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金属材料抗氧化性及高温氢腐蚀探讨

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在高温下,金属与空气中的氧发生化学反应生成氧化物的过程称为高温氧化。金属抵抗高温氧化的能力称为抗氧化性

金属的氧化过程属于化学腐蚀的范畴,所以和耐蚀性一样,评定金属材料的抗氧化性,可以用腐蚀速度或腐蚀速率来表示。根据GB/T 13303-1991《钢的抗氧化性能测定方法》的规定,钢铁材料的抗氧化性可分为五级,详见下表所示。

钢铁材料抗氧化性的级别

抗氧化性级别氧化速度(g/mm2·h)抗氧化性分类
1<0.1完全抗氧化性
20.1~1.0抗氧化性
31.0~3.0次抗氧化性
43.0~10.0弱抗氧化性
5>10.0不抗氧化性

常用金属材料的抗氧化温度

    若不计SO2及其他高温下加剧钢氧化腐蚀的特殊因素,则各种钢在长时间运行下最高抗氧化温度见下表所示。

 常用金属材料的抗氧化温度

金属材料抗氧化温度(℃)
碳素钢500
低合金及合金珠光体钢(与含Cr、Si量多少有关)500~620
马氏体钢5%~6%Cr+Mo7%~10%Cr+SiMo13%Cr600800800
铁素体钢17%Cr+Si27%~30%Cr高Cr+Al850~9001100约1250
奥氏体钢18%Cr~8%Ni25%Cr~12%Ni25%Cr~20%Ni+Si850~9001100~11501100~1150
高镍钢及合金20%Cr~35%Ni15%Cr~60%Ni20%Cr~80%Ni1000~10501100~11501100~1150

高温氢腐蚀

高温下氢原子可以向钢材内进行扩散,如果介质中的氢气分压越高,氢原子扩散越快。氢原子渗透到钢的内部在高温下将与钢中的碳发生化学反应而生成CH4,致使钢材脱碳,这即为高温高压下的氢腐蚀。脱碳使钢的高温强度下降,CH4在内部空穴中聚集可引起材料局部破裂,因此当介质中含有氢分子、且是高温高压的环境时要特别注意调节阀材质的选择,以确定阀门使用的稳定性和寿命。

数据来源:调节阀选型

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