SO24-對304不銹鋼在含氯循環(huán)水中腐蝕的影響

石油化工腐蝕與防護專(zhuān)論Corrosion& Protection in Petrochemical Industry2012,29(6)·39SO2-對304不銹鋼在含氯循環(huán)水中腐蝕的影響秦會(huì )敏,酈和生,謝文州,楊玉(中國石化北京北化院燕山分院,北京102500)摘要:采用電化學(xué)法、掃描電鏡和能譜分析法研究了S0對304不銹鋼在含氯循環(huán)水中腐蝕的影響。動(dòng)電位掃描試驗結果表明,SO2在C濃度低時(shí)可有效抑制點(diǎn)蝕,而在C!濃度高時(shí)不能有效抑制點(diǎn)蝕。掃描電鏡和能譜分析結果表明在Cl-濃度較高時(shí),SO-對Cl的排斥作用已經(jīng)不足以阻止Cl在不銹鋼表面的吸附,此時(shí)SO4不能有效抑制C-的腐蝕作用關(guān)鍵詞:循環(huán)水304不銹鋼點(diǎn)蝕SO中圖分類(lèi)號:TE9922文獻標識碼:A文章編號:1007-015X(2012)06-009-04304不銹鋼由于其優(yōu)異的耐腐蝕性而被廣泛1.2試驗材料地應用于石油化工裝置的循環(huán)冷卻水系統。然試驗材料為304不銹鋼,將鋼板線(xiàn)切割為10而,循環(huán)水中的Cl易破壞304不銹鋼表面的鈍mm×10mm的正方形試樣,在一面釬焊上銅導線(xiàn)化膜,引起點(diǎn)蝕(小孔腐蝕孔蝕)。關(guān)于C作為非工作面并以環(huán)氧樹(shù)脂封裝。用從粗到細對304不銹鋼點(diǎn)蝕的影響的研究較多25,競爭吸的砂紙將試樣工作面逐步打磨到800號,用去離附理論認為C對氧的取代導致不銹鋼表面缺氧子水沖洗,無(wú)水乙醇脫脂,晾干待用而影響了鈍化膜的形成,促進(jìn)了點(diǎn)蝕的發(fā)生。而1.3試驗方法SO2被認為是更容易吸附在金屬表面的離(1)電化學(xué)測試子638,其與C的競爭吸附影響了點(diǎn)蝕的發(fā)生電化學(xué)測試采用三電極體系,參比電極采用通過(guò)動(dòng)電位掃描、掃描電鏡(SEM)和能譜分飽和甘汞電極,輔助電極用鉑絲或鉑片,用美國普析(EDS)對含氯循環(huán)水中S0對304不銹鋼點(diǎn)林斯頓生產(chǎn)的2273型電化學(xué)工作站進(jìn)行極化曲蝕的影響進(jìn)行了一些探索性的研究。線(xiàn)的測定,參照國標(GBT433.9-1984)規定從而確定以0.67mV/s的速率進(jìn)行動(dòng)電位掃描,在1試驗部分低于開(kāi)路電位0.V以下的電位開(kāi)始掃描,當掃1.1模擬循環(huán)水的配制描曲線(xiàn)在開(kāi)路電位以上出現明顯轉折后(即孔蝕所需不同Cl濃度、不同堿度的模擬循環(huán)水破裂電位E以上)用手動(dòng)模式回掃,回掃的曲線(xiàn)用分析純CaC2和 NaHcO配制,其中的C,與正掃曲線(xiàn)相交的電位即為保護電位E,掃描至Ca2的含量和堿度見(jiàn)表1。E,以下即可停止掃描。所有動(dòng)電位掃描均進(jìn)行表1模擬循環(huán)水的成分三次平行試驗,溫度為45℃。Table 1 The composition of simulated circulating cooling water(2)掃描電鏡和能譜分析測試mg/L對動(dòng)電位掃描后的試樣用冷場(chǎng)發(fā)射掃描電子編(C3)堿度顯微鏡進(jìn)行形貌觀(guān)察,在蝕孔附近用EDS進(jìn)行能(以CaCO3計)(以cO3計)譜分析,用面掃描( Mapping)的方法分析蝕孔附1420近和遠離蝕孔處的S和C含量,考察SO2對225收稿日期:2012-08-09;修改稿收到日期:2012-09-29。在表1的三種溶液中分別加入質(zhì)量濃度為作者簡(jiǎn)介:秦會(huì )中國煤化工循環(huán)水處理100,750,50,00和100mg/L的SO2,配制成和環(huán)保技術(shù)的開(kāi)CN MHGqinhm. bjhy15種模擬溶液。sInopec. com石油化工腐蝕與防護第29卷Cl腐蝕的促進(jìn)或抑制作用。在304不銹鋼中得到的保護電位En與SO4含量的關(guān)系見(jiàn)圖2。圖2標示出了不含SO的2結果與討論溶液1、溶液6溶液12的保護電位E,分別為2.1動(dòng)電位掃描試驗結果211,-115和-1185mV?？梢?jiàn)當Cl質(zhì)量濃度在304不銹鋼中得到的點(diǎn)蝕電位(E)與為604mg/L時(shí),對所有的S0含量都有S02導SO2含量的關(guān)系見(jiàn)圖1。致E降低即S0降低孔蝕抗力這與該C濃I add S0 2-度下點(diǎn)蝕電位E的規律是一致的。但當C質(zhì)6 add so量濃度為1420mgL和160mg/L時(shí),在某些2 add s0 2SO2濃度下,S02使E升高在另一些SO2濃6-E=184mV度下,SO使E降低,即SO2對孔蝕抗力的影12-E=20my200:響難于從E,判斷。I add S0 21-E =66m\12-E=-118.5mV-6 add so10006-E4=-115mV12 add SopO2y(mg·L)圖1304不銹鋼點(diǎn)蝕電位與SO4含量的關(guān)系Fig. 1 The relationship of E, and SO2- concentration(304 SS)由圖1可以看出,不含SO2-的溶液1、溶液-240I-E=-21Im\6、溶液12的點(diǎn)蝕電位分別為66,184和206mV。600可見(jiàn)當C-質(zhì)量濃度為1420mg/L和604mg/Lp(O2y(mg·L)時(shí),幾乎對所有的SO4濃度都有SO4導致E圖2304不銹鋼保護電位與SO濃度的關(guān)系降低,即S02降低孔蝕抗力。但當Cl-質(zhì)量濃度為160mg/L時(shí),對所有的SO2濃度都有E升Fig.2 The relationship of E, and SO," concentration( 304 SS)高,即SO4提高孔蝕抗力。在304不銹鋼中得到的自腐蝕電位E與從上述試驗結果可初步斷定,當CI含量較SO2濃度的關(guān)系見(jiàn)圖3。低時(shí),SO2可有效抑制C的點(diǎn)蝕;而C含量較6 add so]- 1-Eeo=-256mV高時(shí),02不能有效抑制Cl-的點(diǎn)蝕而是促進(jìn)點(diǎn)-12 add So 2蝕發(fā)生。根據點(diǎn)蝕的吸附理論可知,點(diǎn)蝕電位E是腐蝕陰離子能夠可逆地置換金屬表面上吸附層的電位,當電位高于Eb,C在某些點(diǎn)競爭吸附E=-292mV強,在該處發(fā)生點(diǎn)蝕。溶液中沒(méi)有SO2時(shí),大量12-E=-267mVCl吸附在不銹鋼表面,而當有SO2存在時(shí),就360會(huì )排擠掉一部分Cl-,當SO-含量足夠高時(shí),就800pSO2ymg·L)會(huì )把C從表面完全排擠掉,因此,SO2-能夠減少和抑制Cl的吸附。當CI含量比較低時(shí),圖3304不銹鋼自腐蝕電位與SO2-濃度的關(guān)系SO2可有效地在鋼的表面排斥C-,因而表現出Fg3 The relationship of Eom and SOZ"concentration(s)對點(diǎn)蝕的明顯抑制作用。但是,在高CI含量的圖3標示出了不含SO2的溶液1溶液6溶循環(huán)水體系中,04的含量不足以將Cl-完全從液12的自腐蝕電位E,分別為292和鋼的表面排斥開(kāi)來(lái),因此不能有效地抑制C的207m?？缮街袊夯酟時(shí),幾點(diǎn)蝕。在高Cl含量下增大S0-含量可能出現乎對所有的SCNMHG低,即SO2對點(diǎn)蝕的抑制作用。降低孔蝕抗力這與該C濃度下點(diǎn)蝕電位E的第6期秦會(huì )敏等0對304不銹鋼在含氯循環(huán)水中腐蝕的影響41規律是一致的。當Cl質(zhì)量濃度為604mg/L時(shí),量高時(shí)不能有效抑制點(diǎn)蝕。在幾乎所有SO2含量下都有SO4使E升高,即2.2掃描電子顯微鏡和能譜分析試驗結果SO2抑制孔蝕。但當Cl-質(zhì)量濃度為160mg/L304不銹鋼在動(dòng)電位掃描后的掃描電鏡時(shí),在幾乎所有S0含量下都有S02使E。降(SEM)照片見(jiàn)圖4。由圖4可見(jiàn)在Cl濃度變化低,因而據此判斷S0子在此時(shí)應促進(jìn)點(diǎn)蝕,這與的情況下,動(dòng)電位掃描后都引起了腐蝕,有較大的E所指示的規律相反。從高C含量與低C含腐蝕斑點(diǎn)和大量較小的腐蝕斑點(diǎn)量下SO4的反常表現看,由E難于判斷SO4的在腐蝕斑點(diǎn)附近用能譜儀(EDS)做面掃描作用。( Mapping),分析Cl和S的分布,從而分析Cl和綜合考慮不同C含量下S0?的作用應為:S0離子在腐蝕斑點(diǎn)附近的分布。面掃描的結SO4在Cl含量低時(shí)可有效抑制點(diǎn)蝕,在C含果見(jiàn)圖5和6。(a)[Cl-]=604mg/L,[S02-]=1000mgL(b)[C-]=160mg/L,sO2-1=100mg/L圖4304不銹鋼在動(dòng)電位掃描后的掃描電鏡照片Fig 4 SEM micrographs of 304 SS after potentiodynamic scanning□電子圖像1Cl KalS Kal圖5304不銹鋼在[C1-]=604mg/L,[S04-]=100mng/L時(shí)腐蝕斑點(diǎn)附近的EDS面掃描結果Fig. 5 The mapping scanning results of 304 SS([CI"]=604 mg/L, [SO4"]=1 000 mg/L)電子圖像1Cl KalS Kal圖6304不銹鋼在[Cl-]=160mg/L,[SO2]=100mg/L時(shí)腐中國煤化工果Fig. 6 The mapping scanning results of 304 SS([CI"]=160 mg/YHCNMHG石油化工腐蝕與防護第29卷由圖5和圖6可見(jiàn),在腐蝕斑點(diǎn)附近都有很參考文獻高的C含量,而SO2-的含量卻是平均分布的。由于Cl的聚集導致局部的C含量很高,引起1鮑其鼐.C1與冷卻水系統中不銹鋼的腐蝕J].工業(yè)水處點(diǎn)蝕。對這樣的Cl高含量聚集,平均分布的理,2007,27(9):16.SO2對C的排斥作用已經(jīng)不足以阻止C在不[2]呂國誠,許淳淳,程海東,304不銹鋼應力腐蝕的臨界Cl-濃度[J].化工進(jìn)展,2008,27(8):1284-1287銹鋼表面的吸附,因此SO2不能有效抑制C的(3] Ly Guochen, Cheng Haidan, Xu Chunchun,detd腐蝕作用。in and chloride concentration on pitting susie, tibility for因此,EDS面掃描的試驗結果可以佐證電type 304 austenitic stainless steel J]. Chinese journal of化學(xué)測試得出的結論:SO4在C含量低時(shí)可chemical engineering, 2008, 16(2): 314-319有效抑制孔蝕,在Cl含量高時(shí)不能有效抑制[4]葛紅花,周?chē)?解群,304,316L不銹鋼耐Cl-和硫離子性能比較[J].華東電力,2005,33(9):1315孔蝕。5]吳瑋巍,蔣益明,廖家興,等.Cl離子對304、316不銹鋼臨界點(diǎn)蝕溫度的影響[J].腐蝕科學(xué)與防護技術(shù),2007,193結論(1):16-191)動(dòng)電位掃描試驗結果表明,SO2在C[6]曲秀華,許淳淳,呂國誠等.低硬度循環(huán)冷卻水中ClSO2及水處理劑對34不銹鋼腐蝕行為的影響[J].中國含量低時(shí)可有效抑制點(diǎn)蝕,而在C含量高時(shí)不腐蝕與防護學(xué)報,2009,29(3):187-190能有效抑制點(diǎn)蝕。7]安洋,徐強,任志峰,等.循環(huán)冷卻水中不同離子對不銹鋼2)掃描電鏡和能譜分析結果表明,在Cl含點(diǎn)蝕的影響[J].電鍍與精飾,2010,32(7):10-13量較高時(shí),平均分布的02對C的排斥作用已81家興,蔣益明,吳瑋,等,含溶液中S0對36不銹鋼臨界點(diǎn)蝕溫度的影響[J].金屬學(xué)報,2006,42經(jīng)不足以阻止Cl在不銹鋼表面的吸附,此時(shí)(11):1187-1190SO2不能有效抑制Cl的腐蝕作用(編輯張向陽(yáng))Impact of So4 on Corrosion of 304 Stainless Steel in Cooling Water Containing ClQin Huimin, Li Hesheng, Xie Wenzhou, Yang Yu(Yanshan Branch, SINOPEC Beijing Research Institute of Chemical Industry, Beying 102500, China)Abstract The impact of SO4 on the corrosion of 304 stainless steel in cooling water containing CI is studied byelectrochemistry, scanning electron microscope( SEM)and energy dispersive spectrometry( EDS ) The results of dynamicpotential scanning show that the pitting corrosion can be effectively inhibited by $O4 in low Cl" solution, but the inhibition effectwill disappear in high CI- solution. The analysis by SEM and EDS indicate that the repel effect SO4 against CI" is not highenough to prevent the adsorption of Cl" on the surface of 304 stainless steel. The corrosion of Cl" can not be effectively inhibitedby SO4Keywords: cooling water, 304 stainless steel, pitting corrosion, so中國煤化工CNMHG