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稀硝酸输送管道材料的腐蚀机理研究

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摘要

符号说明

第一章 绪论

1.1 不锈钢硝酸管道腐蚀现状分析及研究意义

1.1.1 不锈钢硝酸管道腐蚀的危害

1.1.2 不锈钢硝酸管道的腐蚀现状

1.2 国内外研究进展

1.2.1 不锈钢硝酸管道的腐蚀形态

1.2.2 不锈钢硝酸管道的腐蚀机理

1.2.3 不锈钢在硝酸中腐蚀的影响因素

1.2.4 不锈钢硝酸管道腐蚀的防腐措施

1.2.5 不锈钢硝酸管道腐蚀研究方法

1.3 本文研究的主要内容

第二章 304不锈钢硝酸管道腐蚀失效分析

2.1 试样的制备

2.2 试验方法

2.2.1 扫描电镜(SEM)分析

2.2.2 X射线能谱(EDS)分析

2.2.3 金相分析

2.3 试验结果分析

2.3.1 宏观形貌分析

2.3.2 微观形貌分析

2.3.3 X射线能谱分析

2.3.4 金相组织分析

2.4 本章小结

第三章 304不锈钢在硝酸中电化学试验研究

3.1 试验准备

3.1.1 试验材料

3.1.2 试验仪器

3.1.3 试验方案

3.1.4 试验过程

3.2 试验结果分析

3.2.1 动电位极化曲线分析

3.2.2 电化学阻抗谱分析

3.3 本章小结

第四章 304不锈钢在稀硝酸中浸泡试验研究

4.1 试验准备

4.1.1 试验材料

4.1.2 试验仪器

4.1.3 试验方案

4.1.4 试验过程

4.2 试验结果分析

4.2.1 浸泡腐蚀速率

4.2.2 光学显微镜分析

4.2.3 电化学阻抗谱分析

4.2.4 扫描电镜分析

4.2.5 X射线能谱分析

4.2.6 X射线衍射(XRD)分析

4.3 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 主要工作与结论

5.2 展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者及导师简介

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摘要

硝酸是一种强酸,氧化性极强。在实际生产过程中,由于硝酸的腐蚀性极强,304不锈钢管道常被腐蚀穿透造成硝酸泄漏,必须停车检修。硝酸管道发生腐蚀泄漏不仅会影响生产进度,而且管道换新和维修费用提高了整体生产成本。本文针对企业中的304硝酸管道所处的腐蚀环境,开展了浸泡试验和电化学试验研究,主要工作及结论如下:
  (1)用光学显微镜和扫描电镜对从腐蚀失效管道截取的样品进行宏观形貌、微观形貌、金相组织分析,分析表明:304不锈钢硝酸管道失效的主要原因一是焊缝热影响区冷却不当,造成晶粒粗大,耐蚀性下降。二是管内流动的硝酸介质对管内壁的冲刷造成了冲刷腐蚀沟。
  (2)针对304不锈钢硝酸管道的腐蚀环境,腐蚀介质选用不同浓度的硝酸,运用动电位极化曲线方法和电化学阻抗分析方法分别探究了硝酸浓度和温度对304不锈钢的腐蚀速率的影响。由极化曲线分析可知:随着硝酸浓度或者温度的升高,304不锈钢钝化区范围和电化学反应电阻逐渐减小,腐蚀电流密度增加,温度为80℃时,腐蚀电流密度受浓度影响最大,最大增幅为34μA/cm2。硝酸浓度为65%时,腐蚀电流密度受温度的影响最大,最大增幅为43.31μA/cm2。由电化学阻抗谱分析可知,随着硝酸浓度或者温度的升高,阻抗谱的双容抗弧半径、低频阻抗值和反应电阻均逐渐减小,腐蚀电流密度增加。304不锈钢不宜用在温度高于80℃、浓度大于65%的硝酸中。
  (3)开展了304不锈钢在浓度为65%硝酸中浸泡试验研究,分析了平均腐蚀速率、表面形貌以及腐蚀产物成分随时间的变化。结果表明:随着浸泡时间的延长,304不锈钢的平均腐蚀速率先增加,后趋于稳定,不同温度下腐蚀速率从大到小排列为:80℃>60℃>40℃。304不锈钢表面形成的腐蚀产物主要是Fe-Cr-Ni等金属化合物。依据EDS(Energy DispersiveSpectroscopy,X射线能谱分析)分析,Si元素的富集会使钝化膜更致密,能提高304不锈钢的耐蚀性。

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