存時,碳使鋼的耐蝕性稍許降低,低碳含銅鋼的耐蝕性能優(yōu)異。同時考慮到鋼的可焊性,C含量不宜過高,GB/T28907[16]標準設(shè)計C質(zhì)量分數(shù)不大于0.15%。
②Si。Si是固溶強化元素,對于強度要求不太高的耐硫酸露點腐蝕鋼,Si含量宜降至與普通鋼相同(質(zhì)量分數(shù)0.15%~0.50%),從而減少焊接時的飛濺。
③Mn。隨著鋼中Mn含量的提高,其腐蝕產(chǎn)物中錳含量也提高,由于錳化合物的易溶于酸中,而Cu、Cr、Ni、V等腐蝕產(chǎn)物很難溶解,錳化合物的溶解致使銹層有微細孔洞,不利于銹層的保護作用。
④P、S。P、S為有害雜質(zhì)元素,為保證可焊性和Cu耐蝕作用的發(fā)揮,控制P、S質(zhì)量分數(shù)≤0.035%。
⑤Cr。Cr含量的提高,能保證鋼的強度和耐蝕性,兼顧成本確定Cr的范圍。
⑥Ni。Ni能提高鋼的耐蝕性和韌性,并防止銅造成的龜裂,以提高鋼材的表面質(zhì)量。考慮到成本的主要因素,因而減少Ni的含量。
⑦Sb、Cu。耐硫酸露點腐蝕鋼一般是在鋼中加入Cu、Sb金屬元素,其耐腐蝕原理是通過Cu、Sb抵制陽極反應(yīng),在鋼材表面形成Cu2Sb皮膜又可抑制陰極反應(yīng),因而有效地防止了硫酸露點腐蝕,提高部件的使用壽命。Sb不宜過高,Sb含量偏高則鋼的焊接性能變差,同時會影響鑄坯質(zhì)量。Cu作為耐腐蝕的主要合金元素,一般認為質(zhì)量分數(shù)0.20%~0.40%為宜,Cu含量過高,不但不會再增加耐蝕性,而且還會產(chǎn)生熱脆性。
⑧Nb、Ti、V。為保證材料的耐硫酸露點腐蝕性能、優(yōu)良焊接性能和強度,選擇加入Nb、Ti、V細化晶粒元素,主要起細晶強化和析出強化的作用。
⑨其他因素介質(zhì)中的其他極性氣體對露點溫度和冷凝液的pH值有影響,設(shè)備的選材和熱處理狀態(tài)可能影響到腐蝕類型,特別是在有點蝕或應(yīng)力腐蝕的環(huán)境-材料組合上,腐蝕類型會隨著腐蝕的進程而發(fā)生改變。設(shè)備的幾何形狀影響到冷凝液的聚集和流動,從而影響設(shè)備腐蝕的分布和腐蝕程度。
