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淮海測控-電磁流量計的金屬電極腐蝕鈍化膜的形成因素概述

來源:淮安淮海測控技術(shù)有限公司   2015年05月20日 07:58  
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電磁流量計不銹鋼電極的抗腐蝕性能,主要原因是由于表面覆蓋著一層極薄(約1nm 厚)致密的鈍化膜。這是這層鈍化膜隔離了腐蝕性流體介質(zhì),成為不銹鋼電極防護(hù)的基本屏障。

電磁流量計電極


電磁流量計測量過程中直接與測量介質(zhì)接觸的關(guān)鍵性元件就是電極,電磁流量計的電極有316L、鉭電極、哈氏電極等,可以適應(yīng)于測量不同的液體。對于不同的介質(zhì),我們有以下的表格加以說明:
電磁流量計電極材料選擇表

材料 適用 不適用
316L 生活用水、工業(yè)用水
原水井水、城市污水
部分酸、堿、鹽溶液
和316L材料化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)
哈氏合金B(yǎng) 鹽酸(濃度≤10%)
非氧化性酸
氫氧化鈉(濃度≤50%)
磷酸、有機(jī)酸
硝酸
哈氏合金C 混酸如鉻酸和硫酸的混合液
氧化鹽類
海水
鹽酸
鈦(Ti) 氯化鈉鹽類
鈉鹽、鉀鹽、銨鹽、次氯酸鹽
海水
濃度小于50%氫氧化鉀、氫氧化銨
氫氧化鋇溶液
鹽酸、硫酸
磷酸、氫氟酸、還原酸
鉭(Ta) 鹽酸(濃度≤40%)稀硫酸和濃硫酸
二氧化氯、氯化鐵、次氯酸、氯化鈉
硝酸(包括發(fā)煙硝酸)等氧化性酸
溫度低于80℃的王水
鹽酸、發(fā)煙硫酸
磷酸、氫氟酸等還原性酸
鉑銥合金 幾乎所有酸、堿、鹽溶液 王水
銨鹽


電磁流量計不銹鋼電極的抗腐蝕性能,主要原因是由于表面覆蓋著一層極薄(約1nm 厚)致密的鈍化膜。這是這層鈍化膜隔離了腐蝕性流體介質(zhì),成為不銹鋼電極防護(hù)的基本屏障。不銹鋼電極鈍化具有動態(tài)特征,不應(yīng)看作腐蝕*停止,而是形成擴(kuò)散的阻擋層,使陽極反應(yīng)速度大大降低。對不銹鋼電極,通常在有還原劑(如氯離子)情況下傾向于破壞鈍化膜,而在氧化劑(如空氣和水)存在時能保持或修復(fù)鈍化膜。不銹鋼電極放置于空氣和水中會形成氧化膜,但這種膜的保護(hù)性不夠完善,速度也很慢。

圖4 為不銹鋼電極用XPS(X-ray photoelectronspectroscopy)光電能譜設(shè)備進(jìn)行的表面化學(xué)分析量化圖。左圖是未經(jīng)工藝處理的電磁流量計電極表面向內(nèi)不同深度主要元素鉻(Cr)、氧(O)、鐵(Fe)的含量比率??梢钥吹?,在深度約1nm 位置鉻的含量約20%,即表示鈍化膜為貧鉻層。右圖為經(jīng)過機(jī)械研磨拋光或酸洗、化學(xué)拋光等工序進(jìn)行鈍化處理工藝措施,使鐵與鐵的氧化物比鉻與鉻的氧化物優(yōu)先溶解,去掉了貧鉻層,造成鉻在不銹鋼表面的富集,在深度約1nm 位置鉻的含量約達(dá)30%。這種富鉻鈍化膜的極化電位(SCE)可達(dá) 1.0V,接近貴金屬金、鉑的極化電位,因此,不銹鋼得以提高抗腐蝕的穩(wěn)定性。不同的鈍化處理方法也會影響膜的成分與結(jié)構(gòu),從而影響不銹性。如通過電化學(xué)改性處理,可使鈍化膜具有多層結(jié)構(gòu),在阻擋層形成CrO3 或Cr2O3,或形成玻璃態(tài)的氧化膜,使不銹鋼能發(fā)揮zui大的耐蝕性。

不銹鋼電極的耐腐蝕主要依靠表面鈍化膜,如果鈍化膜不完整或有缺陷,不銹鋼仍會被腐蝕,當(dāng)然仍然會出現(xiàn)流體噪聲。電極在加工成形、組裝及安裝標(biāo)記等過程中會帶來表面油污、鐵銹、非金屬臟物、低熔點金屬污染物、油漆、焊渣與飛濺物等,這些物質(zhì)影響了不銹鋼電極的表面質(zhì)量,破壞了其表面的氧化膜,降低了不繡鋼的抗全面腐蝕性能,也形成流體噪聲的產(chǎn)生,影響到電磁流量計測量的穩(wěn)定性。所以改善電極裝配前的工藝處理和存放、裝配的工藝方法,保護(hù)好鈍化膜是電磁流量計制造中重要技術(shù)之一。

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