井礦鹽業中不銹鋼的運用

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本文作者：李偉 單位：湖南省湘衡鹽化有限責任公司

奧氏體—鐵素體雙相不銹鋼是奧氏體和鐵素體組織各約占一半的不銹鋼。在含C較低的情況下,Cr含量在18%～28%,Ni含量在3%～10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti,N等合金元素。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點,與鐵素體相比,塑性、韌性更高,無室溫脆性,耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高,同時還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導熱系數高,具有超塑性等特點。與奧氏體不銹鋼相比,強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優良的耐孔蝕性能,也是一種節鎳不銹鋼。

各類不銹鋼性能分析

點腐蝕是由于氯離子Cl-引起的蟲眼狀局部腐蝕。研究發現,點蝕的出現是由于氧化膜表面上吸附腐蝕性陰離子(如Cl-等)后,離子穿過鈍化膜所致。氯離子(Cl-)在鈍化膜的缺陷部位(如夾雜物、貧餡區、位錯、晶界等)侵入,并與金屬離子結合形成強酸鹽進而溶解鈍化膜,對不銹鋼鈍化膜有破壞作用。

鐵素體不銹鋼經高于950℃溫度加熱后容易遭受晶間腐蝕。晶界貧鉻和內應力是引起晶間腐蝕的直接原因。(1)高溫加熱時,鐵素體晶界形成奧氏體間層組織,由于奧氏體富碳貧鉻,并且在冷卻時轉變為馬氏體組織,從而引起鋼的晶間腐蝕。(2)碳和氮在鐵素體中溶解度大,而在鐵素體晶界吸附趨勢更大。易在鐵素體晶界析出碳化鉻、氮化鉻。進而產生內應力,并在他們周圍形成貧鉻區引起晶間腐蝕。

奧氏體不銹鋼在含有氯化物的水溶液和堿液中,受拉應力作用時,幾乎不發生均勻的腐蝕,但局部發生顯頸縮的裂紋,逐漸緩慢傳播,最后發生脆性斷裂。這種現象被稱為應力腐蝕斷裂,是奧氏體不銹鋼一個致命弱點。鐵素體鋼容易產生滑移,難以形成粗滑移帶,因此鐵素體不銹鋼對氯化物離子所引起的應力腐蝕抗力強。這是鐵素體不銹鋼最優秀的性能。

應用舉例

以上我們對各類不銹鋼的性能做了詳細的分析。在實際生產過程中,應根據外界因素結合各類不銹鋼的性能選取材料,例如制鹽蒸發罐的選材。目前我國制鹽蒸發罐用材主要有兩類:鈦材復合板和不銹鋼復合板。由于鈦材復合材料價格過于昂貴,所以選擇耐腐蝕性較高的不銹鋼復合材料成了決定性價比的關鍵。目前常用的316L不銹鋼是一種奧氏體不銹鋼,該種材料制成的蒸發罐耐腐蝕性差,使用周期不長。雙相不銹鋼在耐腐蝕性上遠優于316L不銹鋼。不銹鋼耐點蝕能力。目前一般用點蝕指數PRE表示。PRE=％Cr+3．3％Mo+16％N——雙相不銹鋼PRE=％C件3．3％Mo+30％N——奧氏體不銹鋼PRE值越大,耐點蝕性能越強,由表1可知2057雙相鋼的耐點蝕性遠優于316L奧氏體不銹鋼。點蝕電位Eb反映了材料表面鈍化膜被擊穿的難易程度,Eb值越正鈍化膜越難于被擊穿破壞。由表2、表3可以看出雙相不銹鋼的鈍化膜比奧氏體不銹鋼的鈍化膜更難被擊穿,耐點蝕性更高。

結論及展望

目前國內有人提出用由納米聚酯橡塑材料制成的納米橡塑斗來代替不銹鋼出料斗,但尚未普及。新材料需要通過長期的實際應用來檢驗,這需要我們共同努力。