316、317不锈钢耐氯离子腐蚀能力浅析

1、昭决方寨 e 墨墨圆工艺，工装，旗县，诌断，旃潮，缱幢，馥造 3 1 6 、3 1 7 不锈钢耐氯离子腐蚀能力浅析 卢日时。李刚 ( 哈尔滨汽轮机厂辅机工程有限公司，哈尔滨1 5 0 0 9 0 ) 摘要：奥氏体不锈钢虽然耐大多数介质的腐蚀，但对氯离子腐蚀却比较敏感，文中通过比较3 1 6 、3 17 不锈钢不同牌 号化学成分的不同，以氯离子对金属材料的腐蚀机理为基础，参照国内外不同行业标；隹对奥氏体不锈钢耐氯离子浓度 的规定利用耐点腐蚀能力指数公式，得出3 1 6 、3 1 7 各牌号不锈钢耐氯离子腐蚀能力的差异。 关键词：奥氏体不锈钢腐蚀：氯离子 中图分类号：t g l 4 27 1文献标

2、识码：b文章编号：1 0 0 2 2 3 3 3 ( 2 0 1 3 ) 0 6 0 2 4 6 0 3 1 引言 奥氏体不锈钢常被使用于电厂、炼厂、化工厂和造纸 厂等，其具有良好的冷、热加工性，低温性，焊接性及无磁 性等特点，对于氧化性酸、稀碱液、大部分有机酸、无机 盐、大气和水蒸汽等具有良好的耐蚀性。然而，用于冷却 水系统的3 1 6 、3 1 7 等奥氏体不锈钢并非真正的“不锈”， 该系列不锈钢也会被腐蚀、穿孔甚至断裂，这些现象均与 不锈钢周围的氯离子有关。但由于其腐蚀机理尚不完全 明确，影响因素较为复杂，因此对于冷却水中可避免不锈 钢腐蚀的氯离子浓度限值并不明确。本文结合近年来的 工作

3、，探讨了影响3 1 6 、3 1 7 不锈钢耐氯离子腐蚀性能的 因素，为尽量避免和消除腐蚀做参考。 2c l 一对奥氏体不锈钢的腐蚀机理 对于奥氏体不锈钢的腐蚀问题，已有大量的文献报 道 1 t z ，在含c l 一的介质中的腐蚀机理也有很多研究 ，不 锈钢的耐蚀性与其表面钝化膜性能密切相关，而氯离子 是破坏不锈钢钝化膜的最重要的侵蚀性离子，分析c l 封 不锈钢腐蚀主要有以下几类： 2 j 孔蚀 所有金属材料都含有不同程度的非金属夹杂物，如 硫化物、氧化物等，金属材料表面的非金属化合物，在c l 一 的腐蚀作用下将会很快变为坑点腐蚀形态。而坑点一旦 形成，由于闭塞电池的作用，坑外的c l 一

4、将向坑内不断迁 移，而坑内带正电荷的金属离子则会向坑外迁移，从而形 成电化学腐蚀。2 0 0 2 年m p r v a n 等同提出了与m n s 包裹 体相关的氯离子对不锈钢的腐蚀机理。 对于合金含量较低且不含钼的不锈钢材料，表面虽 然具有比较致密的氧化膜，但由于c 1 一的作用很容易发生 坑点腐蚀，进而导致应力腐蚀。在不锈钢材料中，含m o 的 材料比不含m o 的材料耐点腐蚀性能好，因m o 含量越 多，耐坑点腐蚀的性能越好，当钢中的m o 含量3 时， 就可以达到完全阻止c l 一向材料基体渗透的效果。 n i 在奥氏体不锈钢中的主要作用是形成并稳定奥氏 体，使钢获得完全奥氏体组织，在

5、提高材料韧性的同时可 以提高钢的抗氧化腐蚀能力，但一般的奥氏体钢中的n i 2 4 6l 机械工程师2 0 1 3 年第6 期 并不能在有c l 惰蚀的环境中起到抗点腐蚀的作用。 2 2 缝隙腐蚀 缝隙腐蚀与坑点腐蚀机理非常相似，同样是由于氯 离子的迁移和氯化物的水解造成，在局部区域形成酸性 环境，从而致使合金被破坏。这类腐蚀一般发生在法兰垫 片、搭接缝、螺栓螺帽的缝隙，以及换热管与管板孑l 的缝 隙部位，通常缝隙腐蚀就出现在几微米宽的窄豁缝中，例 如在冷却水系统中，不锈钢板式和框式换热器常发生缝 隙腐蚀。总的来说，与孔蚀相比，缝隙腐蚀对氯离子的限 度更为严格，因为更窄的缝隙会使腐蚀产物的浓度

6、更高， p h 也就更低。 2 3 蕴力蕊蚀 c l 一的应力腐蚀对奥氏体不锈钢破坏性极大，影响奥 氏体不锈钢应力腐蚀的重要因素有工作温度，周围介质， 非金属夹杂物的形态、大小和分布以及加工应力等，应力 的产生破坏了金属内部稳定的组织，使得晶粒在应力的 作用下沿应力方向发生位错而形成滑移台阶，这些滑移 台阶的形成增加了吸附和渗透c l 一的可能性。 33 1 6 、3 1 7 不锈钢中外牌号及化学成分 为了分析3 1 6 、3 1 7 各牌号不锈钢耐氯离子腐蚀能 力，中外牌号对比及各钢号化学成分如表1 、2 所示。 43 1 6 、3 1 7 不锈钢各牌号抗氯离子腐蚀特性比较 根据表3 、4

7、中3 1 6 、3 1 7 各牌号不锈钢化学成分可以 看出，3 1 7 各牌号不锈钢中的铬和钼含量较3 1 6 各牌号 不锈钢大，根据氯离子对不锈钢的腐蚀机理，钼含量超过 3 时，可以充分阻止c 1 一向材料基体渗透。 根据火力发电厂凝汽器管选材导则中关于常用不 锈钢凝汽器管适用水质的参考标准，3 1 6 、3 1 6 l 不锈钢的 耐氯离子腐蚀极限浓度值为1 0 0 0 m 班( p p m ) ；3 1 7 、3 1 7 l 不锈钢的耐氯离子腐蚀极限浓度值为5 0 0 0 m g l ( p p m ) 。 美国合成氨工业确定氯离子浓度为5 0 0 m g ，l 是避免3 1 6 不锈钢发

8、生孔蚀和应力腐蚀开裂的合理限度，其他各行 业也有自己非官方的耐氯离子限度。根据腐蚀数据与选 材手册一书中提出，3 1 6 、3 1 7 不锈钢在氯离子环境中的 腐蚀速率跟温度有关，温度越高腐蚀速率越高。 万方数据 表1 不锈钢3 1 6 中外牌号对照表 圈蕊 工艺，工幕，曩，诠啊，奠，维铬，改造e 臣墨圆 种中国( g b ) 日本 美国 英国国际标准 类 旧牌号新牌号 ( s ) a i s i a s t mu n s( b s )( i s 0 ) o c r l 7 n i l 2 m 0 20 6 c r l 7 n i l 2 m 0 2s u s 3 1 63 1 6s 3 1

9、6 0 0 3 1 6 s 1 62 0 2 0 a 3 1 6 hs 3 1 6 0 9 奥 o c r l 8 n i l 2 m 0 3 t i0 6 c r l 7 n i l 2 m 0 2 t is u s 31 6 t i3 1 6 t is 3 1 6 3 5 氏 0 0 c r l 7 n i l 4 m 0 20 2 2 c r l 7 n i1 2 m 0 2s u s 3 1 6 l3 1 6 ls 3 1 6 0 3 3 1 6 s 1 21 9 1 9 a 体 o c r l 7 n i l 2 m 0 2 n0 6 c r l 7 n i l 2 m 0 2 ns

10、 u s 3 1 6 n3 1 6 ns 3 1 6 5 1 型0 0 c r l 7 n i l 3 m 0 2 n0 2 2 c r l 7 n i l 3 m 0 2 ns u s 3 1 6 u q3 1 6 l ns 3 1 6 5 33 1 6 s 6 1 钢 o c r l 8 n i l 2 m 0 2 c u 20 6 c r l 8 n i l 2 m 0 2 c u 2s u s 3 1 6 j 1 o o c r l 8 n 订4 m 0 2 c u 20 2 2 c r l 8 n i l 4 m 0 2 c u 2s u s 3 1 6 j 1 l 表2 不锈钢3

11、1 7 中外牌号对照表 种中国( g b )日本美国英国国际标准 类旧牌号新牌号( j i s ) a i s i ，a s i mu n s ( b s )( i s 0 ) 奥 0 c r l 9 n i l 3 m 0 30 6 c r l 9 n 订3 m 0 3s u s 3 1 7 3 1 7s 3 1 7 0 03 1 7 s 1 62 5 氏 o o c r l 7 n i l 4 m 0 2 n3 1 7 l m 6s 3 1 7 2 5一 体 3 1 7 l m n 6s 3 1 7 2 6一 型 3 1 7 l n 6s 3 1 7 5 3一 0 0 c r l 9 n

12、i l 3 m 0 30 2 2 c r l 9 n i l 3 m 0 3s u s 3 1 7 l3 1 7 ls 3 1 7 0 33 1 7 s 1 22 4 钢 o c r l 8 n i l 6 m 0 5 s u s 3 1 7 儿 一 表3 不锈钢3 1 6 各牌号化学成分对照表 3 1 70 1 21 8 0 0 - 2 0 0 01 1 o o _ 1 5 0 02 0 0o 0 3 50 0 3 03 j d o - 4 0 01 0 0 一一一 3 1 7 lo 0 81 8 o o - 2 0 0 01 1 o o - 1 5 0 02 0 0o 0 3 50 0 3

13、 03 0 0 - 4 0 01 0 0 一一一 3 1 7 j 10 0 4 01 6 o o - 1 9 0 01 5 0 0 一1 7 0 02 0 0o 0 3 5o 0 3 04 0 0 6 加1 0 0 一一一 3 1 7 l m 6o 0 31 8 o o - 2 0 0 01 3 5 0 _ 1 7 5 02 0 00 0 4 5o 0 3 04 o o _ 5 0 00 7 5 一 0 2 0 一 3 1 7 l m n 60 0 31 7 o o _ 2 0 0 01 3 5 0 _ 1 7 5 02 0 0o 0 4 5o 0 3 04 o o _ 5 0 0o 7 5

14、0 1 0 - o 2 0 一 3 1 7 l n 60 0 31 8 o o _ 2 0 0 01 1 o o - 1 5 0 02 0 00 0 4 5o 0 3 03 o 叫0 0o 7 5 0 1 0 o 2 2 一 表53 1 6 、3 1 7 不锈钢各牌号 耐点腐蚀能力指数 由于工作条件是含有 氯离子的环境，所以很容 易造成点腐蚀和缝隙腐蚀 ( 统称为局部腐蚀) ，而铬 和钼含量的提高有助于增 强不锈钢抗局部腐蚀的能 力。铬、钼和氮对抵抗局部 腐蚀能力的综合影响，经常 用经验公式w s 来表示 7 ： w s ( p r e n ) = c + 3 3 m o + 1 6 n 式中

15、的w s 值被称为耐点腐蚀能力指数。 3 1 6 、3 1 7 不锈钢各牌号耐 点腐蚀能力比较如表5 。 根据表5 所示，3 1 6 、3 1 7 不 锈钢各牌号耐点腐蚀能力与钢 中氮含量关系较大，3 1 6 n 和 3 1 6 l n 较其他3 1 6 各牌号钢耐 点腐蚀能力大，3 1 7 l m 6 和 3 1 7 l m n 6 较其他3 1 7 各牌号耐 点腐蚀能力大；其次影响不锈 钢耐氯离子腐蚀能力的是钼含 量和铬含量。因此在有氯离子 存在的环境中对不锈钢进行选 材时，首先需考虑其铬、钼和氮 的含量，其次应根据环境温度 的不同选择适当的材料。 5 结论 ( 1 ) 奥氏体不锈钢主要依

16、 靠一层超薄的氧化铬钝化膜抵 抗氯离子腐蚀，当材料中因贫 铬或其他因素导致钝化膜破裂 时，奥氏体不锈钢就会发生孔 蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂等 局部腐蚀现象。 ( 2 ) 奥氏体不锈钢钼含量 大于3 时，可以完全阻止c l 一向 材料基体内渗透，即可以免于 腐蚀。而3 1 7 系列不锈钢中钼 含量均大于3 。 ( 3 ) 3 1 6 、3 1 7 不锈钢在氯离 子环境中的腐蚀速率跟温度有 关，温度越高腐蚀速率越高。 ( 4 ) 在有氯离子存在的环 境中对不锈钢进行选材时，首 先需考虑其铬、钼和氮的含量， 其次应根据环境温度的不同选 择适当的材料。 参考文献 1 肖纪美腐蚀与防护全书：应力 作用

17、下的金属腐蚀应力腐蚀氢致开裂腐蚀疲劳磨耗腐蚀 m 北京：化学工业出版社，1 9 9 0 2 肖纪美不锈钢的金属学问题 m 北京：冶金工业出版社，1 9 8 3 3 王荣光，魏云，张清廉，等奥氏体不锈钢s u s 3 1 6 及s u s 3 1 6 l 在含c l 一的饱和h ：s 水溶液中的应力腐蚀行为研究 j 中国腐 蚀与防护学报，2 0 0 0 ，2 0 ( 1 ) ：4 7 5 3 4 卢志明，何正炎，高增梁3 1 6 l 不锈钢应力腐蚀敏感性指数计算 与回归分析 j 浙江工业大学学报，2 0 0 7 ，3 5 ( 2 ) ：1 9 8 2 0 0 5 董绍平，袁军国。方德明，等3 1

18、 6 l 钢在含h 2 s 、c l - 水溶液中的慢 应变速率腐蚀试验研究 j 化工机械，2 0 0 1 ，2 8 ( 2 ) ：7 9 8 1 1 6jr y a nmp ，w i l l i a mde ，c h a t e rrj w h vs t a i n l e s ss t e e l c o r r o d e s j n a t u r e ，2 0 0 2 ，4 1 5 ( 6 8 7 3 ) ：7 7 0 一7 7 4 机械工程师2 0 1 3 年第6 期l2 4 7 万方数据 孵决方案 e 臣墨圆工艺，工蓉，麓具，诰野，赫黑，维修，萏造 曲轴旋风车床拐径支承装置的设计

19、与应用 吴明昭，高强 ( 齐重数控装备股份有限公司，黑龙江齐齐哈尔1 6 1 0 0 5 ) 摘要：怨决了曲轴拐径切削加工过程中切削不稳定的技术难题，通过增加支承装置，提高了拐径的支承刚性及零件加 工精度，提高了零件加工合格率。 关键词：益轴；拐径支承，稳定 中图分类号：t g 5 0 2文献标识码：b 文章编号：1 2 2 3 3 3 ( 2 0 1 3 ) 0 6 一0 2 4 8 0 2 d e s i g na n da p p h c a t i o no fs u p p o r t i n gd e v i c ef o rc r a n k p i no nc r a n k

20、s h a f tl a t h e w u m i n g - z h a o ， g a oq a n g ( q i q i h a rh e a ”yc n ce q u i p m e n tc o ，l t d ，q i q i h a r1 6 1 0 0 5 ，c h i n a ) a b s t r a c t ：t os o l v et h et e c h n i c a ld i f f i c u l t i e so nc u t t i n gs t b i l i t yo fc r a n k p i n ，m o r es u p p o n i n g

21、d e v i c e sa r eb ea d d e di n o r d e rt oe n h a n c et h es u p p o n i n gt i d i g i t y ，m a c h i n i n ga c c u r a c ya n de f f i c i e n c y k e yw o r d s ：c r a n k s h a f t ；c r a n k p i n ；s u p p o n i n gd e v i c e ；s t a b i l i t y 1 引言 由于数控曲轴旋风车床的切削方式为刀具旋转、工件 固定，因此在切削过程中必须保

22、证整个工件稳定，尤其是 工件在靠近刀具部分的稳定性，否则加工精度就会受到影 响。由于曲轴工件的形状比较特殊，不易牢固卡持，因而在 切削过程中其稳定性更加难以保证。众所周知，曲轴是大 型船舶的核心传动部件，其精度对一艘船舶性能、噪音有 着直接的影响，因此，为了彻底解决曲轴加工过程中工件 稳定性的问题，我们对国外机床进行了考察调研，通过总 结分析，发现曲轴在加工过程中，拐径的两侧有不同的支 2 设计原理 图1 为曲轴示意图，支拐装置从动作上可分为两种， 即：支承座的左、右滑动机构和支承座的上、下升降机构。支 承座的左、右滑动机构包括支承座、滑座和上斜铁，上斜铁为 “t ，形，支承座固定在梯形滑座的

23、顶端，滑座的座底镶嵌在 上斜铁顶面的滑槽中，座顶面由压板压紧，滑座通过滚针 轴承可在滑槽内左、右方向上滑动；支承座的上、下升降机 构包括上斜铁和下斜铁，上斜铁下部带有升降柱，升降柱 基金项目：国家重大科技专项课题( 2 0 0 9 z x 0 4 0 0 2 0 5 1 ) 和下斜铁设置在旋风刀架上的升降槽中，升降柱与下斜铁 之间通过倾斜面滑动配合，上斜铁作上、下向移动，下斜铁 左右移动。上述移动的控制机构为调整丝杆，操作方头安 装在二者之间的齿轮组件上，调整丝杆固定在下斜铁一侧。 3 工作原理 如图2 ，左、右滑动机构由支承座1 、滑座2 和上斜铁 3 构成，上斜铁3 为“t ”形结构，支承座l 固