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耐海水腐蚀球阀应用
点击次数:377 发布时间:2017-10-15 返回

之前介绍JIS日标不锈钢截止阀标准,现在介绍耐海水腐蚀球阀应用选择了三种典型的耐海水腐蚀钢,在pH为10的3%(wt.%)NaCl溶液中进行了极化试验,比较了钢的点蚀诱发敏感性;在3%(wt.%)海盐水和人造海水中分别进行了间浸挂片试验和模拟闭塞腐蚀电池试验,评价了钢的点蚀扩展速度;利用金相显微镜、电子探针(EPMA)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了钢中夹杂物、腐蚀形貌和锈层的特征。结果表明,Ni-Cu-P钢的点蚀诱发敏感性比Cr-Cu-Ni钢强,Cr-Cu-P钢zui弱。在相同条件下,Cr-Cu-P和Cr-Cu-Ni钢的点蚀扩展速度接近,但都明显大于Ni-Cu-P钢。四种钢的内锈层主要组成均为Fe3O4、α-FeOOH和和少量的非晶化合物,但Cr-Cu-P和Cr-Cu-Ni钢的内锈层明显比Ni-Cu-P钢致密。在酸化的蚀坑内,Cr可降低钢基体的电位,从而促进蚀坑的扩展;而Ni的添加则提高钢基体的电位,从而有助于降低钢的点蚀扩展速度。

序号

品  名

型 号 及 规 格

单位

数量

1

球阀

高压拷贝林连接球阀DN50 PN100

拷贝林到球阀端口处16MM

拷贝林接口宽度8MM

拷贝林接口深度1.5MM

3

2

球阀

高压拷贝林连接球阀DN20 PN100

拷贝林到球阀端口处16 MM

拷贝林接口宽度8MM

拷贝林接口深度1.5MM

1

3

止回阀

高压拷贝林连接止回阀DN50 PN100

拷贝林到球阀端口处16MM

拷贝林接口宽度8MM

拷贝林接口深度1.5MM

1

引言从上世纪30年代起,国内外相关企业及研究机构就合金元素对结构钢耐蚀性的影响进行了大量的研究,并相继开发出一系列适合海洋各个区带的耐海水腐蚀用钢[1]。但是,到了上个世纪80年代后期,大规模研究耐海水腐蚀用钢的热潮逐渐冷却下来,而且已定型的耐海水腐蚀用钢的应用并材料,主要用来制作管道及设备。具有很强的耐腐蚀性,安装也很方便等优点[2]  。在不改变耐海水腐蚀球墨铸铁基本元素耐海水腐蚀球阀应用C,Si,Mn,Cu和Al含量前提下,设计了不同Cr和Ni含量的合金系,采用金相观察、硬度测试、失重法测试、EPMA面扫描分析和极化曲线分析等手段研究了其切削性能和耐海水腐蚀的影响规律,获得了一种耐海水腐蚀球墨铸铁的优化成分。结果表明:Cr,Cu和Si等在材料表面形成一层薄且紧密附着的钝化膜,有利于提高合金铸铁的耐蚀性;Ni可以提高腐蚀过程中基体的电极电位,明显降低球墨铸铁腐蚀电流密度,降低腐蚀速率;当Cr含量为0.6%~0.8% (质量分数) 时,既可以保证切削性能,又能提高耐蚀性。与普通的球墨铸铁相比,成分优化设计的球墨铸铁的耐蚀性明显提高。海水里面含有盐,氯离子是盐的重要组成部分,所以海水里充满了氯离子,普通材质的不锈钢管是zui怕氯离子的。不锈钢管道在海水里使用,发生间隙腐蚀、孔蚀的局部腐蚀是非常常见的事情。那么如何选择耐海水腐蚀的不锈钢管呢?对轻微、中度、全部磨损试样进行500h模拟海水浸泡腐蚀试验,模拟海水溶液为3.5%(质量分数)NaCl溶液。实验周期分别为72h、144h、300h、500h,每个周期进行宏观腐蚀形貌观察,试验分为三组,每组三个平行试样。


耐海水腐蚀球阀应用浸泡500h后,依据GB/T 16545-1996 国家标准[10],将未腐蚀的空白样与腐蚀后的试样同时置于90~100℃的50mLH3PO4 +20gCrO3+1LH2O除锈液中,一段时间后从除锈液中取出试样,立即用清水冲洗并用酒精擦拭后吹干,称量;重复上述过程,直至试样的质量变化小于1mg。在计算质量损失时减去空白样的质量损失以减小实验误差。采用4XC-II型金相显微镜观察微观腐蚀形貌。


1.3腐蚀极化曲线测试实验
采用CHI660E电化学工作站和三电极体系进行腐蚀极化曲线测量,饱和KCl甘汞电极(SCE)为参比电极,Pt电极为辅助电极,电解质溶液为3.5%NaCl模拟海水溶液。先进行开路电位测量,待开路电位稳定后,进行极化曲线测量,电位扫描速度为1mV/s,扫描区间为±400mV(vs OCP)。
2. 试验结果与分析
2.1 腐蚀形貌观察
图1为表面轻微磨损试样在浸泡0h、72h、144h、300h、500h后的宏观形貌形貌照片。从图中可以看出试样表面完好,几乎没有划痕等明显缺陷或损伤,随浸泡时间的延长,试样表面无明显的腐蚀产物堆积,但有轻微的黑变产生,表面出现黑变是由于在腐蚀初期生成腐蚀产物薄膜导致的。因此,少缺陷表面具有较好的耐腐蚀能力。

图1 原样表面有轻微磨损的试样浸泡腐蚀前后形貌
(a) 0h, (b) 72h, (c) 144h, (d) 300h, (e) 500h
图2为原样表面被中度磨损的试样在浸泡0h、72h、144h、300h、500h后的宏观形貌照片。从图中可以看出,试样表面缺陷有较多的划痕、凹坑等缺陷,即试样表面的原产品氧化膜遭到破坏,而腐蚀zui先从缺陷处开始发生,在72h小时后开始出现轻微的黑变现象。随腐蚀时间的延长,表面出现点蚀坑,随腐蚀膜增厚腐蚀产物变多时表现为白色,生成白锈。

图2原样表面被中度磨损的试样浸泡腐蚀前后形貌
(a) 0h, (b) 72h, (c) 144h, (d) 300h, (e) 500h
图3为表面被全部磨损的试样在浸泡0h、72h、144h、300h、500h后的宏观形貌形貌照片。从图中可以看出,仅浸泡72h小时,试样即全表面产生黑变并有部分白锈,发生了较为严重的腐蚀。这是因为经过磨制处理后原试样表面的氧化膜遭到破坏、耐蚀性差,因此腐蚀较为严重,出现了大量的点蚀坑。其腐蚀也是随时间延长,先出现黑变薄膜,再转变为白锈。

图3 表面被全部磨损的试样浸泡腐蚀前后形貌
(a) 0h, (b) 72h, (c) 144h, (d) 300h, (e) 500h
以上观察表明,6N01铝合金在浸泡腐蚀条件下发生腐蚀基本遵循先产生初期腐蚀的黑变薄膜、再继续发展成白锈的腐蚀过程。
为了进一步对比,采用光学金相显微镜对浸泡500h后试样的微观腐蚀形貌进行了观察。图4为轻微、中度、全部磨损三种试样浸泡腐蚀500h后的微观腐蚀形貌。从图中可以看出,经过500h的浸泡腐蚀试验,试样表面均发生了较为严重的腐蚀;全部、中度磨损表面试样的蚀坑密度明显大于表面轻度磨损试样;中度磨损试样点蚀坑的半径更大,形状也不规则,在划痕缺陷处(图4b)腐蚀更为严重,蚀坑尺寸zui大达100μm;全部磨损试样与中度磨损相比蚀坑密度似乎相差不多,但有些腐蚀坑已相互连接,结合图3观察,全部磨损试样表面已产生了比较厚的白色腐蚀产物膜,倾向于均匀腐蚀,可能影响了蚀坑表观密度。

图4 三种磨损试样浸泡腐蚀500h后微观形貌(×100)
(a)轻度磨损,(b)中度磨损,(c)全部磨损
总之,试样表面的磨损会加剧海水腐蚀程度,使其耐蚀性降低。
2.2腐蚀速率
对于均匀腐蚀类型的金属材料可以用失重法来评价其腐蚀动力学行为。本试验中,每种表面磨损状态选用三个平行试样,浸泡500h后用化学法去除腐蚀产物并干燥后用分析天平称重,用试样单位面积、单位时间的平均失重量来计算其腐蚀速率。
按JB/T7901-1999[11]标准,腐蚀速率计算式:
综合起来主要有以下几种材质的不锈钢无缝管可以耐海水腐蚀性能强点: 
1、00Cr16Ni6Mo3Cu1N ,属马氏体不锈钢管,具有高强度耐海水腐蚀的突出能力;
2、00Cr26Ni6Mo4CuTiAl , 高强度耐海水腐蚀不锈钢管;
3、Yus270,属超级奥氏体不锈钢管,具有高强度耐海水腐蚀的突出能力;

上海申弘阀门有限公司主营阀门有:截止阀,电动截止阀海水有高速流动的,也有停滞不动的,要能耐以上两种状态下的海水腐蚀的不锈钢管应该选择高合金不锈钢管,它们的典型代表是984LN、254SMO、AL-6X。 相对来说,性价比zui高的当属6Mo类不锈钢管例如317N不锈钢管等,效果也不错。    

关键词:  球墨铸铁  海水腐蚀  成分设计  耐蚀性  切削性能    
Abstract: Without changing the content of the alloying elements C, Si, Mn, Cu and Al in an ordinary ductile cast iron, of which the influence of the addition of Cr and Ni on the microstructure, mechanical performance and the sea water corrosion resistance was studied by means of metallography observation, hardness and cutting test, weight loss test and polarization curve measurement in sea water, as well as surface EPMA analysis for the corrosion products. Accordingly an optimal chemical composition of that cast iron was acquired. The results showed that elements Cr, Cu and Al are beneficial to the formation of a thin and tightly adherent passive film on the surface, which can enhance the corrosion resistance of the alloyed cast iron. Element Ni can positively rises the corrosion potential and significantly reduce corrosion current density of the alloyed cast iron. As a comprehensive result, the alloyed cast iron with Cr content 0.6%~0.8% (mass fraction) exhibits not only better cutting performance, but also superior corrosion resistance in comparison with the ordinary ductile cast iron.


能耐腐蚀的原因:
1、10CrMoAl材料中的Al(铝),能与空气中的O(氧)化学反应生成Al2O3(三氧化二铝).从而行成保护膜,既防腐又耐腐。
2、10CrMoAl中的Cr(铬),Mo(钼),离子在海水中能自动补充Cl(氯)离子对钢材点腐蚀形成的空隙,开成致密保护层,阻止点腐蚀向纵深发展。进而起到耐腐,使使用寿命加长。
焊接:10CrMoAl材料焊接性能较好,配有专用耐腐焊条“海O3”,无特殊焊接要求。与本文相关的产品有不锈钢波纹管密封安全阀

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