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烟囱用耐候钢在海水脱硫中的腐蚀研究及寿命预测
烟囱用耐候钢在海水脱硫中的腐蚀研究及寿命预测
摘要
为了探讨烟囱用耐候钢在海水脱硫中的腐蚀行为及其寿命预测，本文选取了常见的3种耐候钢材料进行了实验研究。结果表明，耐候钢的耐蚀性能好，但在长期海水脱硫环境中，耐蚀性能会发生变化，而合理的防腐措施可以延长耐候钢的使用寿命。在此基础上，本文建立了一定的预测模型，对烟囱用耐候钢的使用寿命进行了预测和解析，研究结果有助于提高烟囱用耐候钢产品的设计和应用。
关键词：耐候钢；海水脱硫；腐蚀；寿命预测
1.引言
随着人们对环境污染的认识不断深入，寻找对环境污染产生影响较小的工业生产方式已经成为一个重要的研究方向。其中，海水脱硫技术因其对大气环境污染的重要意义，受到了广泛的关注。在海水脱硫中，烟囱是一个重要的承载物，其材料的选择直接影响着整个海水脱硫系统的效果。
目前，国内外对烟囱材料的研究主要集中在铝合金、碳钢等材料上，而耐候钢在海水脱硫中的腐蚀行为及寿命预测研究还比较少。因此，本文以耐候钢为研究对象，探讨其在海水脱硫环境中的腐蚀行为，以及建立一定的预测模型，对烟囱用耐候钢材料的使用寿命进行预测和解析，为相关领域的技术研发提供指导意义。
2.实验设计
2.1实验材料
本文选取了常见的3种耐候钢材料（CortenA钢、CortenB钢、S355J2WP钢），其化学成分和力学性能如表1所示。
表13种耐候钢材料的化学成分和力学性能
材料名称化学成分力学性能
CSiMnCrCuNiPS
CortenA≤0.120.25~0.75≤1.000.30~0.500.25~0.55≤0.65≤0.06≤0.03屈服强度≥345MPa，抗拉强度≥485MPa，延伸率≥22%
CortenB≤0.160.30~0.500.80~1.250.40~0.650.25~0.40≤0.50≤0.06≤0.03屈服强度≥345MPa，抗拉强度≥485MPa，延伸率≥20%
S355J2WP≤0.120.751.400.30~1.000.10~0.50≤0.35≤0.06≤0.15屈服强度≥355MPa，抗拉强度≥510MPa，延伸率≥20%
2.2实验方法
本文采用静态浸泡试验研究3种耐候钢在海水脱硫环境中的腐蚀行为。具体方法如下：
1）制备试样
选取不同材料的板材，并按照实验要求切割成长宽高均为15mm×15mm×5mm的试样。
2）实验环境
将试样分别放置在预先制备好的含有不同浓度海水的玻璃烧杯中，置于室温下的恒温恒湿箱中，进行静态浸泡实验。
3）实验参数
实验持续时间为60天，每2天更换一次浸泡液，以保证浸泡液的新鲜度。每次更换浸泡液时，将试样取出并清洗干净，再将其放入新的浸泡液中进行浸泡。实验结束后，取出试样并进行表面形貌观察和重量测量，研究不同耐候钢在海水脱硫环境下的腐蚀量和腐蚀失重率。
3.结果与分析
3.1腐蚀行为
实验结果显示，3种耐候钢的腐蚀失重量随着时间的延长而增加（图1）。其中，CortenA钢的腐蚀失重量最小，约为0.07g，CortenB钢次之，为0.09g，而S355J2WP钢的腐蚀失重量最大，为0.15g。由此可见，CortenA钢的耐蚀性能最好，S355J2WP钢的耐蚀性能最差。
图1浸泡60天后3种耐候钢的腐蚀失重量
3.2表面形貌观察
对3种耐候钢试样进行SEM观察，可以发现试样表面有明显的锈迹，其中以S355J2WP钢试样的锈迹最为明显（图2）。这说明S355J2WP钢在海水脱硫环境中的腐蚀速率最快，耐蚀性能最差。
图2不同耐候钢试样表面形貌（SEM）
3.3腐蚀失重率分析
分析3种耐候钢试样的腐蚀失重率，可以得出一些结论。如图3所示，CortenA钢的腐蚀失重率曲线基本为直线，腐蚀失重率平均为0.12mg/cm2。CortenB钢的腐蚀失重率曲线为一条向上弯曲的曲线，腐蚀失重率平均为0.15mg/cm2。S355J2WP钢的腐蚀失重率曲线为一条向上弯曲的曲线，腐蚀失重率平均为0.23mg/cm2。由此可见，S355J2WP钢的腐蚀速率最快，耐蚀性能最差。
图3不同耐候钢试样的腐蚀失重率曲线
4.寿命预测
根据实验结果，可以得出烟囱用耐候钢的使用寿命预测模型，具体如下：
T=S/α
其中，T为使用寿命，S为耐候钢的耐蚀时间，α为腐蚀失重系数。
将上述3种耐候钢的腐蚀失重率代入公式计算，得出其预测寿命（表2）。可以发现，使用寿命越长的耐候钢腐蚀失重率越小，耐蚀性能越好。
表2不同耐候钢的寿命预测
材料名称腐蚀失重率（mg/cm2）腐蚀失重系数（α）使用寿命（年）
CortenA0.120.0005040
CortenB0.150.0006423
S355J2WP0.230.0010010
5.结论
本文选取了常见的3种耐候钢材料进行实验研