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金属抗腐蚀材料,相对非金属耐腐蚀材料而言,金属抗腐蚀材料主要有铁基合金(耐腐蚀不锈钢);镍基合金(Ni-Cr合金,Ni-Cr-Mo合金,Ni-Cu合金等);活性金属。
主要是哈氏合金以及Ni-Cu合金等,由于金属Ni本身是面心立方结构,晶体学上的稳定性使得它能够比Fe能够容纳更多的合金元素,如Cr,Mo,Al等,从而达到抵抗各种环境的能力;同时镍本身就具有一定的抗腐蚀能力,尤其是抗氯离子引起的应力腐蚀能力。在强还原性腐蚀环境,复杂的混合酸环境,含有卤素离子的溶液中,以哈氏合金为代表的镍基耐蚀合金相对铁基的不锈钢具有的优势。
提高金属或合金的热力学稳定性,即向原不耐蚀的金属或合金中加入热力学稳定性高的合金元素,使形成固溶体以及提高合金的电极电势,增强耐蚀性。如Cu中加Au,Ni中加入Cu、Cr等,即属此类。不过这种大量加入贵金属的办法,在工业结构材料的应用是有限的。
加入易钝化合金元素,如Cr、Ni、Mo等,可提高基体金属的耐蚀性。钢中加入适量的Cr,即可制得铬系不锈钢。实验证明,在不锈钢中,含Cr量一般应大于13%时才能起抗蚀作用,Cr含量越高,其耐蚀性越好。这类不锈钢在氧化介质中有很好的抗蚀性,但在非氧化性介质如衡硫酸和盐酸中,耐蚀性较差。这是因为非氧化性酸不易使合金生成氧化膜,同时对氧化膜还有溶解作用。
加入能促使合金表面生成致密的腐蚀产物保护膜的合金元素,是制取耐蚀合金的又一途径。例如,钢能耐大气腐蚀是由于其表面形成结构致密的化合物羟基氧化铁(FeOx·(OH)3-2x)的保护作用。钢中加入Cu与P或P与Cr均可促进这种保护膜的生成,由此可用Cu、P或P、Cr制成耐大气腐蚀的低合金钢。
耐蚀合金复合管是由两种不同金属材料构成,管层之间通过各种变形和连接技术形成紧密结合,使两种材料结合成一体而成的一种新型金属复合管材。其一般设计原则是:基层满足管道设计允许应力,复层抵抗腐蚀等。耐蚀合金复合管兼有基层和复层的所有优点,相对于整体合金管能有效降低成本,且在应力腐蚀开裂敏感性的氯化物和(或)酸性环境中有较好的安全性和可靠性。