Ржавеет ли легированная сталь? Понимание коррозионной стойкости легированной стали | MachineMFG

Ржавеет ли легированная сталь? Понимание коррозионной стойкости легированной стали

0
(0)

Введение

Объяснение того, что это легированная сталь

Сплав сталь является одним из видов Железоуглеродистый сплав, содержащий кроме железа и углерода другие легирующие элементы.

Добавляя один или несколько соответствующих легирующих элементов в обычную углеродистую сталь и применяя соответствующие методы обработки, можно получить особые свойства, такие как высокая прочность, вязкость, износостойкость, коррозионная стойкость, устойчивость к низким температурам, устойчивость к высоким температурам и немагнитность, в зависимости от добавленных элементов и методов обработки.

Краткий обзор коррозии и ржавчины

Коррозия

Коррозия, которая также включает в себя комбинированное воздействие вышеупомянутых факторов и механических или биологических факторов.

Некоторые физические явления, такие как физическое растворение металлические материалы в некоторых жидких металлах, также может быть классифицирована как коррозия металла.

Вообще говоря, ржавчина относится именно к стали и сплавам на основе железа, которые под действием кислорода и воды образуют в основном продукты ржавчины, состоящие из гидратированного оксида железа.

Цветные металлы и их сплавы могут корродировать, не ржавея, а образуя продукты коррозии, похожие на ржавчину, например, медный налет на поверхности меди и медных сплавов, который иногда называют медной ржавчиной.

Ржавчина или ржавление металла

Ржавление металла - это химическая или электрохимическая реакция, которая происходит при контакте металла с окружающей средой, что приводит к его разрушению.

Влияние основных легирующих элементов на характеристики стали.

Объяснение влияния основных легирующих элементов на характеристики стали приведено в таблице 1-38.

Название элемента.     Основное влияние на производительность.     
ЭлОсновная функция - рафинирование зерна и раскисление. В азотирование сталей, он может способствовать образованию азотированных слоев. При наличии в больших количествах он может повысить стойкость к высокотемпературному окислению и устойчивость к газовой коррозии H2S. Обладает сильным эффектом упрочнения твердых растворов, повышает жаропрочность жаропрочных сплавов и способствует тенденции к графитизации.
BСледовые количества бора могут повысить твердость стали. Однако по мере того, как содержание углерода в стали увеличивается, улучшение прокаливаемости постепенно ослабевает и в конце концов исчезает.
CПо мере увеличения содержания твердость и прочность стали также увеличивается. Однако пластичность и вязкость при этом снижаются.
C0Он оказывает упрочняющее действие на твердый раствор, что придает стали красную твердость и улучшает ее высокотемпературные характеристики, стойкость к окислению и коррозии. Он является важным легирующим элементом в высокотемпературных сплавах и сверхтвердых быстрорежущих сталях. Он также может увеличить Мисс Пойнт стали и снижает ее прокаливаемость.
CrОн улучшает прокаливаемость стали и оказывает вторичное упрочнение, повышая износостойкость высокоуглеродистая сталь. При содержании свыше 12% придает стали отличную стойкость к высокотемпературному окислению и стойкость к коррозии в окислительной среде, повышает жаропрочность стали. Он является основным легирующим элементом в нержавеющих кислотостойких и жаропрочных сталях. Однако при слишком высоком содержании он может привести к хрупкости.
CuВ небольших количествах он выполняет функции, аналогичные никелю. Однако при более высоком содержании он может негативно повлиять на процесс горячей деформации. Например, если содержание превышает 0,30%, это может привести к высокотемпературной хрупкости меди при горячей деформации. При содержании более 0,75% после обработки твердым раствором и старения может произойти возрастное упрочнение. В низколегированных сталях, особенно в сочетании с фосфором, он может повысить устойчивость стали к атмосферной коррозии. В нержавеющих сталях медь 2%-3% может повысить их коррозионную стойкость к серной, фосфорной, соляной кислоте и т.д., а также устойчивость к коррозии под напряжением.
MnЭто снижает нижнюю критическую точку стали, увеличивает степень переохлаждения во время аустенит Охлаждение и рафинирование перлитной структуры для улучшения механических свойств. Это важный легирующий элемент в низколегированных сталях, значительно повышающий прокаливаемость стали. Однако он также имеет пагубную тенденцию к огрублению зерна и отпускной хрупкости.
МоОн улучшает прокаливаемость стали. При содержании в количестве 0,5% он может снизить отпускную хрупкость и оказывает эффект вторичного упрочнения. При содержании от 2% до 3% повышает жаропрочность и прочность стали на ползучесть, а также ее устойчивость к коррозии под действием органических кислот и восстановительных сред.
NОн обладает тонким упрочняющим действием твердого раствора и может улучшить прокаливаемость стали, а также повысить ее прочность при ползучести. В сочетании с другими стальные элементыАзотирование может оказывать эффект закалки осадком. Азотирование поверхности стали может повысить ее твердость и износостойкость, а также коррозионную стойкость. В низкоуглеродистых сталях остаточный азот может привести к отпускному охрупчиванию.
NbОбладает значительным упрочняющим действием твердого раствора, улучшая прокаливаемость стали (при растворении в аустенит), повышая стабильность отпуска и оказывая эффект вторичного упрочнения. Он также может повысить прочность и ударную вязкость стали. При высоком содержании (более чем в 8 раз превышающем содержание углерода) он придает стали отличную водородную стойкость и улучшает высокотемпературные характеристики (прочность при ползучести и т. д.) жаропрочных сталей.
NiОн повышает пластичность и вязкость стали, причем более значительно повышается низкотемпературная вязкость. Он также улучшает коррозионную стойкость. При использовании в сочетании с хромом и молибденом он может повысить жаропрочность стали. Он является одним из основных легирующих элементов в жаропрочных сталях и нержавеющих кислотостойких сталях.
PОбладает хорошим эффектом упрочнения твердых растворов и закалки при холодной обработке. При использовании в сочетании с медью он может повысить стойкость к атмосферной коррозии низколегированных высокопрочных сталей, но может снизить эффективность холодной штамповки. При использовании в сочетании с серой и марганцем улучшает обрабатываемость, но повышает отпускную хрупкость и чувствительность к хладноломкости.
PbУлучшает обрабатываемость. 
REК ним относятся лантаноиды, а также иттрий и скандий, всего 17 элементов. Они оказывают раскисляющее, десульфурирующее и очищающее действие, улучшая литую структуру стали. Содержание 0,2% позволяет повысить стойкость к окислению, высокотемпературную прочность, прочность на ползучесть и коррозионную стойкость.
SОн улучшает обрабатываемость. Однако она может вызывать горячую хрупкость, что ухудшает качество стали. Высокое содержание серы может оказывать негативное влияние на свариваемость.
SiОбычные раскислители оказывают усиливающее действие при температуре плавления, повышают электрическое сопротивление, уменьшают потери на магнитный гистерезис, улучшают магнитную проницаемость, повышают твердость и отпускную стойкость. Они полезны для улучшения общих механических свойств, повышения предела упругости и коррозионной стойкости в естественных условиях. Однако при более высоком содержании они могут снижать свариваемость и приводить к хрупкости в холодном состоянии. Среднеуглеродистая и высокоуглеродистая сталь склонны к графитизации при отпуске.
TiОн оказывает сильное упрочняющее действие на твердый раствор, но может снижать вязкость твердого раствора. При растворении в аустените он может повысить прокаливаемость стали, но при соединении с титанСнижает прокаливаемость стали. Он улучшает стабильность отпуска и оказывает эффект вторичного упрочнения, повышая стойкость к окислению и жаропрочность жаропрочных сталей, таких как прочность при ползучести и устойчивость, а также улучшая их свариваемость.
VПри растворении в аустените он может повысить прокаливаемость стали. Однако если ванадий находится в состоянии соединения, он может снизить прокаливаемость стали. Он повышает устойчивость к отпуску и обладает сильным эффектом вторичного упрочнения. При растворении в феррите он оказывает чрезвычайно сильное упрочняющее действие в твердом растворе. Он рафинирует зерна, повышая ударную вязкость при низких температурах. Карбид ванадия - самый твердый и износостойкий металлический карбид, значительно продлевающий срок службы инструментальных сталей. Он также повышает ползучесть и устойчивую прочность стали. Когда соотношение ванадия и углерода превышает 5,7, он может значительно повысить стойкость стали к высокотемпературной и высоконапорной водородной коррозии, но может несколько снизить ее стойкость к высокотемпературному окислению.
WОн оказывает вторичное упрочняющее действие, придавая стали красностойкость и повышая ее износостойкость. Его влияние на прокаливаемость, стабильность отпуска, механические свойства и жаропрочность стали аналогично влиянию молибдена. Однако он может несколько снизить стойкость стали к окислению.
ZrЦирконий оказывает на сталь такое же действие, как ниобий, титан и ванадий. В небольших количествах он оказывает раскисляющее, очищающее и зернообразующее действие, повышая низкотемпературную вязкость стали и устраняя явления старения. Он также может улучшить штамповочные характеристики стали.

Понимание коррозии и ржавчины

Объяснение того, как работает коррозия

Коррозия металлов - это явление, при котором металлы теряют свои эффективные свойства в результате коррозии под воздействием кислотно-основных растворов, кислотно-основных газов, растворителей, промежуточных продуктов, спиртов, жиров и т.д.

Металлы часто подвергаются химическим и электрохимическим реакциям под воздействием внешних факторов окружающей среды, вызывая коррозию, которая может привести к угрозе безопасности из-за повреждения металла.

Разрушение, вызванное коррозией металла, - распространенное явление, обнаруженное в лабораторных исследованиях.

Например, стальные конструкции ржавеют в атмосфере, металлические корпуса судов корродируют в морской воде, металлические емкости для хранения кислотных или основных жидкостей ржавеют, подземные металлические трубы пробиваются, котлы тепловых электростанций повреждаются, а металлические емкости на химических заводах выходят из строя.

Все это - примеры коррозионного разрушения металла, вызванного химическими или электрохимическими реакциями между металлическая поверхность и окружающей среды, что приводит к разрушению или порче металла, известной как коррозия металла.

Чтобы предотвратить коррозию металла, необходимо предотвратить как химическую, так и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия - это повреждение, вызванное химической реакцией между металлическая поверхность и окружающей средой, где в процессе коррозии присутствует электропроводящий раствор электролита и, следовательно, возникает электрический ток.

Этот тип коррозии является наиболее распространенным и включает в себя атмосферную коррозию, почвенную коррозию, коррозию в морской воде, коррозию в растворе электролита и коррозию в расплавленной соли.

Факторы, способствующие образованию ржавчины и коррозии

Три основные причины ржавления металла:

1. Влажность: Критический уровень влажности многих металлов находится в диапазоне от 50% до 80%, а стали - около 75%. Если влажность окружающей среды ниже критической влажности металла, скорость окисления и коррозии металла замедляется. И наоборот, если влажность выше, это ускорит процесс ржавления металла.

2. Температура: Принято считать, что когда рабочая температура металла достигает 30%-40% от его температуры плавления (абсолютной температуры), его можно рассматривать как высокотемпературную коррозионную среду. Чем выше температура, тем выше вероятность коррозии металла и тем выше скорость коррозии.

3. Коррозионные факторы: В процессе обработки некоторых металлов могут образовываться коррозионные газы, такие как хлориды и сульфиды, которые являются непосредственными факторами, ускоряющими окисление и ржавление металла.

Коррозионная стойкость легированной стали

Объяснение того, как производится легированная сталь

Легированная сталь образуется путем добавления легирующих элементов к стальным материалам. В ходе этого процесса основные стальные элементыжелезо и углерод будут взаимодействовать с вновь добавленными легирующими элементами.

При таком взаимодействии структура и вещество стали претерпевают определенные изменения, а общие характеристики и качество стали также улучшаются.

Поэтому производство легированной стали растет, а область ее применения становится все более обширной.

Обзор различных типов легированной стали и их коррозионной стойкости

Коррозионно-стойкие сплавы способны противостоять коррозии в среде, но их нельзя использовать в средах, содержащих фтор.

Среди них металлические коррозионно-стойкие материалы в основном включают три типа: сплавы на основе железа (например, нержавеющая сталь), коррозионно-стойкие сплавы на основе никеля и реактивные металлы:

1. Коррозионно-стойкая нержавеющая сталь в основном относится к серии 300 нержавеющей стали, такой как как 304 которая устойчива к атмосферной коррозии или коррозии в морской воде, и наиболее часто используемый коррозионно-стойкий сплав - Hastelloy C-276, 316L, 317L и т.д.; аустенитная нержавеющая сталь с более высокой коррозионной стойкостью, такая как 904L, 254SMO; дуплексная сталь 2205, 2507 и т.д.; Cu-содержащий коррозионно-стойкий сплав 20 и т.д.

2. Коррозионно-стойкие сплавы на основе никеля в основном включают сплавы Hastelloy и сплавы Ni-Cu.

Благодаря гранецентрированной кубической структуре никеля, его кристаллографическая стабильность позволяет использовать больше легирующих элементов, таких как Cr и Mo, чем Fe, тем самым достигая способности противостоять различным средам.

В то же время сам никель обладает определенной коррозионной стойкостью, особенно стойкостью к коррозии под напряжением, вызванной хлорид-ионами.

В сильно восстановительных коррозионных средах, сложных смешанных кислотных средах и растворах, содержащих галоидные ионы, коррозионно-стойкие сплавы на основе никеля, представленные сплавом Hastelloy, имеют абсолютные преимущества перед нержавеющими сталями на основе железа.

3. Реактивные металлы, обладающие превосходной коррозионной стойкостью, обычно представлены Ti, Zr и Ta. Титан является наиболее типичным представителем, и титановые материалы находят широкое применение, в основном в коррозионных средах, к которым не может приспособиться нержавеющая сталь.

Принцип коррозионной стойкости титанового материала заключается в образовании плотной оксидной пленки в окислительной атмосфере для обеспечения защиты.

Поэтому его, как правило, нельзя использовать в коррозионных средах с высокой степенью восстановления или уплотнения.

В то же время температура применения титанового материала обычно не превышает 300 градусов Цельсия. Важно отметить, что реактивные металлы нельзя использовать в средах, содержащих фтор.

Преимущества использования легированной стали для защиты от коррозии

Преимущества использования коррозионно-стойких сплавов заключаются в следующем:

1. Сплавы не так чувствительны к температуре, как резиновые и смоляные футеровки, и с меньшей вероятностью могут быть повреждены в ненормальных условиях эксплуатации.

2. Цельносплавные устройства, как правило, не требуют систем аварийного охлаждения.

3. Чистить и удалять накипь с деталей из сплавов гораздо проще, чем с покрытий, не опасаясь повредить покрытие.

4. Контроль и ремонт поверхностей сплава также намного проще, а для ремонтных работ требуются только квалифицированные сварщики.

5. Хотя существуют определенные требования к методу изготовления и окружающей среде для компонентов из сплавов, они гораздо менее строги, чем требования к резиновым и смоляным накладкам.

6. Изменения характеристик изделий из сплавов обычно меньше, чем у резины и смолы, которые имеют срок годности. Кроме того, контроль материалов из сплавов относительно прост.

Факторы, влияющие на коррозионную стойкость

Сравнение с другими материалами, используемыми для обеспечения коррозионной стойкости

Устойчивость к коррозии: Способность металлического материала противостоять коррозионному разрушению окружающей среды называется коррозионной стойкостью. Она определяется составом, химическими свойствами и структурной морфологией материала. Хром, никель, алюминий и титан могут быть добавлены в сталь для образования защитной пленки, медь может изменить электродный потенциал, а титан и ниобий - улучшить межкристаллитная коррозиячто позволяет повысить коррозионную стойкость.

Введение

Металлические материалы широко используются в различных областях благодаря своей универсальности и доступности, но их подверженность коррозии также влияет на их эксплуатационные характеристики, ограничивая применение металлических материалов.

Для решения этой проблемы можно сократить использование металлов или по возможности избегать прямого контакта с реактивными средами при использовании металлические материалы.

Кроме того, электрохимическая защита от коррозии может быть осуществлена с использованием поляризующего эффекта инь и ян для улучшения защиты металлических материалов. Это имеет большое практическое значение для продления срока службы металлических материалов, снижения затрат и повышения эффективности применения.

1. Коррозия металлических материалов и ее опасность

1.1 Коррозия металлических материалов

Коррозия металлических материалов - это явление, при котором металлические материалы повреждаются в результате химических или электрохимических реакций при контакте с окружающей средой.

В природе большинство металлов существует в виде различных соединений, и химическая активность металлические элементы обычно выше, чем у их соединений.

Поэтому эти металлы самопроизвольно переходят в свои естественные состояния существования, что делает коррозию металлов спонтанным и универсальным явлением, которое неизбежно.

В соответствии с механизмом металлический материал Коррозия, как правило, делится на химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия - это явление коррозии, которое возникает при контакте металлических материалов с неэлектролитами в окружающей среде и протекании окислительно-восстановительных химических реакций.

Это коррозия, возникающая при попадании металлических материалов в органические растворы (ароматические углеводороды, сырая нефть и т.д.).

Электрохимическая коррозия в основном относится к явлению коррозии, которое возникает при контакте металлических материалов с электролитами, и металлическая поверхность вступает в химическую реакцию с раствором электролита, образуя коррозию с поглощением водорода или коррозию с выделением водорода. Например, углеродистая сталь реагирует с кислородом, углекислым газом и водой в воздухе, образуя ржавчину.

1.2 Опасности, связанные с коррозией

Коррозия ослабляет прочность и механические свойства металла материалов, сокращая срок их службы и даже делая металлические материалы неэффективными, что приводит к экономическим потерям. Согласно отчетам, экономические потери Китая от коррозии в 2014 году уже превысили 200 миллиардов юаней.

В глобальном масштабе экономические потери, вызванные коррозией, не поддаются воображению. Потери, вызванные коррозией, включают также энергию, затрачиваемую на выплавку и переработку металла.

В то же время коррозия может привести к загрязнению земельных и водных ресурсов. Коррозия также может привести к повреждению промышленного оборудования, мостовых конструкций и судов, что влечет за собой экономические потери или даже создает угрозу личной безопасности. Многие несчастные случаи прямо или косвенно вызваны коррозией.

Поэтому исследования в области антикоррозии металлических материалов имеют большое значение.

2. Факторы, влияющие на коррозию

2.1 Причины, присущие металлу

Коррозия металла тесно связана с самим металлом, например, с силами, возникающими на поверхности металлических материалов, и внутренними характеристиками, которые имеют непосредственное отношение к коррозии металла. Металлы с правильными внешними формами и структурной целостностью обычно лучше сопротивляются коррозии, чем металлы с дефектами поверхности.

Когда внутренние силы концентрируются, ускоренная скорость коррозии металла может угрожать его качеству и вызывать более серьезные повреждения поверхности металла.

2.2 Внешние условия эксплуатации металла

К основным внешним причинам ускорения коррозии металла относятся:

(1) Рабочие среды. Наиболее значимым фактором, влияющим на стальные материалы в рабочих средах, является значение pH, которое является важным показателем для различения растворов электролитов. Поэтому влияние значения pH на степень коррозии носит комплексный характер.

(2) Изменение температуры. Как правило, чем выше температура, тем выше скорость коррозии металла.

(3) Разница в давлении. Как правило, повышение давления увеличивает растворимость газа в растворе, что приводит к расширению зоны коррозии металла до постепенного распространения на всю его поверхность.

3. Предотвращение коррозии металла

3.1 Защита металлической поверхности

Существует два метода обработки: фосфатирование и хлорирование.

Фосфатирование металла:

После удаления масла и ржавчины со стальных изделий их погружают в раствор, состоящий из металла и карбонат-иона. После обработки раствором, содержащим фосфаты Zn, Mn, Cr, Fe и т. д., на поверхности металла образуется нерастворимая пленка фосфатной соли, которая формирует нерастворимый в воде компонент.

Этот процесс называется фосфатной обработкой. Цвет фосфатной пленки меняется от темно-серого до черно-серого, а толщина составляет от пяти до двадцати микрон и обладает сильной антикоррозионной стойкостью к эрозии.

Структура фосфатной пленки имеет множество пор, легко адсорбирует краску, а если использовать ее в нижней части слоя краски, то можно повысить ее антикоррозионную стойкость.

Хлорирование металла: Стальные изделия после горячей обработки обрабатываются смесью раствора хлорида натрия и нитрита натрия, и на поверхности образуется синяя пленка оксида железа, которую называют "синей". Эта водородная пленка является гибкой и смазывающей, и не влияет на точность деталей.

Прецизионное оборудование, такое как пружинная сталь и тонкая железная проволока, а также компоненты оптического оборудования могут быть использованы для обработки синим цветом.

Еще один антикоррозийный метод - неметаллическое покрытие: металлическая поверхность, покрытая пластиком, лучше, чем краской, слой пластикового покрытия нежный и гладкий, цвет очень яркий, выполняет функцию защиты от коррозии и декорирования. Керамика, содержащая SiO2Такие материалы, как стеклокерамика с высоким содержанием SiO2, обладают хорошими антикоррозийными свойствами.

3.2 Технология нанесения антикоррозийного покрытия для тяжелых условий эксплуатации

Процесс нанесения антикоррозионных покрытий для тяжелых условий эксплуатации очень элегантен и прост, и до сих пор используется во многих местах. Согласно развитию технологии нанесения покрытий, антикоррозийное покрытие поверхности стальных мостов является ключом к антикоррозийной защите стальных мостов.

В связи с этим, как покрытия иностранных брендов, так и отечественные покрытия старых брендов имеют схожие процессы и типы антикоррозионного покрытия, которые состоят из множества систем покрытия, включая грунтовку, промежуточное покрытие и верхнее покрытие.

Типы покрытий: эпоксидная грунтовка, эпоксидная слюда, промежуточное покрытие из оксида железа, эпоксидный полиуретан, эпоксидное цветное покрытие, покрытие из хлорированного каучука и т.д. Сталь и коррозионная среда разделены покрытием.

Что касается пассивного антикоррозийного эффекта системы покрытия, то первая заводская грунтовка обладает пассивным антикоррозийным эффектом, но эффект стерилизации не идеален.

Под катодной защитой антикоррозионной грунтовки, если добавить цинковый порошок и грунтовку рич-цинк, это поможет катодной защите стали.

3.3 Антикоррозийная технология горячего распыления

Существует два типа напыляемых покрытий: пламенное и дуговое напыление. Пламенное напыление: его источником тепла является горючий газ, его метод заключается в расплавлении металлической проволоки и порошка, затем распыление и напыление на поверхность объекта.

Пламенное распыление O2 и C2H2 было первоначальным антикоррозионным распылением для европейских и американских стальных мостов и достигло значительного антикоррозионного эффекта.

Дуговое распыление: использование дугового распылителя, нагрев, плавление, распыление и распыление двух заряженных металлических проволок для получения антикоррозионных покрытий, а также долговечных антикоррозионных композитных покрытий с органическим уплотнением - таков принцип антикоррозионного дугового распыления.

3.4 Технология ионной имплантации

Технология ионной имплантации была разработана в 1970-х годах и представляет собой технологию модификации поверхности, отличающуюся от обычных технологий нанесения покрытий, таких как гальваника, электролитиевое покрытие и химическое осаждение из паровой фазы.

Это новая технология, использующая высокоскоростные высокоэнергетические удары для изменения характеристик поверхности, при этом высокоэнергетические ионы быстро имплантируются в поверхность подложки в состоянии вакуума, что позволяет уплотнить структуру поверхности, имплантировать в поверхность подложки высоконасыщенные твердые растворы, метастабильные фазы, некристаллические и эквилибрированные сплавы, и таким образом улучшить антикоррозионную и эрозионную стойкость поверхности подложки.

Например, ионная имплантация металлов используется для улучшения химических свойств поверхности и усиления антикоррозионной функции поверхности металла. Модификация поверхностей алюминиевых и цинковых сплавов уже была актуальным направлением исследований, когда была разработана технология ионной имплантации.

В последние годы технология ионной имплантации постепенно применяется к магниевым сплавам для повышения их антикоррозионной стойкости.

3.5 Антикоррозийная технология горячего цинкования

Горячее цинкование - это антикоррозийная технология, которая используется для нанесения металлических покрытий, таких как цинк, олово, свинец и другие металлы с низкой температурой плавления.

Металлические покрытия производятся путем погружения металла в ванну с расплавленным металлом. Эта технология широко используется для производства тонких стальных листов и контейнеров для хранения пищевых продуктов, а также для химической коррозионной стойкости и покрытия электрических кабелей.

Горячее цинкование алюминия используется в основном для защиты от высокотемпературного окисления стальных деталей.

По мере роста спроса на антикоррозийные покрытия и контроля затрат в процессе производства технология горячего цинкования постепенно переходит к разработке технологии нанесения покрытий из металлических сплавов.

3.6 Технология электрохимической защиты от коррозии

Основываясь на соответствующей теории в электрохимии, "метод электрохимической защиты" используется на металлических устройствах и становится катодом коррозионной ячейки, тем самым предотвращая или уменьшая коррозию и эрозию металла.

Первый метод - это "метод защиты жертвенным анодом", в котором в качестве анода используется металл или сплав с электродным потенциалом ниже, чем у защищаемого металла, закрепленный на защищаемом металле, образуя "электрод коррозии", и таким образом защищающий металл в качестве катода. В качестве жертвенных анодов обычно используются цинк, алюминий и их сплавы.

Этот метод в основном используется для защиты различных металлических устройств, расположенных в море, например, корпуса кораблей, а также для повышения коррозионной стойкости таких устройств, как нефтяные резервуары и нефтепроводы.

Второй метод заключается в подаче внешнего тока, используя защищенный металл и еще один дополнительный электрод в качестве двух полюсов батареи, так что под действием внешнего постоянного тока металл оказывается защищенным катодом.

Этот метод чаще всего используется для предотвращения коррозии и эрозии металлических устройств под воздействием почвы, морской и речной воды.

Заключение

В заключение следует отметить, что металлические материалы имеют важное прикладное значение, и защита металлических материалов от коррозии также является важной темой исследований для технологов.

В последнее время, благодаря глубоким исследованиям в области коррозии металлических материалов, технология и процесс антикоррозийной обработки металлических материалов достигли определенных результатов.

Однако некоторые новые материалы с высокой коррозионной стойкостью ограничены в продвижении и использовании по причине стоимости, а некоторые методы антикоррозионной обработки также сталкиваются с такими проблемами, как вред для окружающей среды, высокая стоимость процесса и сложные условия эксплуатации.

Поэтому дальнейшее изучение мер защиты металлических материалов от коррозии по-прежнему имеет важное исследовательское значение и практическую значимость.

Сравнение легированной стали с другими материалами

Сравнение с другими материалами, используемыми для обеспечения коррозионной стойкости

Коррозионная стойкость цветных металлов и их сплавов

Таблица выбора использования металлических материалов




 
Жидкостьматериал
углеродистая стальчугун302/304316бронзаМонельХастеллой BХастеллой Cнержавеющая сталь титанКобальт-хром416440C17-4PH
нержавеющая сталь нержавеющая сталь20# Сплав6# нержавеющая сталь нержавеющая сталь 
ацетальдегидAAAAAAI、LAAI、LI、LAAA
Уксусная кислота, газCCBBBBAAAAACCB
Уксусная кислота, выпариваниеCCAAAAAAAAACCB
Уксусная кислота, парCCAABBI、LABAACCB
ацетонAAAAAAAAAAAAAA
ацетиленAAAAI、LAAAAI、LAAAA
алкогольAAAAAAAAAAAAAA
Сульфат свинцаCCAABBAAAAI、LCCI、L
аммиакAAAACAAAAAAAAI、L
хлорид аммонияCCBBBBAAAABCCI、L
Нитрат аммонияACAACCAAAAACBI、L
Фосфат аммония (монобазовый)CCAABBAABAABBI、L
сульфат аммонияCCBABAAAAAACCI、L
Сульфит аммонияCCAACCI、LAAAABBI、L
анилин CCAACBAAAAACI、L
бензолAAAAAAAAAAAAAA
Бензойная кислотаCCAAAAI、LAAAI、LAAA
борная кислотаCCAAAAAAAAABBI、L
бутанAAAAAAAAAI、LAAAA
хлорид кальцияBBCBCAAAAAI、LCCI、L
Гипохлорит кальцияCCBBBBCAAAI、LCCI、L
Карболовая кислотаBBAAAAAAAAAI、LI、LI、L
Карболовая кислотаAAAAAAAAAAAAAA
Углекислый газ (сухой)CCAABAAAAAAAAA
Углекислый газ (влажный)AAAACBAAAAABBI、L
двуокись углеродаBBBBAABAAAI、LCAI、L
тетрахлорид углеродаCCBBBAAAAI、LI、LAAA
Карбоновая кислота H2C03AABBBAAAACBCCC
Хлор, сухойCCCCCCCBCABCCC
Хлор, влажныйCCCCBCCABCBCCC
Хлор, жидкийCCCBCACACABCCC
Хромовая кислота H2Cr04AAAABBAAAAAAAA
Коксовый газCCBBBCI、LAAAI、LAAA
сульфат медиAAAAAAAAAAAAAA
этанBBAAAAAAAAAAAA
эфирCCAAAAAAAAABBI、L
ХлорэтанAAAAAAI、LAAAAAAA
этиленAAAAAAI、LI、LAI、LAAAA
гликольCCCCCCCBCABCCI、L
Хлорид железаBBAAAAAAAAAAAA
Метилкетон HCHOI、LCBBAAAAACBCCB
Формальдегид HCO2HBBBAAAAAAAAI、LI、LI、L
Фреон, влажныйBBAAAAAAAAAI、LI、LI、L
Фреон, сухойAAAAAAAAAAABBI、L
Бензин, рафинированныйAAAAAAAAAAAAAA
Соляная кислота, выпариваниеCCCCCCABCCBCCC
Соляная кислота, свободнаяCCCCCCABCCBCCC
Фтористоводородная кислота, выпариваниеBCCBCCAABCBCCC
Фтористоводородная кислота, свободнаяACCBCAAABCI、LBBI、L
водородAAAAAABAAAAAAA
перекись водородаI、LAAACBABAAI、LBBI、L
Сероводород, жидкийCCAACCAABAACCI、L
гидроксид магнияAAAABAAAAAAAAI、L
МетилэтилкетонAAAAAAAAAI、LAAAA
природный газAAAAAAAAAAAAAA
азотная кислотаCCABCCCBAACCCB
оксалатCCBBBBAAABBBBI、L
кислородAAAAAAAAAAAAAA
метанолAAAAAAAAAAAABA
Смазочное масло, изысканныйAAAAAAAAAAAAAA
Фосфорная кислота, выпариваниеCCAACCAAABACCI、L
Фосфорная кислота, свободнаяCCAACBAAABACCI、L
Пары фосфорной кислотыCCBBCCAI、LABCCI、L
Пикриновая кислотаCCAACCAAAI、LI、LBBI、L
хлорит кальцияBBAABBAAAAI、LCCI、L
Гидроксид калияBBAABBAAAAI、LBBI、L
пропанAAAAAAAAAAAAAA
Канифоль, канифольBBAAAAAAAI、LAAAA
Ацетат натрия, карбонат натрия, хлорид натрияAABAAAAAAAAAAA
Хромат натрияAAAAAAAAAAABBA
гидроксид натрияCCBBAAAAAAABBB
гипохлорит натрияAAAAAAAAAAAAAA
Тиосульфат натрияAAAACAAAAAABBA
Дихлорид оловаCCCCB-CB-CCABAI、LCCI、L
Твердая кислотаCCAACCAAAAI、LBBI、L
Раствор сульфатаBBCACBAAAAI、LCCI、L
сераACAABBAAAABBBI、L
Дисульфид кислорода сухойAAAACAAAAAAI、LI、LI、L
Диоксид серы сухойAAAACAAAAAAAAA
Серная кислота, испарениеAAAAAABAAAABBI、L
Серная кислота, свободнаяAAAAAABAAAABBI、L
СульфитCCCCCCAAABBCCC
ТарCCCCBBAAABBCCC
СульфитCCBBBCAAAABCCI、L
ТарAAAAAAAAAAAAAA
ТрифторэтиленBBBAAAAAAAABBI、L
скипидарBBAAABAAAAAAAA
УксусCCAABAAAAI、LACCA
Вода, водоснабжение котловBCAACAAAAAABAA
Вода, дистиллированная водаAAAAAAAAAAABBI、L
морская водаBBBBAAAAAAACCA
Хлорид цинкаCCCCCCAAAABCCI、L
сульфат цинкаCCAABAAAAAABBI、L
Символ:A - Способны или успешно применяются в настоящее время
B - Внимание к процессу подачи заявки
C - Невозможно применить
I.L. - Недостаток информации
Эта таблица используется для того, чтобы описать, как выбрать подходящий материал, вступающий в реакцию с жидкостью. Рекомендации, приведенные в таблице, не являются абсолютными, поскольку коррозионная активность материалов зависит от таких факторов, как концентрация жидкости, температура, давление и примеси. Поэтому следует подчеркнуть, что данная таблица может служить только в качестве руководства.
Монель
Хастеллой "B"("C")
Нержавеющая сталь # 20-Durimet20
Кобальто-хромовый сплав # 6-Alloy6 (Co Cr)

Коррозионная стойкость цветных металлов и сплавов

В промышленности сталь называют черным металлом, а все остальные металлы - цветными. Цветные металлы и их сплавы часто используются для изготовления оборудования для очистки воды, химических емкостей и сопутствующих компонентов оборудования благодаря их хорошей коррозионной стойкости и низкотемпературным характеристикам.

Медь и ее сплавы

Медь и ее сплавы обладают высокой электропроводностью, теплопроводностью, пластичностью и холодной обрабатываемостью, а также хорошей коррозионной стойкостью во многих средах.

1. Чистая медь

Также известна как красная медь. Медь относительно стабильна в общих атмосферных условиях, промышленных атмосферных условиях, морских атмосферных условиях, а также стабильна в щелочах и слабых и средних по силе неокисляющих кислотах.

Если раствор содержит кислород или окислители, коррозия будет более сильной. Медь не устойчива к коррозии сульфидами (например, H2S).

Медь обладает высокой электропроводностью, теплопроводностью, пластичностью и хорошими технологическими свойствами, а также хорошо поддается холодной обработке. Однако медь обладает низкой прочностью, плохо поддается литью и плохо сопротивляется коррозии в некоторых средах, поэтому редко используется в качестве конструкционного материала.

2. Медные сплавы

Распространенными сплавами меди являются латунь и бронза.

1) Медь

Сплав меди и цинка называется латунью. Для улучшения характеристик в него часто добавляют олово, алюминий, кремний, никель, марганец, свинец, железо и другие элементы, образующие специальный латунный сплав.

Особенности: Механические свойства тесно связаны с содержанием цинка; литейные свойства хорошие; коррозионная стойкость хорошая; латунь с содержанием цинка более 20% может вызвать коррозионное растрескивание под напряжением во влажной атмосфере, морской воде, воде высокой температуры и высокого давления, паре и всех средах, содержащих аммиак, после холодной обработки.

Латунь подвержена децинковой коррозии в нейтральных растворах, морской воде и кислотных растворах после травления. отжиг, который можно предотвратить, добавив в латунь 0,02% мышьяка.

2) Бронза

Все медные сплавы, в которых основным добавляемым элементом является не цинк, а олово, алюминий, кремний и другие элементы, принято называть бронзами. К распространенным бронзам относятся оловянная, алюминиевая и кремниевая бронзы.

Особенности: Оловянная бронза обладает худшей литейной способностью, чем латунь, и лучшей коррозионной стойкостью, чем чистая медь и латунь, но плохой устойчивостью к кислотной коррозии.

Алюминиевая бронза обладает лучшими механическими свойствами, чем латунь и оловянная бронза, и более высокой коррозионной стойкостью в атмосфере, морской воде, углекислоте и большинстве органических кислот, чем латунь и оловянная бронза.

Кремнистая бронза обладает более высокими механическими свойствами, чем оловянная бронза, и более низкой ценой, а также хорошей липучестью и свойствами холодной и горячей обработки давлением.

Алюминий и его сплавы

1. Алюминий

Особенности: Алюминий имеет низкую плотность, с удельным весом 2,7, что составляет примерно одну треть от меди; он обладает хорошей электропроводностью, теплопроводностью, пластичностью и холодной обрабатываемостью, но низкой прочностью, которая может быть улучшена холодной деформацией; он может выдерживать различные виды обработки давлением.

Алюминий - элемент с сильно отрицательным электродным потенциалом, кроме того, алюминий устойчив в сильных окислительных средах и окислительных кислотах (например, азотной кислоте).

Ионы галогенов оказывают разрушающее действие на пленку оксида алюминия, поэтому алюминий не поддается коррозии в фтористоводородной, соляной кислоте, морской воде и других растворах, содержащих ионы галогенов.

Приложения: Широко используется в производстве реакторов, теплообменников, охладителей, насосов, клапанов, цистерн, трубопроводной арматуры и т.д.

2. Алюминиевые сплавы

Чистый алюминий обладает низкой прочностью, но если к нему добавить некоторые элементы, такие как медь, магний, цинк, марганец, кремний и др.

Титан и его сплавы:

1. Чистый титан:

Характеристики: Чистый титан - реактивный элемент. Он обладает хорошими пассивирующими свойствами, образуя стабильную пассивирующую пленку, которая демонстрирует хорошую коррозионную стойкость во многих средах. Он известен как "король коррозионной стойкости в морской воде".

При высоких температурах титан очень химически активен и бурно реагирует с такими элементами, как галогены, кислород, азот, углерод и сера.

Титан обычно не подвергается точечной коррозии, и, за исключением некоторых отдельных сред (таких как дымящаяся азотная кислота и раствор метанола), он не подвергается межкристаллитная коррозияТитан обладает низкой чувствительностью к коррозионному растрескиванию под напряжением и хорошими антикоррозионными усталостными свойствами, а также хорошей стойкостью к щелевой коррозии.

2. Титановые сплавы:

Характеристики: Механические и антикоррозионные свойства титановых сплавов значительно выше, чем у чистого титана.

В промышленности вместо чистого титана используются титановые сплавы. Основными видами коррозии титановых сплавов являются водородный крекинг и коррозионное растрескивание под напряжением.

Никель и его сплавы:

1. Никель:

Характеристики: Никель обладает очень высокой коррозионной стойкостью во всех диапазонах температур и концентраций щелочных растворов и всех типов плавленых щелочей.

Однако никель не очень устойчив к коррозии в средах, содержащих сернистые газы, концентрированную аммиачную воду и сильно аэрированные растворы аммиака, а также кислородные кислоты и соляную кислоту.

Никель обладает высокой прочностью, пластичностью и морозостойкостью, его можно прокатывать в холодном состоянии в очень тонкие листы и вытягивать в тонкую проволоку.

Никель - редкий и дорогой металл, и в основном используется в водоподготовке и химическом машиностроении для производства оборудования для щелочных сред, а также в процессах, где ионы железа вызывают каталитические помехи, а нержавеющая сталь не может быть использована.

2. Никелевые сплавы:

Сплав Monel из группы сплавов Ni-Cu обладает хорошими механическими свойствами и обрабатываемостью, легко обрабатывается под давлением и режется, а также имеет хорошую коррозионную стойкость. В основном он используется для изготовления коррозионно-стойких деталей и оборудования, работающего в условиях высоких температурных нагрузок.

Сплав Хастеллой (0Cr16Ni57Mo16Fe6W4) в сплавах Ni-Mo устойчив ко всем концентрациям соляной и фтористоводородной кислоты при комнатной температуре.

Сплав Inconel (0Cr15Ni57Fe) в составе сплавов Ni-Cr обладает хорошими механическими свойствами при высоких температурах и высокой стойкостью к окислению, а также является одним из немногих материалов, способных противостоять коррозии концентрированного MgCl2.

Заключение

В этой статье мы расскажем, что такое сплав, объясним разницу между коррозией и ржавчиной, подробно разберем преимущества коррозионно-стойких сплавов и их применение. Кроме того, мы подробно рассмотрим факторы, влияющие на коррозионную стойкость металлических материалов. Наконец, мы приводим таблицу характеристик коррозионной стойкости основных металлических материалов и анализируем коррозионную стойкость цветных металлов и их сплавов.

После прочтения этой статьи, я думаю, у вас теперь есть четкий ответ на вопрос "Ржавеет ли сплав?".

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх