双相钢换热管局部腐蚀机理研究

采用SEM扫描电镜、光谱分析仪、X射线能谱分析仪、机械性能测试机及壁温分析等手段,从化学成分、金相组织、力学性能、介质腐蚀性和壁温等方面,对中国海洋石油国外某气田的海水冷却器UNSS31803换热管腐蚀穿孔机理进行了研究和分析。结果表明,UNSS31803管材产生局部腐蚀穿孔的主因是材料的化学成分缺少氮元素,引起两相比例失调以及管壁温度高于材料临界点蚀温度,使得材料整体耐蚀性能下降。另外,海水中的Zn2+等金属离子与OH-离子反应生成Zn(OH)2沉积在换热管内表面,抑制了材料表层钝化膜的形成,海水中的Cl-离子穿透换热管内表面的Fe(OH)2或Fe2O3·H2O保护层,与Fe2+不断反应生成FeCl2,以及吸附于腐蚀区域的S2-同母材中的Fe2+反应生成FeS等腐蚀物。此外,在固溶退火过程中,碳化物沿晶界处析出,使得管材产生贫铬现象,进一步加剧了这种腐蚀倾向,其综合作用的结果导致管材腐蚀穿孔。在海水环境下,使用UNSS31803材料,文中建议将金属壁温控制在30℃范围内。