随着国内外原油质量的劣化,炼化企业减压塔内材料的腐蚀影响蒸馏装置的安全运行。316L不锈钢是目前填料普遍采用的材质,但现场运行情况表明,316L不锈钢容易因发生点蚀而造成填料失效,从而影响了企业的安全生产。材质升级是改善填料耐蚀性能的重要方式。近几年,高氮不锈钢因其强度高、耐蚀性好而备受关注。研究表明,不锈钢固溶氮以后,其点蚀电位将有所提高,其正向移动程度受温度和Cl-浓度的影响。高氮钢耐点蚀性能的大小可以用耐点蚀当量(PRE)值来衡量,而氮元素对PRE值的影响最大。目前,关于高氮钢的研究更多地集中于理论基础、制造工艺、力学性能等方面,而有关耐蚀性方面的研究还很有限,对其开展进一步研究非常必要。 采用动电位极化曲线和高氮钢,电化学阻抗等方法,研究了Cr23Mo1N奥氏体不锈钢(HNSS)和316L不锈钢在含Cl-溶液中的耐点蚀性能,并通过循环极化方法研究了两种钢的点蚀敏感性,结合钝化膜的半导体性能分析了两种钢在含Cl-溶液中的耐点蚀机制。 试验材料采用自制Cr23Mo1N奥氏体不锈钢和普通316L不锈钢,其化学成分见表1。将材料加工成10mm×10mm的试样,背面点焊引出铜导线,用环氧树脂将试样封装在PVC管中,露出10mm×10mm工作面。用240~1500号耐水砂纸将试样打磨、抛光,分别用去离子水、无水乙醇、丙酮清洗,放入玻璃干燥器中干燥。 表1 Cr23Mo1N奥氏体不锈钢和316L不锈钢化学成分(质量分数,%) 元素 C Si Mn S P Ni Cr Mo N Fe HNSS 0.027 0.120 0.080 0.003 <0.003 0.004 22.80 1.080 1.00 余量 316L 0.023 0.635 1.110 0.003 0.025 10.70 16.50 2.050 - 余量 试验结果表明: (1)在含Cl-溶液中,Cr23Mo1N奥氏体不锈钢与316L不锈钢相比,高氮钢的自腐蚀电位更正,过钝化电位更高,维钝电流密度更小,钝化膜的平带电位和施主密度更低,钝化膜表现出更好的绝缘性,钝化膜再钝化能力更强,高氮钢的耐点蚀能力更强。 (2)循环极化曲线表明高氮钢的点蚀敏感性更小,钝化膜的自修复能力更强,耐蚀性能更加优越。 (3)试验数据表明,高氮钢有代替316L不锈钢作为减压塔填料使用的可能性,可有效延长填料的使用周期。