高温气体环境中不锈钢管的腐蚀形式：氧化、脱碳、氢蚀及硫化等

发布时间：2022-05-11 09:13:10 丨 浏览次数：

虽然化学腐蚀不像电化学腐蚀那么普遍和严重，但在高温环境中却是一个不容忽视的问题。以下是几种常见的化学腐蚀。

    这是一种主要的化学腐蚀，如不锈钢管在冶炼和轧制过程中的氧化剥落；化工中硫铁矿烘焙炉的腐蚀；石里工业中高温炉管和核工业设备的高温氧化，属于不锈钢管的高温气体腐蚀。不锈钢管在高温气体环境中不仅具有耐热性、良好的机械性能，而且具有耐腐蚀性，不受高温气体的氧化。

    不锈钢管是一种广泛使用的金属材料，在高温气体环境中易腐蚀。以下腐蚀形式常见于生产实践中：

    1.在空气中加热不锈钢管时，如果温度低于600℃，氧化速度慢，但当温度高于时800℃时，氧化迅速加快。因为高温时所生成的氧化皮致密性不好，与金属基体的结合不牢，容易剥落，保护性很差。这层氧化膜是由几层不同的化合物所构成的，如图1-3所示。

    2.钢脱碳    钢是一种铁碳合金，碳可以以碳渗透体的形式存在。所谓不锈钢管的高温脱碳，是指在高温气体的作用下，不锈钢管表面与氧化膜连接的金属表面层产生氧化皮。因为当高温气体含有时O2、H2O、CO2、H2    不锈钢管中的渗碳体Fe3C与这些气体发生反应。因此，碳含量降低，金属表面硬度和机械疲劳强度（疲劳极限）降低。同时，由于气体沉淀，破坏了钢表面膜的完整性，进一步降低了耐腐蚀性。

    3.氢腐蚀   在高温高压氢气中，不锈钢管和氢的作用大大降低了其机械强度，甚至破裂为氢腐蚀。例如，石油裂解中的氢和脱氢装置、合成氨和合成苯的设备由于氢的连接而产生氢腐蚀。氢腐蚀的发生是由于氢沿晶粒的边界扩散到金属内部（如图所示1-4），并发生以下反应：

    Fe3C  2H2 =3Fe CH4其基本过程是氢分子扩散到钢表面，并被物理吸附；然后氢分子被分解成氢原子，并被钢表面化学吸附。由于氢原子很小，上述化学反应可以通过不锈钢管表面的晶体边界向钢的内部扩散。由于甲烷的产生和聚集，局部高压和应力集中在钢中形成，导致晶粒边缘的损坏。Fe3C向Fe体积缩小的变化0.7这大大降低了钢的强度。

    4。硫化  不锈钢管和高温硫介质（如硫、二氧化硫、硫化氢气体）产生金属硫化物的过程是金属的高温硫化物。高温硫化物对炼油设备的损坏非常严重。硫化物比氧化物更快，这是由于硫化物产生的硫化物不稳定、易分解、易剥落、晶格缺陷、熔点、沸点低、保护性差，许多不锈钢管无法承受高温硫化氢的腐蚀。例如，不锈钢600℃以上，低合金钢在300℃以上，高镍合金不耐硫化氢腐蚀。硫化氢在石油生产、炼油和化工生产中严重腐蚀金属。然而，铬、高铬合金和铝具有良好的抗硫化性能。

   5.由于腐蚀性气体(如So2）沿着石墨夹杂物和微裂缝渗透到铸铁中，在铸铁中产生比所消耗的金属体积大的化合物，使铸铁尺寸生长