【特材知識(shí)】鹽酸對(duì)Hastelloy B-3的腐蝕影響

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【特材知識(shí)】鹽酸對(duì)Hastelloy B-3的腐蝕影響
2 [1 d2 I5 a/ o' }7 z6 }        鹽酸屬還原性強(qiáng)酸,，大多金屬或合金在鹽酸介質(zhì)中都會(huì)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(zhì)腐蝕最好的鎳基耐蝕合金,，已廣泛應(yīng)用于醋酸生產(chǎn)工藝及鹽酸儲(chǔ)存裝置。通過(guò)不同濃度與溫度鹽酸中的浸泡腐蝕試驗(yàn)與電化學(xué)試驗(yàn)，研究濃度與溫度對(duì)B-3合金腐蝕行為,，了解B-3的材質(zhì)性能,。
9 X& y5 y  l, g4 G/ M- B0 _( l        鹽酸濃度對(duì)B-3腐蝕速率的影響
        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。
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& Y; C  P( ]2 r, X. Z        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(gè)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(yàn)時(shí)間延長(zhǎng),，腐蝕速率變化不大，表明腐蝕過(guò)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,。
        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(guān)腐蝕形貌。
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4 f' Z6 f, A' m9 d8 Y# k2 z" ?( v        5%HCl中晶界處,、孿晶界處處有輕微的腐蝕痕跡,，碳化物沒(méi)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(diǎn)蝕源頭；30%HCl中晶內(nèi)的碳化物明顯脫落，發(fā)生明顯點(diǎn)蝕現(xiàn)象,；37%HCl中點(diǎn)蝕進(jìn)一步擴(kuò)展,，點(diǎn)蝕的數(shù)量和尺寸明顯增加。
         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(shí)由于碳化物為富鉬相,，碳化物的脫落造成周?chē)�鉬元素的貧瘠,，鈍化膜進(jìn)一步遭到破壞，從而使腐蝕進(jìn)一步擴(kuò)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(diǎn)蝕程度逐漸加深。
9 }; [( w, L8 T  G# `, C        鹽酸濃度對(duì)B-3電化學(xué)行為的影
" f7 z/ r8 v6 T2 l: j        圖4.3為室溫下,，Hastelloy B-3在5%,、15%、20%,、30%,、37%HCl中的極化曲線(xiàn)。
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3 g; o: e1 U3 x# x/ A( b        由圖4.3可以看出,，隨著鹽酸濃度逐漸升高,，極化曲線(xiàn)整體下移，自腐蝕電位下降,，過(guò)鈍化電位下降,，但鈍化區(qū)長(zhǎng)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(shí)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。
        圖4.4為HastelloyB-3在室溫下,，不同濃度鹽酸中電化學(xué)實(shí)驗(yàn)后的微觀(guān)腐蝕形貌,。
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% @& L: F  Q, w8 k" ?, p        由圖4.4可以看出，位于晶界處的碳化物首先脫落形成點(diǎn)蝕的源頭，并且隨著電化學(xué)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,，點(diǎn)蝕坑深度逐漸增大,。在低濃度的鹽酸中，材料有明顯的點(diǎn)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(diǎn)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(guò)程中容易形成“大陰極小陽(yáng)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?chē)鷧^(qū)域鉬元素的貧瘠,，鈍化膜穩(wěn)定性進(jìn)一步遭到破壞,，從而使腐蝕進(jìn)一步發(fā)展。
        溫度對(duì)B-3腐蝕速率的影響
2 ~5 b6 g( j" I$ I" b( s6 L4 @0 z        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。
       

6 G5 w2 J! x. b8 Y1 X: e- S9 w      圖4.5（a）為腐蝕速率隨溫度變化曲線(xiàn),，當(dāng)溫度低于60℃時(shí),，腐蝕速率增加緩慢，當(dāng)溫度大于60℃時(shí),，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(gè)周期腐蝕速率的變化曲線(xiàn),，隨著時(shí)間的延長(zhǎng),，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。
        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(guān)腐蝕形貌。
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7 k# h; s. k! A# q6 R8 s/ |% ?2 k& y       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(diǎn)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(diǎn)蝕現(xiàn)象,；在98℃下，晶界和孿晶界腐蝕痕跡進(jìn)一步加深,，碳化物大量脫落,，出現(xiàn)嚴(yán)重點(diǎn)蝕。
        溫度對(duì)B-3電化學(xué)行為的影響
        圖4.7在15%HCl中,，Hastelloy B-3在不同溫度中的極化曲線(xiàn),。
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        隨著溫度上升，合金的自腐蝕電位逐漸升高,，過(guò)鈍化電位下降,，鈍化區(qū)區(qū)域變短，試樣很容易進(jìn)入過(guò)鈍化區(qū),，形成過(guò)鈍化腐蝕,；鈍化區(qū)曲線(xiàn)斜率減小，電位變化對(duì)電流影響增大,，鈍化膜穩(wěn)定性減弱,。
        圖4.8為不同溫度條件下，HastelloyB-3在15%HCl中的微觀(guān)腐蝕形貌,。

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        圖4.8可以看出,，經(jīng)過(guò)電化學(xué)實(shí)驗(yàn)，材料中的析出物脫落,，形成了點(diǎn)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(diǎn)蝕坑數(shù)量和尺寸明顯增加,。
        HastelloyB-3試驗(yàn)的總結(jié)
        實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,，鹽酸濃度和溶液溫度對(duì)HastelloyB-3腐蝕速率和極化曲線(xiàn)的影響有相似的地方，其中包括：
9 Z( D( u  L& A- \- i        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(xiàn)斜率變�,。�
        ③鹽酸濃度升高或者溫度上升,，過(guò)鈍化電位下降,；
! U6 E, @; r; |3 U        但兩者對(duì)極化曲線(xiàn)的影響是相反的，主要區(qū)別如下：
$ g4 W' U( b, [# ?        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,。
: O. j. P$ q8 Z* L        因此，兩者對(duì)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(duì)更重要的影響因素。因?yàn)闇囟壬�高使自腐蝕電位升高的同時(shí),，也使過(guò)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(shí)也使過(guò)鈍化電位下降,，鈍化區(qū)域沒(méi)有明顯變化,。即對(duì)于Hastelloy B-3，溫度對(duì)極化曲線(xiàn)的影響程度大于鹽酸濃度,。

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laotounihao

太專(zhuān)業(yè)了,，看不懂