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316钢广泛用于海水环境,但它们与海水接触时的耐腐蚀性有限,不能在所有状态下都能抗腐蚀。它们易于遭受局部腐蚀,主要是裂纹腐蚀和点蚀。这就限制了它们在与海水接触的环境中的应用范围。
' l, M9 o3 }* J! b: f6 d# O304钢,尤其是易切削303钢,都不适于在海水中工作。
' R1 i: _+ Z y( u303表面的硫化物夹杂点是优先发生点蚀的地方。* |" {- w4 |: y
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, {3 C+ P* e2 A- m% `1 F9 [
决定316钢在海水中的耐腐蚀性的因素
* C4 T0 z- F4 S 很多从事这个领域研究的工作者在文献中都报道了决定316钢耐腐蚀性及适用性的因素。这些因素共同作用,主要包括:7 q2 x) i% _8 t; b1 E
水质
7 b; n7 Q3 W4 u4 B/ e流速
5 |/ U0 E! p# w3 H( Z) U5 U( d( @温度
0 B1 j1 B) y3 t# Z氧含量
6 C5 I2 \1 {6 x' L+ T1 H$ o阴极保护& r4 W: C) r L* Z7 T' X4 y: H! H3 Q
0 T$ j: |1 {) p7 v4 @/ T
& `* q- z& Z z' |/ D x2 D水质0 E* x8 g# c2 G& }1 V
受地域和潮汐的影响,氯化物含量有所不同。
/ V( B; g$ F% u* s 即使在稍咸的水中,氯化物的含量也高于在裂纹腐蚀构成腐蚀威胁的水中的含量。' q1 w( ?$ e& l- U4 Y
间歇的暴露在海水中,比如在潮汐区,腐蚀危险会小一些,这可能是因为钢表面受到水位变化时发生的有效的冲刷的作用。
( p# y' S( z0 G然而,如果氯化物集中在潮湿和多雨的环境中,在浪溅区水的蒸发就会增加腐蚀危险。
u5 a& [, E/ }" a7 F% l) p% F 不必要的情况下,不要使海水接触钢是很重要的。处理海水的316横管截面只在短期内就可能受到点蚀损害。) M% z/ X3 N/ ], x8 R
自由排水表面和避免横管移动对于316钢成功用在与海水接触的领域很重要。如果管道系统使用海水进行水压测试,那么测试后必须马上排水和冲洗,否则就会对316系统产生腐蚀。: Q2 p7 `7 |% ~3 N" w: T9 ^0 W
3 ~( a0 y# r% i0 h4 y/ e- W
- H! D# ?4 }1 P6 n6 T流速
4 `. [6 |9 U" ?/ @' N8 O4 s) p 较高的流速是可取的(一般大于1m/s)。缓慢移动的水有助于生物污染,然后导致保护或裂纹腐蚀。一定要避免停滞的海水状态。
; R. ?& m7 J* n* _3 t提高流速会减小腐蚀危险,因此,在处理海水,如泵等领域中,完全可以使用316钢。
8 t* u$ s# Y: K+ o9 ?9 W5 N0 a% T2 s! L: n% F
, k0 ^3 Q+ g9 q: q2 d- W水温
, H; X% t9 S1 f0 A( g( M3 | 裂纹腐蚀随着温度会增加,因此不建议钢接触热海水。北欧水域在室温时就大约达到可使用316钢的最大温度,即使其它条件都很良好。* b9 U9 J3 s( K9 J' U
应力腐蚀裂纹通常在316的使用温度下不作考虑(无论如何,更高的温度可能会导致裂纹腐蚀和点蚀)。
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# P/ w7 a' E% ?' u- T Q1 g
水中的氧含量(除气)) |& t; O j& Y2 Z- J8 [
不锈钢依赖氧维持自身的钝化状态,然而,充氧的海水比除气的侵蚀性更强。
% O2 k* s$ J k7 S/ r) l" a* f( Q 已经发现,氧含量非常低的水中,如在大约200米深的海中的,侵蚀性很小。这减小了点蚀速率。
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阴极保护6 Z: d m6 V) k; v1 M" {/ _
阴极保护用于电学中,通过与惰性较弱的金属包括碳钢和铝接触获得。
5 a! m# \/ e) l! j+ P8 L! J 直接接触这些金属,在牺牲其它金属的基础上,有助于提高316不锈钢的耐腐蚀性。尽管不锈钢有益,但也应该考虑涉及这种结合的产品的综合耐用性可能会减弱。' ]& C) D. A G9 c* |' ]
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加工裂纹(表面平整和加工后清洁)! t8 p! w5 A9 S; d/ P" `: i! _, g
裂纹和与之密切相关的点蚀机制是局部腐蚀形式,通常是316钢在海水中工作时受到损害的原因。它们能在以下过程中发生:
0 C4 z' x) B$ _3 v3 t9 O设计几何结构(尖角或凹槽)1 \' y/ v7 U: \; G7 C u4 {
有垫片的法兰接缝
1 h; d; Q$ D$ t! l% H x机械紧固系统4 I/ |- s8 M; r) ?# d
晶间腐蚀可以在实验室敏化(热处理)后暴露在海水中的316钢中检测到。低碳316L如1.4404或1.4432的应用应该避免焊接结构中的这种额外的腐蚀危险。3 ]3 {1 b Q" l- A; n8 ]- t# C9 X
表面平整焊接质量和钢的精整是在海水中成功应用316钢的重要原因,可能是比如实际氯含量等因素更重要。光滑、清洁平整和精整焊缝都有助于钢的耐腐蚀性。 |
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