Tin tức

Dữ liệu về khả năng chống ăn mòn của mặt bích đồng-niken phải được xem xét kết hợp với các loại hợp kim cụ thể (ví dụ: Cu-Ni 90/10, 70/30), loại môi trường ăn mòn, nồng độ, nhiệt độ và điều kiện ứng suất. Sau đây là dữ liệu đo được và các tài liệu tham khảo tiêu chuẩn công nghiệp dựa trên các điều kiện vận hành điển hình:
1. Dữ liệu về khả năng chống ăn mòn trong môi trường nước biển và phun muối
1. Tốc độ ăn mòn khi ngâm tĩnh trong nước biển
Hợp kim Cu-Ni 90/10: Trong dung dịch natri clorua 3,5% (mô phỏng nước biển), tốc độ ăn mòn ở 25°C là <0,005 mm/năm; trong nước biển chứa 200 ppm sunfua, tốc độ ăn mòn tăng lên 0,01–0,02 mm/năm (nguồn dữ liệu: thử nghiệm tiêu chuẩn ASTM G48).
Hợp kim Cu-Ni 70/30: Trong cùng điều kiện, tốc độ ăn mòn thấp hơn, với tốc độ ăn mòn tĩnh trong nước biển là <0,003 mm/năm ở 25°C và khả năng chống rỗ vượt trội so với hợp kim 90/10 (do hàm lượng niken cao hơn).
Để so sánh, thép không gỉ 316L có tốc độ ăn mòn khoảng 0,01–0,03 mm/năm trong nước biển tĩnh, nhưng dễ bị ăn mòn xói mòn trong nước biển chảy (tốc độ dòng chảy >3 m/s), trong khi hợp kim đồng-niken duy trì tốc độ ăn mòn là <0,05 mm/năm ngay cả ở tốc độ dòng chảy 5 m/s.
2. Ăn mòn phun muối trong khí quyển biển
Trong thử nghiệm phun muối NaCl 5% (tiêu chuẩn GB/T 10125, 35°C, phun liên tục), sau 1.000 giờ thử nghiệm, độ dày màng oxit bề mặt của hợp kim Cu-Ni 70/30 là <5 μm, and the weight loss rate was <0.1 gm², which outperforms carbon steel (weight 10–20 m²) ordinary brass5–10 m²).
II. Khả năng chống ăn mòn trong môi trường axit
1. Môi trường axit sulfuric loãng
Hợp kim Cu-Ni 90/10: Trong dung dịch axit sulfuric 10%, tốc độ ăn mòn ở 25°C là khoảng 0,1–0,2 mm/năm; khi nhiệt độ tăng lên 60°C, tốc độ ăn mòn tăng mạnh lên 0,5–1,0 mm/năm; khi nồng độ axit sulfuric vượt quá 20%, tốc độ ăn mòn vượt quá 1,5 mm/năm (nguồn dữ liệu: Thử nghiệm ăn mòn NACE TM0187).
Để so sánh: Hastelloy C-276 thể hiện tốc độ ăn mòn là <0,05 mm/năm trong axit sulfuric 10% ở 60°C, vượt trội hơn đáng kể so với hợp kim Cu-Ni.
2. Môi trường axit clohydric
Hợp kim đồng-niken thể hiện khả năng chống ăn mòn kém trong axit clohydric: ở axit clohydric 5% và 25°C, tốc độ ăn mòn của Cu-Ni 70/30 là khoảng 0,5–1,0 mm/năm và nguy cơ ăn mòn rỗ tăng lên khi nồng độ ion clorua tăng; khi nhiệt độ vượt quá 50°C, tốc độ ăn mòn có thể vượt quá 2,0 mm/năm, do đó, nó bị nghiêm cấm sử dụng trong đường ống môi trường axit clohydric.
III. Môi trường kiềm và môi trường đặc biệt
1. Dung dịch natri hydroxit (NaOH)
Trong dung dịch NaOH 10% ở 25°C, tốc độ ăn mòn của Cu-Ni 90/10 là <0,01 mm/năm, thể hiện khả năng kháng kiềm tuyệt vời; tuy nhiên, khi nồng độ vượt quá 30% hoặc nhiệt độ vượt quá 80°C, tốc độ ăn mòn tăng lên 0,1–0,2 mm/năm và có thể xảy ra hiện tượng nứt do ứng suất ăn mòn (SCC).
Để so sánh: Hợp kim titan không bị ăn mòn trong bất kỳ nồng độ dung dịch NaOH nào và phù hợp hơn với điều kiện kiềm mạnh.
2. Môi trường amoniac (NH₃)
Hợp kim đồng-niken thể hiện khả năng chống ăn mòn cực kỳ kém trong môi trường chứa amoniac: khi nồng độ amoniac vượt quá 50 ppm và nhiệt độ vượt quá 20°C, SCC có thể xảy ra ngay cả khi không có ứng suất. Một ví dụ điển hình là sự nứt vỡ của mặt bích đồng-niken trong các nhà máy tổng hợp amoniac trong vòng vài tháng (nguồn dữ liệu: Hướng dẫn ăn mòn ứng suất ASME BPVC Section VIII-3).
4. Dữ liệu về khả năng chống ăn mòn cục bộ
1. Thế rỗ (E_b)
Thông qua thử nghiệm phân cực thế năng động, thế rỗ của Cu-Ni 70/30 trong dung dịch NaCl 3,5% là khoảng +0,2V (so với SCE), cao hơn thép không gỉ 304 (-0,1V), nhưng thấp hơn thép không gỉ 316L (+0,3V), cho thấy khả năng chống ăn mòn rỗ của nó vượt trội hơn so với thép không gỉ thông thường. Tuy nhiên, trong môi trường chứa clorua, vẫn phải kiểm soát độ hoàn thiện bề mặt (độ nhám Ra < 1,6 μm có thể làm giảm nguy cơ ăn mòn rỗ).
2. Nhiệt độ tới hạn ăn mòn kẽ hở (CCT)
CCT của Cu-Ni 90/10 trong dung dịch NaCl 3,5% là khoảng 40°C, có nghĩa là khi nhiệt độ vượt quá 40°C và có các khe hở (chẳng hạn như trong khu vực tiếp xúc của gioăng mặt bích), ăn mòn kẽ hở có thể xảy ra, với tốc độ ăn mòn vượt quá 0,5 mm/năm; ngược lại, CCT của thép song công 2205 là >70°C, thể hiện khả năng chống ăn mòn kẽ hở vượt trội.
5. Dữ liệu về quá trình oxy hóa ở nhiệt độ cao và khả năng chống ăn mòn lâu dài
Ở 300°C trong không khí khô, tốc độ oxy hóa của Cu-Ni 70/30 là khoảng 0,02 mm/năm, với một lớp oxit hỗn hợp CuO-NiO dày đặc hình thành trên bề mặt; khi nhiệt độ tăng lên 400°C, tốc độ oxy hóa tăng lên 0,1 mm/năm và lớp oxit bắt đầu bong ra; so với thép không gỉ 310S (tốc độ oxy hóa ở 800°C là 0,05 mm/năm), khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao của hợp kim đồng-niken là không đủ đáng kể.
Ghi chú ứng dụng dữ liệu
Các yếu tố sai lệch dữ liệu: Tốc độ ăn mòn thực tế bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như tốc độ dòng chảy của môi trường, hàm lượng oxy hòa tan, vi sinh vật (ví dụ: vi khuẩn SRB) và ô nhiễm bề mặt. Ví dụ, trong nước biển chứa vi khuẩn giảm sunfat, tốc độ ăn mòn của hợp kim đồng-niken có thể tăng lên 2–3 lần.
Tài liệu tham khảo tiêu chuẩn: Dữ liệu trên dựa trên thử nghiệm tĩnh trong phòng thí nghiệm. Đối với các ứng dụng kỹ thuật, nên tiến hành đánh giá điều kiện vận hành động theo các tiêu chuẩn như NACE MR0175 (ngành dầu khí) và ASTM B151 (tiêu chuẩn hợp kim đồng-niken).
Khuyến nghị về biên độ an toàn: Trong nước biển và môi trường hơi axit, lượng ăn mòn thiết kế cho mặt bích đồng-niken thường là 0,5-1,0 mm (tính cho tuổi thọ 20 năm). Trong môi trường có thể có amoniac hoặc nhiệt độ cao, nên tránh sử dụng vật liệu đồng-niken.

Như dữ liệu cụ thể cho thấy, mặt bích đồng-niken hoạt động tuyệt vời trong nước biển, dung dịch muối trung tính và môi trường kiềm yếu. Tuy nhiên, chúng thể hiện những thiếu sót đáng kể về khả năng chống ăn mòn trong môi trường axit mạnh, amoniac và nhiệt độ cao. Khi chọn vật liệu, điều cần thiết là phải khớp chính xác các thông số quy trình với dữ liệu ăn mòn vật liệu.