金属材料抗氧化性及高温氢腐蚀探讨

2021年 1月 29日新闻中心相关知识金属材料5070

在高温下，金属与空气中的氧发生化学反应生成氧化物的过程称为高温氧化。金属抵抗高温氧化的能力称为抗氧化性。

金属的氧化过程属于化学腐蚀的范畴，所以和耐蚀性一样，评定金属材料的抗氧化性，可以用腐蚀速度或腐蚀速率来表示。根据GB/T 13303-1991《钢的抗氧化性能测定方法》的规定，钢铁材料的抗氧化性可分为五级，详见下表所示。

钢铁材料抗氧化性的级别

抗氧化性级别	氧化速度（g/mm²·h）	抗氧化性分类
1	＜0.1	完全抗氧化性
2	0.1~1.0	抗氧化性
3	1.0~3.0	次抗氧化性
4	3.0~10.0	弱抗氧化性
5	＞10.0	不抗氧化性

常用金属材料的抗氧化温度

若不计SO₂及其他高温下加剧钢氧化腐蚀的特殊因素，则各种钢在长时间运行下最高抗氧化温度见下表所示。

常用金属材料的抗氧化温度

金属材料	抗氧化温度（℃）
碳素钢	500
低合金及合金珠光体钢（与含Cr、Si量多少有关）	500~620
马氏体钢	5%~6%Cr＋Mo7%~10%Cr＋SiMo13%Cr	600800800
铁素体钢	17%Cr＋Si27%~30%Cr高Cr＋Al	850~9001100约1250
奥氏体钢	18%Cr~8%Ni25%Cr~12%Ni25%Cr~20%Ni＋Si	850~9001100~11501100~1150
高镍钢及合金	20%Cr~35%Ni15%Cr~60%Ni20%Cr~80%Ni	1000~10501100~11501100~1150

高温氢腐蚀

高温下氢原子可以向钢材内进行扩散，如果介质中的氢气分压越高，氢原子扩散越快。氢原子渗透到钢的内部在高温下将与钢中的碳发生化学反应而生成CH₄，致使钢材脱碳，这即为高温高压下的氢腐蚀。脱碳使钢的高温强度下降，CH₄在内部空穴中聚集可引起材料局部破裂，因此当介质中含有氢分子、且是高温高压的环境时要特别注意调节阀材质的选择，以确定阀门使用的稳定性和寿命。

数据来源：调节阀选型

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