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    腐蝕與設備選材——金屬材料

    一,腐蝕是什么?為什么要研究材料腐蝕問題?

    腐蝕可以理解為材料失效,即材料在外界物理化學條件下發生強度損失或者結構破壞。 在宏觀上,材料腐蝕表現為材料質量流失,強度退化。在微觀上,材料腐蝕意味著材料的組織結構仿生改變。材料的腐蝕是環境介質的化學,電化學物理作用產生的共同交互作用,影響因子很多,且復雜,相關的研究還需要深入進行。

    材料腐蝕給工業生產帶來了巨大的經濟損失及安全隱患,其中僅鋼材腐蝕舉例,每年因腐蝕導致的鋼材損失就占金屬年產量的10%以上。 此外因腐蝕導致的生產安全事故數不勝數。所以今天BOSS就給大家介紹一下常見材料的特點及其耐腐蝕能力。

    二,材料的基本分類

    目前人類常用的材料主要可以分為三大類:金屬及合金,高分子聚合物,硅酸鹽材料等。

    這三種材料各有各的特點,其應用范圍也不盡相同。金屬易于加工鍛造,但容易發生電化學腐蝕。高分子聚合物對化學藥品如酸,堿的耐受能力強,但一般不耐溶劑。硅酸鹽材料耐腐蝕性及耐高溫性能都非常良好。但結構不具備延展性,一般質地較脆,不易加工。

    每一種材料都有其各自的特點,同時也沒有任何一種材料可以滿足所有條件下的需求。因此在化工生產中根據使用條件選擇經濟合理的材料非常重要。 下面BOSS將逐步介紹各種材料的使用特點,首先介紹的就是金屬材料。

    三,金屬材料的耐腐蝕性能

    金屬材料種類多樣,依照其主要組成元素可以分為以下幾類:鐵基合金,鎳基合金,鋁合金,鈦合金,銅基合金等。下面分別做介紹:

    鐵碳合金:鐵碳合金是指除了鐵碳為其他元素含量較少的金屬,常見的材料為碳鋼和鑄鐵。是用途最廣的材料。由于碳含量不同,各種合金機械性能差別較大。 鐵碳合金耐腐蝕性能不足,在大氣和水中會很快生銹。主要由于鐵碳合金在氧氣環境中不穩定。在低氧環境下,鐵碳合金對堿性溶液,有機液體,各類氣體的耐蝕性良好。在還原性酸中腐蝕嚴重,但在強氧化性酸中由于表面形成鈍化膜腐蝕很小。鋼鐵使用溫度不超過300攝氏度。

    高硅鑄鐵:高硅鑄鐵是指含硅超過14%以上的鐵基材料,由于表面有一層氧化硅保護膜所以有良好的耐腐蝕性,尤其是對各種酸和有機物。但是在氫氟酸及濃堿液中會發生腐蝕。高硅鑄鐵不易加工,而且在急冷急熱的條件下容易炸裂。

    不銹鋼:不銹鋼是指在鐵碳合金的基礎上添加了少量鉻,鎳,鉬等金屬元素形成的耐蝕性能明顯提高的材料。按照材料類型可以分為馬氏體,鐵素體,奧氏體幾類。目前市面上常見的不銹鋼牌號為304及316L,不銹鋼由于含有鉻,可以在表面生成保護性較強的氧化鉻保護膜,因此其腐蝕速率很低。但是一旦溫度增高耐腐蝕性能就會大大下降。不銹鋼在有機酸,堿,有機化合物中耐腐蝕性良好。但不耐非氧化性酸。而且對氯離子耐受能力不如碳鋼,并且容易發生危險的局部腐蝕。相對于304不銹鋼,316L不銹鋼增加了少量鉬,在非氧化性酸及氯化物中的耐腐蝕性能比304有所提升。

    鋁合金:鋁合金在大氣,水及中性溶液或氧化環境中有良好的耐腐蝕性。對有機溶劑和有機酸的耐腐蝕性較好,但在還原性強酸或強堿中均不耐腐蝕。鋁合金加工性能好, 價格低廉。

    黃銅:黃銅是一種銅鋅合金,主要用于部分儀表及水管管件中,相對于銅具有更好的機械性能。對非氧化性酸,堿,水大氣都有良好的耐腐蝕能力。但黃銅不還氧化性酸,氧化劑,尤其是銨離子會使之形成應力斷裂。

    哈氏合金:哈氏合金是鎳基合金,是一系列著名的耐腐蝕材料的總稱。目前應用最廣泛的是B合金與C合金。B合金含鉬,各種酸類,非氧化性酸堿,氣體等都有良好的耐腐蝕性。尤其可以對一切濃度的鹽酸都具有良好的耐腐蝕能力。B合金對氧化性介質的耐受力不強,而含有鉻的C合金卻能耐各種氧化性酸的腐蝕,但在鹽酸中合金C的耐腐蝕性能不及合金B。

    鈦材:鈦材在常溫下能在表面形成一層氧化膜,因此具有優良的耐腐蝕性能,主要體現在對氯化物的抗性,在氧化性酸,有機酸及堿中都有良好的耐腐蝕性恩。但不耐還原性酸的腐蝕。鈦材不宜在高溫下使用,主要由于氣體滲入會使材質變脆。一般使用溫度不超過500攝氏度。

    鋯材:鋯材耐腐蝕原理與鈦材類似,主要區別為鋯材在還原性條件下耐腐蝕性良好。但在氫氟酸及其他氧化性酸中腐蝕嚴重,且不耐濕氯。

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