Q235鋼在熔融冰晶石中腐蝕行為研究.pdf

1、Q235鋼是一種在工業(yè)生產(chǎn)中最普遍的低碳鋼之一，廣泛地應(yīng)用于化工、冶金、建筑、機(jī)械等領(lǐng)域。在電解鋁行業(yè)中，Q235以其低廉的價(jià)格、優(yōu)異的焊接性能、易于獲取等特點(diǎn)，成為電解鋁電解槽、打殼錘頭、特殊工具等的首選材料。在電解槽中，工作環(huán)境溫度大約100℃～500℃，熔融冰晶石電解質(zhì)溫度高達(dá)950℃，Q235容易受到高溫冰晶石的腐蝕，從而使Q235材質(zhì)的工作失效，降低并且制約了其服役壽命。
　　當(dāng)今對(duì)于Q235的腐蝕機(jī)理已經(jīng)做了大量的研究

2、，但是在電解鋁行業(yè)中，對(duì)在電解鋁槽環(huán)境中Q235鋼的腐蝕機(jī)理研究的很少。目前，電解鋁行業(yè)產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，研究冰晶石對(duì)Q235的腐蝕機(jī)理對(duì)于電解鋁行業(yè)有著很重要的意義?？梢詾殡娊怃X行業(yè)材料的選擇、降低成本、提升鋁液質(zhì)量、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度作參考。本文通過對(duì)Q235鋼進(jìn)行預(yù)氧化處理，在Q235表面生成一層耐熔融冰晶石腐蝕的氧化層，提高Q235鋼耐高溫腐蝕性能。應(yīng)用XRD、SEM、EDS對(duì)氧化層的物相組織、形貌特征及化學(xué)成分進(jìn)行測(cè)試分析，并從熱力學(xué)、

3、動(dòng)力學(xué)方面詳細(xì)的研究其預(yù)氧化Q235鋼氧化層耐腐蝕性能，得出結(jié)論如下:
　　(1)Q235鋼經(jīng)550℃保溫30分鐘后，表面生成氧化層僅由Fe3O4和Fe2O3組成，不生成FeO。其氧化層的結(jié)構(gòu)由外向內(nèi)依次為Fe2O3、Fe3O4，F(xiàn)e2O3氧化層雖致密，但厚度較薄，與基體連接性能不好，易脫落。Fe3O4厚度均勻、分布規(guī)則、連續(xù)致密且與基體連接良好不易脫落。
　　(2) Q235鋼容易與高溫熔融冰晶石粘結(jié)，隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，

4、冰晶石粘著與鋼表面厚度增加，且不易剝離，而經(jīng)550℃預(yù)氧化處理Q235，很少粘電解質(zhì)。
　　(3)經(jīng)550℃預(yù)氧化處理Q235鋼，隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)其表層的Fe2O3溶解于冰晶石中，F(xiàn)e3O4具有反尖晶石結(jié)構(gòu)，由于其屬于立方晶系，具有出色的熱穩(wěn)定性。
　　(4) Q235鋼與預(yù)氧化Q235鋼在熔融冰晶石中保溫3小時(shí)后，Q235裸鋼的腐蝕失重率大于經(jīng)550℃預(yù)氧化處理過的Q235鋼。經(jīng)熱力學(xué)分析，Q235裸鋼在熔融冰晶石中，F(xiàn)

5、e會(huì)與冰晶石中的AlF3結(jié)合氧氣生成氟化鹽FeF3，熔點(diǎn)低，在1000℃易揮發(fā)，促進(jìn)了化學(xué)反應(yīng)4Fe+4AlF3+3O2=4FeF3+2Al2O3向右進(jìn)行，使得Q235裸鋼在熔融冰晶石中連續(xù)不斷被腐蝕。
　　(5)預(yù)氧化Q235鋼表面生成的Fe3O4氧化膜對(duì)Q235鋼在熔融冰晶石環(huán)境下的熱腐蝕有一定的保護(hù)作用，可以降低腐蝕速率，減輕熔鹽對(duì)基體的破壞并維持氧化膜的完整性。該方法可以為Q235鋼在電解鋁行業(yè)的應(yīng)用提供一種經(jīng)濟(jì)、易行的方