双相钢2205在海水中的耐蚀特性及保护方法

双相钢(00CrNi5Mo3N)在海水中的耐蚀特性及阴极保护的必要性一腐蚀特性分析双相钢(00CrNi5Mo3N)在40度以上浓海水中，金属的五种腐蚀类型均有可能发生，包括全面腐蚀、应力腐蚀、晶间腐、蚀点腐蚀以及缝隙腐蚀。以下按腐蚀类型，说明双相钢(00CrNi5Mo3N)在40度以上浓海水中环境下的耐蚀能力。（说明：00CrNi5Mo3N基本与2205双相钢等同，以下不再说明）。1. 1 全面腐蚀全面腐蚀(又称均匀腐蚀) 是指在整个合金材料表面上以比较均匀的方式所发生的腐蚀现象。就双相不锈钢(00CrNi5Mo3N)在此方面的应用来讲，其抗全面腐蚀能力基本没有问题。1. 2 应力腐蚀机械设备零件在应力(拉应力) 和腐蚀介质的联合作用下，将出现低于材料强度极限的脆性开裂现象，导致设备和零件失效，这种现象称为应力腐蚀开裂。双相不锈钢(00CrNi5Mo3N)因其含有连续稳定的铁素体，不易发生相应腐蚀。1. 3 晶间腐蚀沿着材料晶粒间界先行发生的腐蚀，使晶粒之间丧失结合力的局部破坏现象，称为晶间腐蚀。由于双相不锈钢(00CrNi5Mo3N)的含碳量都很低的缘故，基本不发生晶间腐蚀或者腐蚀程度几乎可以忽略。1. 4 点腐蚀图1 双相不锈钢2205的点腐蚀与温度及Cl-离子浓度的关系如果腐蚀仅仅集中在设备的某些特定点域，并在这些点域形成向深处发展的腐蚀小坑，而金属的大部分表面仍保持钝性的腐蚀现象，称为点腐蚀。由图1可知，仅就点腐蚀而言， 双相不锈钢(00CrNi5Mo3N)的点腐蚀与温度及Cl-离子浓度存在一定相关性。一般认为：双相钢(00CrNi5Mo3N)则可用于较低离子浓度环境(Cl- 低于18 g/ L) ，而正常海水中Cl-浓度为19.673 g/L(参考：海洋手册，郭 琨 编著，海洋出版社，1984年)，用于滨海电厂的循环水泵，特别是循环水是非直排循环使用情况下，Cl-会反复被富集，其浓度大大超出普通海水中Cl-浓度19.673 g/L，同时温度也会高于正常的自然气候下的海水温度。因此双相钢(00CrNi5Mo3N)存在较大的点蚀可能性，如果使用此材料要引起注意，需要采用阴极保护手段防腐。1. 5 缝隙腐蚀图2 双相不锈钢(00CrNi5Mo3N)的缝隙腐蚀与温度及Cl-离子浓度的关系缝隙腐蚀是在电介质溶液中(特别是含有卤素离子的介质) ，在金属与金属或非金属表面之间狭窄的缝隙内，由于溶液的移动受到阻滞，在缝隙内溶液中氧耗竭后，氯离子即从缝隙外向缝隙内迁移，又由于金属氯化物的水解自催化酸化过程，导致钝化膜的破裂，因而产 生与自催化点腐蚀相类似的局部腐蚀。由于正常海水中Cl-浓度为19.673 g/L，从图2可以看出，除SAF2507及254SMO两种不锈钢以外，其他各类型均有可能发生缝隙腐蚀。工程实际中，海水输送、低压增压泵等设备材质经常为(00CrNi5Mo3N) 。之所以有如此选择，是因为(00CrNi5Mo3N)是较为经济的材质选择(比如工程中不要采用螺纹连接、法兰间采用非金属垫片以阻止产生晶间缝隙) 。但不能排除其发生缝隙腐蚀的可能性。因此可以得到，在31，Cl离子含量在20g/L的海水中，双相不锈钢(00CrNi5Mo3N)采用阴极保护防护措施是必要的。二腐蚀机理分析在静态条件下，双向不锈钢(00CrNi5Mo3N)的阳极过程出现自钝化现象，阳极溶解受阻，其阴极过程则受到氧的扩散控制。在流动体系中，双相不锈钢腐蚀的阳极过程依然处于钝化状态，而双相不锈钢腐蚀的阴极过程仍然受到氧的扩散控制。随着流速的增加，电极表面钝化膜随着流速的变化而溶解速度加快，钝化膜减薄，导致阴极过程氧的传质阻力减小，氧的扩散电流密度逐渐增大，最终造成双相不锈钢流动腐蚀加剧。从不锈钢耐海洋腐蚀性能PRE（耐点蚀当量）看，根据耐点蚀当量（PRE=%Cr+3.3%Mo+16%N）公式对合金的适用范围进行排序或根据ASTM G48进行临界点蚀或缝隙腐蚀温度试验。PRE值越高，耐点蚀或缝隙腐蚀的性能越好（见下表）用于空气流动的海水环境温度的合金，通常规定PRE值一般应超过40是保险的。PRE值低的合金，如304（304L）、316、（国外2205或00CrNi5Mo3N也算进来）合金，海水中使用时一般需要电化学保护措施的。表、几种不锈钢耐点蚀当量（PRE）排序合金PRECCT，F3041827304L182731625.227.531730.532220533.555250537.372.52507/合金10041756%Mo合金404590CCT-临界缝隙腐蚀温度三采用阴极保护防止点腐蚀和缝隙腐蚀的原理控制双相不锈钢(00CrNi5Mo3N)腐蚀的主要反应为阴极反应。而外加电流阴极保护系统正是针对该阴极反应，为双相不锈钢的氧去极化提供电子，从而达到保护的一种方法。阴极保护的实施，通过铁、铝、锌或电化学辅助阳极把保护对象（00CrNi5Mo3N）阴极极化到-0.6V（甘汞）或0.45V（锌），即可有效地控制缝隙腐蚀和点腐蚀发生。四. 结论综上所述，31，Cl离子含量在20g/L的海水中使用双相钢(00CrNi5M