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提高不锈钢精密大口径无缝钢管耐蚀性的途径

处理工程项目中的腐蚀现象,可以从提升不銹钢精密大口径无缝钢管自身的耐腐蚀性、降低环境介质的腐蚀性、改进设计等方面进行考虑。就提升不銹钢精密大口径无缝钢管自身的耐腐蚀性来说,可以采用以下途径:

1.提升不銹钢精密大口径无缝钢管基材的电极电位,降低原电池的电动势;

2.使大口径精密无缝钢管具有单相组织,降低微电池数量;

3.使大口径精密管表面生成稳定的钝化膜,阻断腐蚀电流,避免钢基材与腐蚀介质接触;

4.采用机械保护或覆盖层,如电镀、发蓝、涂漆等方法。

在精密大口径无缝钢管中添加合金元素是实现这些途径的主要方法。添加不同的合金元素,可以在一条途径或同时在几条途径上产生作用,使钢耐蚀。

合金元素对不銹钢精密大口径无缝钢管基材电极电位的影响。科研得出结论,添加合金元素铬,镍,Si等提升基材金属材料的电极电位,降低微电池数量,可合理地提升精密大口径钢管的耐腐蚀性。铬是决定不銹钢精密大口径无缝钢管耐腐蚀性的主要元素。

当铬添加铁中产生固溶体时,铁固溶体的电极电位能获得明显提升。电极电位伴随着铬浓度转变的周期性为:铬浓度实现12.5%原子比(即1/8)时,电位有一个跳跃式的升高;当铬浓度提升到25%原子比(即2/8)时,电位又一次跳跃式地升高。这一周期性称为n/8周期性。

当铬使铁的电极电位第一次跃升之后,铁的电位由-0.56V提升到+0.2V,此时便可以耐大气、水蒸气和稀硝酸等弱腐蚀介质的腐蚀。若要在更强烈的腐蚀介质中具有耐腐蚀性,则需要继续提升铬浓度。由上述解析可以知道,不銹钢精密大口径无缝钢管的最少含铬量应当为12.5%原子比,换成质量分数为11.7%。应该注意的是,这个含铬量是指钢中固溶体内的铬浓度。

由于钢中总是存在一定量的C元素,C能与铬产生各种碳化物,因此会降低固溶体中的铬浓度,所以,实际应用的不銹钢精密大口径无缝钢管中总的铬浓度要超过上述数值,一般不低于13%。在铬钢中加镍,也能明显地提升基材的电极电位,但镍元素较为稀缺。Si虽然也能提升基材的电极电位,但当w(Si)>4%~5%时,精密大口径无缝钢管的脆性很大,不能锻轧。因此,铬是提升钢基材电极电位的主要元素。

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