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對於NaOH的腐蝕研究

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對於NaOH的腐蝕研究

發布日期:2017-10-12 作者: 點擊:

關於雲南防腐輔料氫氧化鈉的腐蝕研究


1. 基本情況
      氫氧化鈉又名燒堿,是重要的工業產品,用途非常廣泛,它是一種強堿,在常溫下腐蝕不嚴重,但在高溫和有應力存在下對許多金屬會產生嚴重腐蝕。鋼鐵在常溫下,較稀的氫氧化鈉溶液中,可以使用,但是溫度升高,或者濃度升高都會迅速腐蝕。研究不同合金在氫氧化鈉溶液中的腐蝕性為,對材料選材有重要意義。

2. 氫氧化鈉選材的依據
        NaOH 是一種強堿,在常溫下腐蝕性不強,但在高溫和有應力存在的情況下會對許多金屬產生嚴重腐蝕。不同濃度的NaOH 溶液在不同溫度下其設備和管道的選材。當氫氧化鈉溶液的濃度為0~30%,若溫度低於50℃的情況下,Ⅰ類材質的設備和管道通常是耐腐蝕的;而0%~30%氫氧化鈉溶液在Ⅱ類材質的設備及管道中,在溫度為50~100℃的情況下,耐腐蝕性能較好。同時銀對NaOH 的耐蝕性好,其次是鎳。銀和鎳能耐所有濃度和溫度的NaOH,直到熔融狀態(480℃)。對於高溫、高濃度堿而言,選用鎳及其合金(如因科鎳,蒙乃爾等)。不鏽鋼對40%~50%以下的NaOH溶液可耐溫80~100℃,但不耐高濃度、高溫堿液。碳鋼在較稀的低溫NaOH溶液中耐腐蝕性能較好,可以在表麵形成堅實的氧化保護膜,且由於價格低廉,常常成為許多用戶的需求。

3.  不同金屬材料在氫氧化鈉溶液中的抗應力腐蝕試驗研究
3.1  合金鋼在氫氧化鈉溶液中抗應力腐蝕試驗研究
3.1.1 試樣準備
文中采用楔形張開加載(WOL)恒位移預裂紋試樣研究了16MnR鋼和15MnVR鋼在氫氧化鈉溶液中的抗應力腐蝕性能。測得了180 ℃下30%NaOH溶液中兩種材料的應力腐蝕臨界應力強度因子和裂紋擴展速率。實驗中WOL試樣裂紋方向垂直於軋製方向。


注:厚度B=26mm,其他試樣厚度按該尺寸同比例縮放

在堿脆敏感電位區主要發生的反應為:
陽極:
Fe+3OHˉ--- HFeO2ˉ+H2O+2e
3HFeO2 -+ H+-- Fe3O4 +2H2O+2e
陰極:
H+ +e=H  H+H =H2↑
      裂紋的擴展是按預存活性通道的機理進行的,在長期與堿接觸的情況下,微裂紋不斷向內擴展,可形成嚴重的宏觀裂紋, 而沿晶界析出的碳化物構成了擇優溶解的陽極相。也有人認為沿晶開裂源於其晶界處富集一些低熔點共晶物質(如硫、磷、碳等), 在堿液中這些物質成為腐蝕電池的陽極, 而晶粒由於鈍化而成為腐蝕電池的陰極。如此在堿液介質和拉應力的共同作用下, 裂紋不斷沿晶界擴展而發展。這是堿脆陽極溶解主要的解釋。
      此外也有人從陰極析氫出發, 主張堿脆是屬於氫脆機理, 這裏的氫脆與經典氫脆理論是不同的兩個概念。從陰極發生的反應出發, 腐蝕過程中所生成氫氣對腐蝕過程起了很大的作用。據文獻介紹, 鐵被腐蝕產生的氫氣其體積是被腐蝕掉鐵的幾十倍, 當他們聚集在晶粒邊界處時, 可產生巨大的壓力迫使晶界擴展和晶粒分離。


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