【特材知識】鹽酸對Hastelloy B-3的腐蝕影響

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【特材知識】鹽酸對Hastelloy B-3的腐蝕影響
        鹽酸屬還原性強酸，大多金屬或合金在鹽酸介質中都會因活化腐蝕而溶解,，工程耐鹽酸腐蝕材料僅限于Ti,、Zr,、Ta,、Nb、W以及鎳基耐蝕合金,。HastelloyB-3是目前耐還原性介質腐蝕最好的鎳基耐蝕合金,，已廣泛應用于醋酸生產工藝及鹽酸儲存裝置。通過不同濃度與溫度鹽酸中的浸泡腐蝕試驗與電化學試驗,，研究濃度與溫度對B-3合金腐蝕行為,，了解B-3的材質性能。
        鹽酸濃度對B-3腐蝕速率的影響
( o: o! M( F( y; W9 E        圖4.1為80℃下,，HastelloyB-3在5%,、15%、20%,、30%,、37%不同濃度鹽酸中的腐蝕速率。

        圖4.1（a）為80℃,，HastelloyB-3腐蝕速率隨鹽酸濃度的變化,，隨著鹽酸濃度提高，腐蝕速率上升,，濃度低于20%,，上升緩慢；高于20%上升速度加快,。由圖4.1（b）為80℃,，HastelloyB-3每個周期腐蝕速率隨鹽酸濃度的變化。同一鹽酸濃度下,，隨著試驗時間延長,，腐蝕速率變化不大，表明腐蝕過程中,，合金表面狀態(tài)比較穩(wěn)定,。37%鹽酸中HastelloyB-3腐蝕速率仍然低于0.55mm/a，表明在純鹽酸中具非常好的耐蝕性,。
3 _+ l0 q" l/ J        圖4.2 是80℃中 Hastelloy B-3在5%,、15%、20%,、30%,、37%不同鹽酸濃度中浸泡144h后的微觀腐蝕形貌。



        5%HCl中晶界處,、孿晶界處處有輕微的腐蝕痕跡,，碳化物沒有腐蝕；15%HCl中晶界和孿晶處有較輕的腐蝕痕跡,，并且晶界處的碳化物明顯脫落,；20%HCl中可以看到明顯的碳化物帶,，晶界和孿晶界有明顯的腐蝕，并且碳化物脫落,，形成明顯的點蝕源頭,；30%HCl中晶內的碳化物明顯脫落，發(fā)生明顯點蝕現(xiàn)象,；37%HCl中點蝕進一步擴展,，點蝕的數(shù)量和尺寸明顯增加。
! k' ?" l4 v+ T# B8 m7 U% v: b         碳化物帶處容易形成元素的富集,，造成能量的升高,，腐蝕行為優(yōu)先發(fā)生。同時由于碳化物為富鉬相,，碳化物的脫落造成周圍鉬元素的貧瘠,，鈍化膜進一步遭到破壞，從而使腐蝕進一步擴展,。隨著鹽酸濃度的上升,，晶界和碳化物帶的腐蝕痕跡明顯加深。隨著鹽酸濃度逐漸上升,，腐蝕痕跡逐漸加深,，點蝕程度逐漸加深。
        鹽酸濃度對B-3電化學行為的影
        圖4.3為室溫下,，Hastelloy B-3在5%,、15%、20%,、30%,、37%HCl中的極化曲線。
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0 L$ }6 a/ N! v$ n: h$ N        由圖4.3可以看出,，隨著鹽酸濃度逐漸升高,，極化曲線整體下移，自腐蝕電位下降,，過鈍化電位下降,，但鈍化區(qū)長度與斜率變化不大，鈍化電流密度也未顯著增加,，表明隨著鹽酸濃度升高,，合金表面鈍化膜的狀態(tài)比較穩(wěn)定,。同時鈍化區(qū)域電流密度逐漸增加,，即在相同的鈍化電位下，鈍化電流密度逐漸增加,，鈍化膜穩(wěn)定性逐漸下降,。鈍化膜穩(wěn)定性下降,，材料在鹽酸中的腐蝕速率逐漸增加。
/ y. P; e) y2 ]2 C# V/ t( v        圖4.4為HastelloyB-3在室溫下,，不同濃度鹽酸中電化學實驗后的微觀腐蝕形貌,。
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        由圖4.4可以看出，位于晶界處的碳化物首先脫落形成點蝕的源頭,，并且隨著電化學實驗的進行,，點蝕坑深度逐漸增大。在低濃度的鹽酸中,，材料有明顯的點蝕坑,，晶界和孿晶界并不明顯；隨著鹽酸濃度升高,，材料中有明顯的點蝕坑,，晶界和孿晶界也有明顯被腐蝕的痕跡。
        在鹽酸環(huán)境中,，材料碳化物和晶界容易形成元素的富集,，造成能量的升高，在腐蝕過程中容易形成“大陰極小陽極”的現(xiàn)象,，腐蝕容易在晶界處發(fā)生,。碳化物為富鉬相，碳化物的溶解造成周圍區(qū)域鉬元素的貧瘠,，鈍化膜穩(wěn)定性進一步遭到破壞,，從而使腐蝕進一步發(fā)展。
        溫度對B-3腐蝕速率的影響
        圖4.5為15%HCl中,，Hastelloy B-3在室溫,、40℃、60℃,、80,、98℃條件下的腐蝕速率。
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      圖4.5（a）為腐蝕速率隨溫度變化曲線,，當溫度低于60℃時,，腐蝕速率增加緩慢，當溫度大于60℃時,，腐蝕速率急劇增加,。98℃下，15%HCl中,，HastelloyB-3的腐蝕速率為0.31mm/a,，具有一定的耐蝕性能。圖4.5（b）為每個周期腐蝕速率的變化曲線,，隨著時間的延長,，室溫,、40℃、60℃,、80℃條件下,，腐蝕速率基本不變；98℃條件下,，腐蝕速率有小幅下降,。
; a1 Q7 M1 C8 K8 m7 V; K        圖4.6為15%HCl中，Hastelloy B-3 在室溫,、60℃,、80℃、98℃不同溫度浸泡144h 后的微觀腐蝕形貌,。

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       在室溫條件下,，晶界和孿晶界有輕微腐蝕痕跡，碳化物未被腐蝕,；在60℃下,，晶界和孿晶界有較輕的腐蝕痕跡，碳化物脫落,，形成點蝕的源頭,；在80℃下，晶界和孿晶界有明顯腐蝕痕跡,，碳化物脫落,，出現(xiàn)點蝕現(xiàn)象；在98℃下,，晶界和孿晶界腐蝕痕跡進一步加深,，碳化物大量脫落，出現(xiàn)嚴重點蝕,。
5 Q: c( S9 [! ^) M- p        溫度對B-3電化學行為的影響
! D; b; K( N. F        圖4.7在15%HCl中,，Hastelloy B-3在不同溫度中的極化曲線。

0 p4 O& W0 Y+ U        隨著溫度上升,，合金的自腐蝕電位逐漸升高,，過鈍化電位下降，鈍化區(qū)區(qū)域變短,，試樣很容易進入過鈍化區(qū),，形成過鈍化腐蝕；鈍化區(qū)曲線斜率減小,，電位變化對電流影響增大,，鈍化膜穩(wěn)定性減弱。
& c# R9 y5 x: I; U  F+ r        圖4.8為不同溫度條件下，HastelloyB-3在15%HCl中的微觀腐蝕形貌,。
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1 W* _! R6 M2 j" c) s! P) E/ ]        圖4.8可以看出,，經過電化學實驗,，材料中的析出物脫落,，形成了點蝕的源頭。在室溫條件下,，晶界,、孿晶界和碳化物明顯腐蝕。隨著溫度上升,，晶界和孿晶界腐蝕痕跡明顯加深,，點蝕坑數(shù)量和尺寸明顯增加。
        HastelloyB-3試驗的總結
        實驗結果可以看出,，鹽酸濃度和溶液溫度對HastelloyB-3腐蝕速率和極化曲線的影響有相似的地方,，其中包括：
4 R) @+ ^# V  }) A+ E9 ~        ①鹽酸濃度升高或者溫度上升，材料的腐蝕速率增加,；
        ②鹽酸濃度升高或者溫度上升,，鈍化區(qū)域變窄，鈍化區(qū)曲線斜率變�,�,；
        ③鹽酸濃度升高或者溫度上升，過鈍化電位下降,；
        但兩者對極化曲線的影響是相反的,，主要區(qū)別如下：
9 ^% m- _6 Q+ z, k        ①鹽酸濃度升高，自腐蝕電位下降,；
        ②溶液溫度升高,，自腐蝕電位也增加。
        因此,，兩者對HastelloyB-3在鹽酸中的腐蝕影響程度是不同,，與鹽酸濃度相比，溫度是相對更重要的影響因素,。因為溫度升高使自腐蝕電位升高的同時,，也使過鈍化電位下降，兩者之間的鈍化區(qū)域必然變窄,。而鹽酸濃度使自腐蝕電位下降的同時也使過鈍化電位下降,，鈍化區(qū)域沒有明顯變化。即對于Hastelloy B-3,，溫度對極化曲線的影響程度大于鹽酸濃度,。

laotounihao

太專業(yè)了,，看不懂