Incoloy800和Incoloy840镍基不锈钢加热管腐蚀行为与防护方法研究

摘要

不锈钢具有很好的抗蠕变、耐高温、耐腐蚀性能,因此被广泛应用于加热管、海水冷却热交换器、蒸发器、酸性气体环境管道等设备中。特别是Incoloy800和Incoloy840两种镍基不锈钢,因其价格合理、具有良好的导热、耐高温、耐腐蚀性能,是目前市场上电热水器加热管的主要原材料。由于热水器加热管应用中长时间处于复杂的变温环境中,且不同地区水质差异较大,加热管腐蚀现象时有发生。加热管腐蚀轻则影响热水器的使用寿命,重则导致加热管爆管、漏电,引发触电危险。
　　 本文以Incoloy800和Incoloy840镍基不锈钢及由其制备的加热管为研究对象,利用电化学方法对腐蚀机理及影响因素进行了探索。采用电化学方法测定了两种镍基不锈钢在3.5％NaCl溶液中的点蚀电位与极化曲线,结果表明制备加热管的加工工艺显著降低了Incoloy840镍基不锈钢的点蚀电位,但对Incoloy800镍基不锈钢的点蚀电位影响甚微。两种镍基不锈钢加热管实验前后的SEM图片进一步证实Incoloy800加热管抗点蚀性能优于Incoloy840加热管。
　　 本文研究了两种镍基不锈钢的晶间腐蚀行为。由草酸浸蚀试样的SEM图、DL-EPR测试可知:Incoloy800加热管的抗晶间腐蚀性能优于Incoloy840加热管；制备加热管的加工工艺几乎没有改变Incoloy800镍基不锈钢的晶间腐蚀敏感性,但此过程增加了Incoloy840镍基不锈钢的晶间腐蚀敏感性。
　　 针对常用的添加缓蚀剂、介质处理等防腐手段会造成水质变化或影响加热过程而无法应用于电加热管的问题,本文重点研究了牺牲镁阳极、钝化处理和涂覆SiO2膜层三种防护方法。测试了加热管／Mg电偶对在不同阴阳极面积比、实验温度、NaCl浓度时,电偶电流密度随时间变化关系；分析了Mg阳极对加热管的保护作用。
　　 本文采用电化学方法测定了钝化处理、涂覆膜层前后试样的极化曲线,结果表明两种表面处理工艺均能提高加热管抗腐蚀性能；膜层SEM图片显示,膜层致密、均匀、无气泡；膜层XRD谱图显示此膜层为SiO2膜。

目录

文摘

英文文摘

Contents

第一章 绪论

1.1 合金元素在不锈钢中的作用

1.1.1 铬在不锈钢中的作用

1.1.2 镍在不锈钢中的作用

1.1.3 钛在不锈钢中的作用

1.1.4 锰在不锈钢中的作用

1.1.5 硅在不锈钢中的作用

1.2 不锈钢腐蚀

1.2.1 腐蚀的危害

1.2.2 腐蚀的分类

1.2.3 不锈钢腐蚀防护措施

1.3 本课题研究内容和意义

1.3.1 课题研究的内容

1.3.2 本课题研究的意义

第二章 镍基合金加热管的腐蚀分析

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 实验材料及其试剂

2.2.2 实验仪器

2.2.3 实验方法

2.3 结果与讨论

2.3.1 加热管加工工艺

2.3.2 点蚀分析

2.3.3 晶间腐蚀分析

2.3.4 加速腐蚀模拟实验

2.3.5 电偶腐蚀模拟实验分析

2.3.6 不锈钢加热管实际应用中的腐蚀考察

2.4 本章小结

第三章 镍基合金加热管的腐蚀控制

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 实验材料及其试剂

3.2.2 实验仪器

3.2.3 实验方法

3.3 结果与讨论

3.3.1 自腐蚀电位分析

3.3.2 电偶腐蚀分析

3.3.3 钝化处理效果分析

3.3.4 涂覆SiO2对不锈钢加热管抗腐蚀性能影响分析

3.4 本章小结

第四章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

导师和作者简介

硕士研究生学位论文答辩委员会决议书