[发明专利]一种用于提高不锈钢耐硫化氢腐蚀的低温碳氮氧共渗处理剂

说明书

本发明为一种用于提高不锈钢耐硫化氢腐蚀的低温碳氮氧共渗处理剂，按重量百分比由如下成分组成：KCNO 1%~55%，NaCNO 1%~55%，K₂CO₃的8%~25%，Na₂CO₃8%~25%，Li₂CO₃3%~25%，NaOH 5%~15%，KOH 5%~15%，La(OH)₃0.1%~5%,K₂SO₄0.1%~2%,Na₂SO₄0.1%~2%。处理温度为390‑430℃,时间为30‑600分钟。本发明的处理剂处理后提高了不锈钢渗层厚度以及耐硫化氢腐蚀的性能。

技术领域

本发明涉及一种应用于不锈钢低温液体碳氮氧共渗处理的处理剂，不锈钢经过该处理剂低温处理后，材料的耐腐蚀性，特别是耐硫化氢环境下的腐蚀性极大提高。

背景技术

川渝地区气田是我国的特大型气田，储量在3000×10⁸ m³以上，已探明者约有67%是酸性气田，多数气田属高含硫气田，如四川的渡口河气田H₂S为17%(v)、CO₂为8%(v)，罗家寨气田H₂S为10.49%(v)、CO₂为10.41%(v)，铁山坡气田H₂S为13%(v)、CO₂为7%(v)，有机硫含量约为500 mg/m³，均远远超过了目前国内已开发气田的酸气浓度。而在燃气的采集及输送设备中，大量使用不锈钢零件。本发明通过低温碳氮氧处理后提高不锈钢，特别是奥氏体不锈钢在高酸性环境下的应用，对于提高关键零部件的耐蚀性和寿命、降低成本，都具有重要的作用，具有极为广阔的应用前景。

液体碳氮氧处理技术也称作软氮化工艺处理技术，利用氰酸根在活性物质的辅助下分解而产生的活性氮原子渗入工件，在工件表面形成铁的化合物层和扩散层，从而提高铁基材料的耐磨性、耐腐蚀性以及抗疲劳强度。因此液体软氮化处理已被广泛应用于生产实践中。

但是目前应用于不锈钢的液体软氮化处理技术存在以下缺点：普遍存在渗氮基盐适用温度较高，一般在520~650℃之间，不适合对不锈钢做低温处理。国外权威研究表明(DONG Hanshan. S-phase surface engineering of Fe-Cr,Co-Cr and Ni-Cr alloys[J]. International Materials Reviews，2013，55(2):65-98.)，对于不锈钢等耐蚀合金，处理温度高于450℃时，氮化层会析出CrN，导致材料的耐蚀性下降。

此外，液体软氮化处理技术中普遍使用尿素，尿素在分解过程中会产生大量的氨气，污染环境，对操作人员的身体造成伤害。例如专利申请号为201010188211.4的发明提供了一种用于液体氮化的氮化盐，按重量百分比由如下组分组成：CO(NH₂)₂ 30%~50%，Na₂CO₃10%~20%，K₂CO₃ 10%~20%，NaCl 20%~25%，K₂SO₃ 1%~3%，CeCO₃ 1%~3%，LiOH 5%~10%。其处理温度在580-650℃之间，其使用温度500-630℃，在此温度下处理不锈钢，材料的耐蚀性会下降。在使用过程中会产生大量的氨气，污染环境。