乙酸溶液中无缝不锈钢管Cr-Mn-Ni不锈钢的腐蚀试验
含羧基(-COOH)有机酸,如乙酸(CH3COOH),被广泛用在制造药品、营养品和各种化合物的化学工业中。乙烯基树脂(C4H6O2)用于油漆、粘结剂、塑料和纺织品等,而这些酸是生产乙烯基树脂的一种消耗最大的原材料。乙酸也是石化工业中生产对苯二甲酸(C8H6O4)的一种溶剂。在这些化学和石化工业中普遍使用Cr-Ni奥氏体不锈钢(300系列)作为建筑材料和工业设备。近年来,因为镍价的提高驱使终端用户和研究人员寻求一种替代材料—含低镍合金但不影响抗腐蚀性。为此开发了Cr-Mn/Cr-Ni不锈钢(200系列)用于有机酸环境。除了经济效应,200系列与300系列相比的另一个优点是具有显著的屈服强度。这将允许使用较小的截面尺寸,从而节省了重量和成本。
300系列不锈钢中,304不锈钢(18Cr-8Ni[UNSS30400])是普通用途用钢,用于中等腐蚀的有机环境,而高级别的310(UNSS3100)和316L(UNSS31603)不锈钢则用于侵蚀性的有机环境。有人通过电化学方法和沸腾浸没试验来测定一种被命名为J204(1.4376)的Cr-Mn-Ni不锈钢在乙酸中的腐蚀行为。用U型弯曲和低变形速度试验(SSRT)来测定其抗应力腐蚀裂纹性能(SCC)。同时研究了酸的浓度、温度和氯离子对该合金抗腐蚀性能的影响。发现无缝不锈钢管J204不锈钢与AISI304不锈钢有可比性。
发现在室温的乙酸环境中,无缝不锈钢管J204不锈钢的电化学腐蚀行为与304不锈钢相当。
在沸腾温度的纯乙酸中,无缝不锈钢管J204不锈钢和304不锈钢的抗腐蚀能力均降低。304不锈钢的腐蚀速率比J204不锈钢低。
冰乙酸中,无缝不锈钢管J204不锈钢的临界点蚀温度是75±5℃。
在退火和敏化状态,无缝不锈钢管J204不锈钢在沸腾温度下具有抗应力腐蚀裂纹能力。
表面膜的化学性质显示Cr以离子形态存在,而Mn、Ni和Fe只以元素形态存在于无缝不锈钢管J204不锈钢和304不锈钢中。
无缝不锈钢管XPS(X-射线光电子能谱法)分析表明,在冰乙酸中形成的氧化膜中有CH3COO-根存在。乙酸溶液中无缝不锈钢管Cr-Mn-Ni不锈钢的腐蚀试验