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氯離子對不銹鋼的腐蝕

發布時間：2023-08-07 11:24:45         發布人：不銹鋼泵
氯離子對不銹鋼的腐蝕
    問題描述：對于奧氏體不銹鋼在氯離子環境下的腐蝕，各種權威的書籍均有嚴格的要求，氯離子含量要小于25ppm，否則就會發生應力腐蝕、孔蝕、晶間腐蝕。但是事實上在工程應用中我們有很多高濃度的氯離子含量的情況下在使用奧氏體不銹鋼，因些分析氯離子對不銹鋼的腐蝕，采取預防措施，延長使用壽命，或合理選材。
     內容：Cr和Ni 是不銹鋼獲得耐腐蝕性能主要的合金元素。Cr 和Ni 使不銹鋼在氧化性介質中生成一層十分致密的氧化膜,使不銹鋼鈍化,降低了不銹鋼在氧化性介質中的腐蝕速度,使不銹鋼的耐腐蝕性能提高。氯離子的活化作用對不銹鋼氧化膜的建立和破壞均起著重要作用，由于氯離子半徑小,穿透能力強,故它容易穿透氧化膜內極小的孔隙,到達金屬表面,并與金屬相互作用形成了可溶性化合物,使氧化膜的結構發生變化,金屬產生腐蝕。氯離子破壞氧化膜的根本原因是由于氯離子有很強的可被金屬吸附的能力,它們優先被金屬吸附,并從金屬表面把氧排掉。因為氧決定著金屬的鈍化狀態,氯離子和氧爭奪金屬表面上的吸附點,甚至可以取代吸附中的鈍化離子與金屬形成氯化物,氯化物與金屬表面的吸附并不穩定,形成了可溶性物質,這樣導致了腐蝕的加速。

    電化學方法研究不銹鋼鈍化狀態的結果表明,氯離子對金屬表面的活化作用只出現在一定的范圍內,存在著1 個特定的電位值,在此電位下,不銹鋼開始活化。這個電位便是膜的擊穿電位,擊穿電位越大,金屬的鈍態越穩定。因此,可以通過擊穿電位值來衡量不銹鋼鈍化狀態的穩定性以及在各種介質中的耐腐蝕能力。
不銹鋼的腐蝕失效分析：
    1、應力腐蝕失：不銹鋼在含有氧的氯離子的腐蝕介質環境產生應力腐蝕。應力腐蝕失效所占的比例高達45 %左右。常用的防護措施：合理選材,選用耐應力腐蝕材料主要有高純奧氏體鉻鎳鋼,高硅奧氏體鉻鎳鋼,高鉻鐵素體鋼和鐵素體—奧氏體雙相鋼。其中,以鐵素體—奧氏體雙相鋼的抗應力腐蝕能力最好。控制應力：裝配時,盡量減少應力集中,并使其與介質接觸部分具有最小的殘余應力，防止磕碰劃傷,嚴格遵守焊接工藝規范。嚴格遵守操作規程：嚴格控制原料成分、流速、介質溫度、壓力、pH 值等工藝指標。在工藝條件允許的范圍內添加緩蝕劑。鉻鎳不銹鋼在溶解有氧的氯化物中使用時,應把氧的質量分數降低到1. 0 ×10 - 6以下。實踐證明,在含有氯離子質量分數為500. 0 ×10 - 6的水中,只需加入質量分數為150. 0 ×10 - 6的硝酸鹽和質量分數為0. 5 ×10 - 6亞硫酸鈉混合物,就可以得到良好的效果。
    2、孔蝕失效及預防措施
    小孔腐蝕一般在靜止的介質中容易發生。蝕孔通常沿著重力方向或橫向方向發展,孔蝕一旦形成,即向深處自動加速。不銹鋼表面的氧化膜在含有氯離子的水溶液中便產生了溶解，結果在基底金屬上生成孔徑為20μm～30μm 小蝕坑,這些小蝕坑便是孔蝕核。只要介質中含有一定量的氯離子,便可能使蝕核發展成蝕孔。常見預防措施：在不銹鋼中加入鉬、氮、硅等元素或加入這些元素的同時提高鉻含量。降低氯離子在介質中的含量。加入緩蝕劑,增加鈍化膜的穩定性或有利于受損鈍化膜得以再鈍化。采用外加陰極電流保護,抑制孔蝕。
    3.點腐蝕：由于任何金屬材料都不同程度的存在非金屬夾雜物，這些非金屬化合物，在Cl離子的腐蝕作用下將很快形成坑點腐蝕，在閉塞電池的作用，坑外的Cl離子將向坑內遷移，而帶正電荷的坑內金屬離子將向坑外遷移。在不銹鋼材料中，加Mo的材料比不加Mo的材料在耐點腐蝕性能方面要好，Mo含量添加的越多，耐坑點腐蝕的性能越好。
    4.縫隙腐蝕
     縫隙腐蝕與坑點腐蝕機理一樣，是由于縫隙中存在閉塞電池的作用，導致Cl離子富集而出現的腐蝕現象。這類腐蝕一般發生在法蘭墊片、搭接縫、螺栓螺帽的縫隙，以及換熱管與管板孔的縫隙部位，縫隙腐蝕與縫隙中靜止溶液的濃縮有很大關系，一旦有了縫隙腐蝕環境，其誘導應力腐蝕的幾率是很高的。
 
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