氯离子腐蚀及不锈钢知识(精.选)
氯离子腐蚀不锈钢的原理
![氯离子腐蚀不锈钢的原理](https://img.taocdn.com/s3/m/cd1a3cc485868762caaedd3383c4bb4cf7ecb7e1.png)
氯离子腐蚀不锈钢的原理氯离子腐蚀不锈钢的原理是指在含氯环境中,氯离子与不锈钢表面发生作用,导致不锈钢产生腐蚀现象。
不锈钢在大气环境中具有较好的耐腐蚀性能,主要是因为不锈钢表面形成了一层致密的氧化铬膜,称为钝化膜。
然而,在氯离子的存在下,钝化膜容易被破坏,导致不锈钢发生腐蚀。
1.氯离子的吸附和浸润:氯离子具有较强的亲水性,容易吸附在不锈钢表面并浸润到钝化膜下。
氯离子吸附在表面会导致表面电位升高,从而破坏了钝化膜的稳定性。
2.氯离子的电化学反应:在氯离子存在的条件下,钝化膜中的铬离子会与氯离子发生反应,生成可溶性的铬氯络合物,从而破坏了钝化膜的连续性。
这个过程被称为局部腐蚀,即氯离子会形成一个微小的腐蚀细胞,在细胞中,不锈钢表面处于阳极,而钝化膜破坏的部分则处于阴极,形成阳极和阴极之间的电流。
3.氯离子的传输:氯离子可以通过水分子或气态状态传输到不锈钢表面,特别是在高温高湿的环境中,氯离子的迁移速度会增加,导致氯离子浓度在钝化膜下积累,进一步加剧了腐蚀。
除了以上几个方面,氯离子腐蚀不锈钢还受到以下因素的影响:1.氯离子浓度:氯离子浓度越高,腐蚀速度越快。
当氯离子浓度低于一定的临界值时,腐蚀基本不发生。
但一旦超过临界值,腐蚀速率会显著增加。
2.温度和湿度:高温高湿的环境会加速氯离子的传输和吸附,进而加速不锈钢的腐蚀。
3.氧气含量:氧气对于钝化膜的稳定性至关重要,充足的氧气可以帮助钝化膜修复和再生。
因此,氯离子腐蚀不锈钢更为显著的情况通常发生在氧气缺乏的环境中,如密封系统。
总的来说,氯离子通过吸附、浸润、电化学反应等行为,破坏不锈钢表面的钝化膜,进而导致不锈钢发生腐蚀。
要防止氯离子腐蚀不锈钢,可以通过以下途径进行控制:1.减少氯离子的接触:避免在含氯环境中使用不锈钢材料,或者使用防腐涂料、防护层等措施将不锈钢与氯离子隔离。
2.增加氧气供应:通过增加通气量、增加氧气浓度等方式,提高不锈钢表面氧气的含量,增强钝化膜的稳定性。
不锈钢材质耐氯离子腐蚀标准以及不锈钢鉴别知识
![不锈钢材质耐氯离子腐蚀标准以及不锈钢鉴别知识](https://img.taocdn.com/s3/m/91cf8fbccf84b9d529ea7acb.png)
不锈钢材质耐氯离子腐蚀标准参考关于不锈钢材质耐氯离子腐蚀标准可参照《火电厂循环水处理》一书第179页,明确约定:⑴、T304不锈钢氯离子含量为0-200mg/L⑵、T316不锈钢氯离子含量为<1000mg/L⑶、T317不锈钢氯离子含量为<5000mg/L选择影响因素除了上述的循环水中氯离子含量多少、水的温度和被冷却介质的温度外,还有循环冷却水的酸碱度,同样的氯离子含量,在酸性环境下腐蚀性增强,反之减弱.如316不锈钢材料,对于1.20×10I4(120 ppm,)氯离子含量的循环冷却水,在pH值为5时,不腐蚀的合适温度为:4o℃,在pH值为9时,不腐蚀的合适温度可以大于130℃202不锈钢相关资料:202不锈钢相当于我国的 1Cr18Mn8Ni5N,其中Cr前面的1是表示它的平均碳含量为0.1%(实际≤0。
12%).奥氏体不锈钢按其化学成分又分为铬镍系(美国为300系)奥氏体不锈钢和铬锰系(美国为200系)奥氏体不锈钢两个系列。
铬锰系(200系)奥氏体不锈钢实在铬镍系奥氏体不锈钢基础上,往钢中加入锰和(或)氮代替贵重金属镍元素而发展起来的,它的奥氏体元素,除锰之外还有氮,一般还有适量的镍(4%~6%)。
钢中锰起稳定奥氏体的作用。
由于氮强烈的形成并稳定奥氏体且起很好的固溶强化作用,提高了奥氏体不锈钢的强度,因此这个系列的不锈钢,适宜在承受较重负荷而耐蚀性要求不太高的设备和部件上使用.在200系列的不锈钢中,是用足够的锰和氮来代替镍,镍的含量越低,所需要加入的锰和氮就越高,形成100%的奥氏体结构,因此200系不锈钢具备奥氏体钢的无磁特性。
但由于抗晶间腐蚀和抗点腐蚀能力明显低于300系不锈钢,使用范围具有局限性。
四种不锈钢的鉴别方法①光谱:用高压电激发光谱枪(该仪器体积小,携带方便)打光谱可定性区分出钢的元素种类,以及含量的大致高低。
②化学试剂:有一种专门的试剂叫镍定性液,将其滴在不锈钢表面,通电后瞬间氧化,生成淡白色或浅黄色,说明该不锈钢不含镍;生成淡玫瑰红色且马上褪色变成深黄色,说明该不锈钢含镍在1%—2%左右;生成玫瑰红色且不褪色,说明该不锈钢含镍在4%以上,玫瑰红色越鲜艳说明含镍量越高。
氯离子腐蚀介绍资料
![氯离子腐蚀介绍资料](https://img.taocdn.com/s3/m/c92423205e0e7cd184254b35eefdc8d376ee143d.png)
氯离子腐蚀研究一:氯离子可破坏金属氧化膜保护层,形成点蚀或坑蚀。
对奥氏体不锈钢会出现晶间腐蚀。
曾碰到过这种问题,最后结论是没有解决办法,用别的材料成本太高效果也不见得很好没考虑,所以就正常用16MnR然后考虑点腐蚀余量。
除了衬胶,衬塑也可以呀,如果是管线,当然最好的办法还是选用钛材, 只是花钱多啊!对氯离子腐蚀,可以采用双相不锈钢。
二:这个与氯离子的浓度有关系和操作温度有关。
通常可以用碳钢,不如纯碱的盐水工段有不少设备就采用碳钢材料。
当然为了增加寿命可以采用内部涂漆、衬胶等。
有条件可以采用双相钢,钛材等。
而且钢材的抗拉强度不要太高,最便宜的还是内壁衬胶,也是一个不错的方法。
我们的盐酸罐就是这种方法。
当然其温度压力也有要求。
脱硫行业中会用一些254SMO, A16XN, SAF2507, 1.4529等,不重要的地方也可以衬胶我同意六楼的观点,我们买的泵基本上是2605三:氯离子一般都是海水里,所以要选耐海水腐蚀的钢种,通常的18-8型奥氏体不锈钢经验证,耐海水腐蚀并不好。
在海水环境下不锈钢的使用,孔蚀、间隙腐蚀的局部腐蚀有时发生。
对这些局部腐蚀的抑制,已知增加Cr和Mo,奥氏体系不锈钢和双相钢,特别是添加N是有效果的,美国研制的超级奥氏体不锈钢(牌号我记不清了),日本研制的高N奥氏体系不锈钢,因为316L,317L这类钢不抗海水腐蚀!以下钢种供参考:高强度耐海水腐蚀马氏体时效不锈钢00Cr16Ni6Mo3Cu1N高强度耐海水腐蚀不锈钢00Cr26Ni6Mo4CuTiAl耐海水不锈钢Yus270 (20Cr-18Ni-6Mo-0. 2N)管道中氯离子含量高是不是会对管道产生腐蚀,这个过程是怎样的是什么和什么发生反应?介绍的详细一点谢谢了不一定是酸性才腐蚀,这种问题我以前碰到过——氯离子的应力腐蚀开裂,一般不锈钢对Cl离子比较敏感。
建议用“不锈钢”、“ Cl离子”、“应力腐蚀”等关键词搜索获取更多资料,也可以寻找这方面的专著,讲述更清楚明白。
氯离子与不锈钢腐蚀
![氯离子与不锈钢腐蚀](https://img.taocdn.com/s3/m/ccd298d6581b6bd97e19ea1d.png)
氯离子与不锈钢腐蚀氯离子对不锈钢腐蚀的机理!氯离子腐蚀是一种金属晶粒间的腐蚀,表现为不锈钢的脆裂,而且电焊修补后,这中裂纹会沿着焊缝延伸。
根据我们公司的使用情况,设备使用了10年,水温度在70,85摄氏度时候,氯离子在100PPM左右,304的设备开始产生裂纹,最初在焊缝上最为突出,而316L的设备倒是还未出现问题。
但是按照规范奥氏体不锈钢设备氯离子的含量应该控制在25PPM。
从我们使用的情况看,cl-对304的腐蚀一般表现为应力腐蚀的特征,而且多数从焊缝的热影响区、煅件的本体等应力集中的区域开始出现腐蚀。
不锈钢耐腐蚀的机理是由于存在元素铬,铬在很多条件下能钝化从而使设备得以保护。
而以氯为代表的活性阴离子极易破坏钝化膜,在材料局部区域形成孔蚀核,最终形成蚀孔。
因而不锈钢最怕氯离子。
从资料看,什么样的不锈钢对氯离子都没有防腐蚀。
但是我们公司有一种产品的反应釜中包含双氧水,氯化钠,氢氧化钠。
但反应釜使用了好多年还没有出现腐蚀情况。
个人认为,碱性环境氯离子对材质腐蚀不是特别明显。
氯离子一般都是海水里,所以要选耐海水腐蚀的钢种,通常的18-8型奥氏体不锈钢经验证,耐海水腐蚀并不好。
在海水环境下不锈钢的使用,孔蚀、间隙腐蚀的局部腐蚀有时发生。
对这些局部腐蚀的抑制,已知增加Cr和Mo,奥氏体系不锈钢和双相钢,特别是添加N是有效果的,美国研制的超级奥氏体不锈钢(牌号我记不清了),日本研制的高N奥氏体系不锈钢,因为316L,317L这类钢不抗海水腐蚀~以下钢种供参考:高强度耐海水腐蚀马氏体时效不锈钢 00Cr16Ni6Mo3Cu1N高强度耐海水腐蚀不锈钢 00Cr26Ni6Mo4CuTiAl耐海水不锈钢Yus270(20Cr,18Ni,6Mo,0(2N)(2 ,3(6 ,海水因地域不同而多少有些差异,溶于海水的盐类浓度为3其中氯离子浓度为19000 ppm。
而自来水的氯离子浓度上限值为200 ppm,所以海水中氯离子浓度相当于自来水的lOO倍。
不锈钢材质耐氯离子腐蚀标准以及不锈钢鉴别知识
![不锈钢材质耐氯离子腐蚀标准以及不锈钢鉴别知识](https://img.taocdn.com/s3/m/35009003a417866fb84a8ea1.png)
不锈钢材质耐氯离子腐蚀标准参考关于不锈钢材质耐氯离子腐蚀标准可参照《火电厂循环水处理》一书第179页,明确约定:⑴、T304不锈钢氯离子含量为0-200mg/L⑵、T316不锈钢氯离子含量为<1000mg/L⑶、T317不锈钢氯离子含量为<5000mg/L选择影响因素除了上述的循环水中氯离子含量多少、水的温度和被冷却介质的温度外,还有循环冷却水的酸碱度,同样的氯离子含量,在酸性环境下腐蚀性增强,反之减弱。
如316不锈钢材料,对于1.20×10I4(120 ppm, )氯离子含量的循环冷却水,在pH值为5时,不腐蚀的合适温度为:4o℃,在pH值为9时,不腐蚀的合适温度可以大于130℃202不锈钢相关资料:202不锈钢相当于我国的 1Cr18Mn8Ni5N,其中Cr前面的1是表示它的平均碳含量为0.1%(实际≤0.12%)。
奥氏体不锈钢按其化学成分又分为铬镍系(美国为300系)奥氏体不锈钢和铬锰系(美国为200系)奥氏体不锈钢两个系列。
铬锰系(200系)奥氏体不锈钢实在铬镍系奥氏体不锈钢基础上,往钢中加入锰和(或)氮代替贵重金属镍元素而发展起来的,它的奥氏体元素,除锰之外还有氮,一般还有适量的镍(4%~6%)。
钢中锰起稳定奥氏体的作用。
由于氮强烈的形成并稳定奥氏体且起很好的固溶强化作用,提高了奥氏体不锈钢的强度,因此这个系列的不锈钢,适宜在承受较重负荷而耐蚀性要求不太高的设备和部件上使用。
在200系列的不锈钢中,是用足够的锰和氮来代替镍,镍的含量越低,所需要加入的锰和氮就越高,形成100%的奥氏体结构,因此200系不锈钢具备奥氏体钢的无磁特性。
但由于抗晶间腐蚀和抗点腐蚀能力明显低于300系不锈钢,使用范围具有局限性。
四种不锈钢的鉴别方法①光谱:用高压电激发光谱枪(该仪器体积小,携带方便)打光谱可定性区分出钢的元素种类,以及含量的大致高低。
②化学试剂:有一种专门的试剂叫镍定性液,将其滴在不锈钢表面,通电后瞬间氧化,生成淡白色或浅黄色,说明该不锈钢不含镍;生成淡玫瑰红色且马上褪色变成深黄色,说明该不锈钢含镍在1%—2%左右;生成玫瑰红色且不褪色,说明该不锈钢含镍在4%以上,玫瑰红色越鲜艳说明含镍量越高。
氯离子腐蚀不锈钢原理
![氯离子腐蚀不锈钢原理](https://img.taocdn.com/s3/m/4ff49f052f3f5727a5e9856a561252d381eb205d.png)
氯离子腐蚀不锈钢原理
氯离子腐蚀不锈钢的原理是由于氯离子具有强氧化性和侵蚀性。
在碱性或酸性环境中,氯离子能与不锈钢表面形成氯化物。
当氯离子存在于不锈钢表面时,会与金属表面的铁原子结合形成氯化铁,并释放出电子。
这个过程叫做氧化还原反应。
氯化铁会沉积到不锈钢表面,形成一层氯化铁膜,称为氯化物膜。
这层氯化物膜是不稳定的,容易形成微小的孔洞和裂纹。
这些孔洞和裂纹会导致环境中的水分和氧气进入不锈钢材料中,造成钢材表面的局部腐蚀和丧失抗腐蚀性能的能力。
氯化物膜的形成和破坏是一个动态平衡过程。
而当氯离子的浓度较高时,氯化物膜的形成速度会比破坏速度快,导致腐蚀发生。
此外,氯离子还可作为催化剂加速不锈钢表面的电化学反应,进一步促使腐蚀的发生。
这些电化学反应包括阳极溶解和阴极氧化反应,它们都会加速不锈钢表面的金属离子释放和金属腐蚀。
综上所述,氯离子腐蚀不锈钢的主要原理是氯化物膜的形成和破坏,以及氯离子在不锈钢表面的电化学反应。
这会导致不锈钢表面的腐蚀和丧失抗腐蚀性能的能力。
氯离子含量与不锈钢的选型
![氯离子含量与不锈钢的选型](https://img.taocdn.com/s3/m/9a2188ed29ea81c758f5f61fb7360b4c2e3f2a8c.png)
氯离子含量与不锈钢的选型
态。
而氯离子会破坏不锈钢钝化膜,使其失去保护作用,从而引起金属的腐蚀。
因此,在使用不锈钢材料时,需要注意其耐氯离子腐蚀性能。
根据304CL的含量标准,不同温度下氯离子的含量也有所不同。
例如,在25℃时,氯离子的含量应该控制在
100mg/L以下,而在100℃时,则应该控制在20mg/L以下。
根据不同氯离子含量的要求,可以选择不同的不锈钢材质。
例如,在氯离子浓度低于10ppm时,可以选择304或316不锈钢材质,而在氯离子浓度高于300ppm时,则需要选择Ti不锈钢材质。
需要注意的是,不同不锈钢材质的耐氯离子腐蚀标准也不同。
根据《火电厂循环水处理》一书的规定,T304不锈钢的氯离子含量应该控制在0-200mg/L以下,而T316不锈钢和
T317不锈钢则分别应该控制在<1000mg/L和<5000mg/L以下。
最后,需要特别注意的是,氯离子对不锈钢钝化膜的破坏是不可忽视的。
因此,在使用不锈钢材料时,需要严格控制氯离子的含量,以确保不锈钢材料的耐腐蚀性能。
氯离子腐蚀与不锈钢知识
![氯离子腐蚀与不锈钢知识](https://img.taocdn.com/s3/m/60cd0617905f804d2b160b4e767f5acfa1c7831e.png)
氯离子腐蚀与不锈钢知识氯离子腐蚀的概念氯离子腐蚀是一种由于氯离子引起的金属腐蚀过程。
可以通过氯化物离子与水分子的相互作用,使得金属表面产生氯化物和氢离子,而由氢离子引起的金属腐蚀也常常称为氢腐蚀。
氯离子腐蚀的原因氯离子对于不锈钢材料来说是一种非常危险的化学物质,其中的主要原因就是因为氯离子会阻止材料表面能够产生有效的氧化被膜。
在没有这种被膜保护的情况下,金属表面会被氧化,产生疲劳和断裂,加速材料的腐蚀和老化。
同时,在含氯环境下,氯离子也可以在不锈钢表面形成氯化钠晶体,这种晶体会引起不锈钢的应力腐蚀开裂,对不锈钢的结构强度带来很大的破坏。
氯离子腐蚀的防护措施不锈钢材料是一种能够在一定程度上抵抗氯离子腐蚀的耐腐蚀材料,但在某些情况下,对于氯离子的抗腐蚀能力也十分有限。
因此,在应用不锈钢材料时,需要采取一些必要的防护措施,以保证其良好的抗腐蚀能力。
1.海水中不要使用不锈钢材料。
海水中的氯离子和其他盐类等物质,会对不锈钢产生强烈的腐蚀作用,不锈钢会迅速失去其耐腐蚀性。
2.保持不锈钢表面的清洁。
在不锈钢表面附着的污物和其它杂质,会在一定程度上对不锈钢的氧化被膜产生破坏或污染,从而导致不锈钢的腐蚀。
3.降低环境中氯离子的含量。
可以通过在环境中添加一定的抑制剂,来降低氯离子的含量,从而减少对不锈钢的腐蚀。
不锈钢材料的类型1.铬钢:铬钢是在铁和铬的基础上加入其他元素制成的钢材,具有抗氧化、耐腐蚀、抗高温等特点。
但铬钢的强度和硬度较低,不能满足所有的使用要求。
2.不锈钢:不锈钢是一种将铬钢和镍钢等不同成分的钢材组合而成的合金钢材,具有很好的耐腐蚀、抗高温、防震、刚性等特点,适用于广泛的应用场合。
3.马氏体不锈钢:马氏体不锈钢是钢铁中的一种优良品种,具有高强度、高硬度、耐热、耐腐蚀、耐磨损等特点,质地坚硬,适用于机械制造业和造船业等领域。
氯离子腐蚀是一种十分危险的金属腐蚀过程,会严重影响不锈钢材料的使用寿命和性能。
氯离子腐蚀知识大全
![氯离子腐蚀知识大全](https://img.taocdn.com/s3/m/4b794065ce84b9d528ea81c758f5f61fb73628c1.png)
氯离子腐蚀知识大全1、普及下常规不锈钢用于哪些氯离子环境(1)T304不锈钢使用环境:氯离子含量为0-200mg/L(2)T316不锈钢使用环境:氯离子含量为<1000mg/L(3)T317不锈钢使用环境:氯离子含量为<5000mg/L液压试验应符合下列规定:液压试验应使用洁净水。
当对不锈钢、镍及镍合金管道,或对连有不锈钢、镍及镍合金管道或设备的管道进行试验时,水中氯离子含量不得超过25mg/L(25ppm)。
2、不锈钢、超级不锈钢和钛材所用氯离子环境下图为不锈钢、超级不锈钢和钛材所用氯离子环境。
红色为低ppm和低温环境,选用常规不锈钢304,绿色高温和高ppm环境,先用纯钛TA1。
从图表可以看出,耐氯离子腐蚀有个简易的排列:304<316L<904L<254SMO<纯钛3、双相钢耐氯离子腐蚀怎么样?有同学会问,双相钢耐氯离子腐蚀怎样?性能如何?下图为PRE耐腐蚀当量值,耐点腐蚀指数PRE(Pitting ResistanceEquivalent)数值反映的是材料的耐氯离子点腐蚀倾向。
从下图可以看出,双相钢2101、2304、2205、2507四个牌号耐腐蚀倾向均大于普通316L,有些材料和超级不锈钢相当。
如2507耐点腐蚀就媲美254SMO,2205与904L的耐氯离子点腐蚀腐蚀性能相当。
代入上面第2部分,很清楚可以看到他们排在什么位置。
上面G150腐蚀试验是奥托昆普发明的电化学临界点蚀温度的标准试验方法,临界点腐蚀温度如上:可以看出,G150结果与PRE数值结果类同。
4、超级不锈钢254SMO与316L耐氯离子腐蚀上面黑白图和蓝色图一样,是来自奥托昆普不同年份和版本的图示,可以看出:316L耐氯离子点腐蚀性能远低于254SMO,耐缝隙腐蚀结果同样。
如60度温度时候,316L仅耐200ppm不到,904L耐8500ppm,254SMO耐15000ppm 氯离子。
数值大家可以按图索骥。
最新氯离子对不锈钢的腐蚀
![最新氯离子对不锈钢的腐蚀](https://img.taocdn.com/s3/m/c309592a767f5acfa1c7cd81.png)
氯离子对不锈钢的腐蚀问题描述:对于奥氏体不锈钢在氯离子环境下的腐蚀,各种权威的书籍均有严格的要求,氯离子含量要小于25ppm,否则就会发生应力腐蚀、孔蚀、晶间腐蚀。
但是事实上在工程应用中我们有很多高浓度的氯离子含量的情况下在使用奥氏体不锈钢,因些分析氯离子对不锈钢的腐蚀,采取预防措施,延长使用寿命,或合理选材。
不锈钢的腐蚀失效分析:1、应力腐蚀失:不锈钢在含有氧的氯离子的腐蚀介质环境产生应力腐蚀。
应力腐蚀失效所占的比例高达45 %左右。
常用的防护措施:合理选材,选用耐应力腐蚀材料主要有高纯奥氏体铬镍钢,高硅奥氏体铬镍钢,高铬铁素体钢和铁素体—奥氏体双相钢。
其中,以铁素体—奥氏体双相钢的抗应力腐蚀能力最好。
控制应力:装配时,尽量减少应力集中,并使其与介质接触部分具有最小的残余应力,防止磕碰划伤,严格遵守焊接工艺规范。
严格遵守操作规程:严格控制原料成分、流速、介质温度、压力、pH 值等工艺指标。
在工艺条件允许的范围内添加缓蚀剂。
铬镍不锈钢在溶解有氧的氯化物中使用时,应把氧的质量分数降低到1. 0 ×10 - 6 以下。
实践证明,在含有氯离子质量分数为500. 0 ×10 - 6的水中,只需加入质量分数为150. 0 ×10 - 6的硝酸盐和质量分数为0. 5 ×10 - 6亚硫酸钠混合物,就可以得到良好的效果。
2、孔蚀失效及预防措施小孔腐蚀一般在静止的介质中容易发生。
蚀孔通常沿着重力方向或横向方向发展,孔蚀一旦形成,即向深处自动加速。
,不锈钢表面的氧化膜在含有氯离子的水溶液中便产生了溶解,结果在基底金属上生成孔径为20μm~30μm小蚀坑这些小蚀坑便是孔蚀核。
只要介质中含有一定量的氯离子,便可能使蚀核发展成蚀孔。
常见预防措施:在不锈钢中加入钼、氮、硅等元素或加入这些元素的同时提高铬含量。
降低氯离子在介质中的含量。
加入缓蚀剂,增加钝化膜的稳定性或有利于受损钝化膜得以再钝化。
氯离子对不锈钢的腐蚀
![氯离子对不锈钢的腐蚀](https://img.taocdn.com/s3/m/72a10f369ec3d5bbfc0a7490.png)
氯离子对不锈钢有多种腐蚀1对钝化膜破坏目前有儿种理论,比较权威:1>成相膜理论:C1-半径小,穿透能力强,容易穿透氧化膜内极小孔隙,到达金属表面,并及金属相互作用形成了可溶性化合物,使氧化膜结构发生变化。
2〉吸附理论:C1-有很强可被金属吸附能力,优先被金属吸附,并从金属表面把氧排掉,氯离子和氧离子争夺金属表面上吸附点,甚至可以取代吸附中钝化离子及金属形成氯化物,氯化物及金属表面吸附并不稳定,形成了可溶性物质,这样导致了腐蚀加速2孔蚀(点蚀)孔蚀失效机理在压力容器表面局部地区,出现向深处腐蚀小孔,其余地区不腐蚀或腐蚀轻微,这种腐蚀形态称为小孔腐蚀(也称点蚀)。
点蚀一般在静止介质中容易发生。
具有自钝化特性金属在含有氯离子介质中,经常发生孔蚀。
蚀孔通常沿着重力方向或横向方向发展,孔蚀一旦形成,具有深挖动力,即向深处自动加速。
含有氯离子水溶液中,不锈钢表面氧化膜便产生了溶解,其原因是由于氯离子能优先有选择地吸附在氧化膜上,把氧原子排掉,然后和氧化膜中阳离子结合成可溶性氯化物,结果在基底金属上生成孔径为20 U m〜30 U m小蚀坑,这些小蚀坑便是孔蚀核。
在外加阳极极化条件下,只要介质中含有一定量氯离子,便可能使蚀核发展成蚀孔。
在自然条件下腐蚀,含氯离子介质中含有氧或阳离子氧或阳离子氧化剂时,能促使蚀核长大成蚀孔。
氧化剂能促进阳极极化过程,使金属腐蚀电位上升至孔蚀临界电位以上。
蚀孔内金属表面处于活化状态,电位较负,蚀孔外金属表面处于钝化状态,电位较正,于是孔内和孔外构成一个活态------- 钝态微电偶腐蚀电池,电池具有大阴极小阳极面积比结构,阳极电流密度很大,蚀孔加深很快,孔外金属表面同时受到阴极保护,可继续维持钝化状态。
孔内主要发生阳极溶解:Fe fFe2 + + 2e ,Cr -*Cr3 + + 3e , Ni fNi2 + + 2e o 介质呈中性或弱碱性时,孔外主要反应为:02 + H20 + 2e -20H-。
氯离子对不锈钢的腐蚀和腐蚀失效分析
![氯离子对不锈钢的腐蚀和腐蚀失效分析](https://img.taocdn.com/s3/m/e7d403ce70fe910ef12d2af90242a8956aecaa58.png)
氯离子对不锈钢的腐蚀和腐蚀失效分析引言:不锈钢以其优良的防腐性能被广泛应用于工业和日常生活领域。
然而,长期受到氯离子的侵蚀会导致不锈钢的腐蚀和腐蚀失效,从而影响其使用寿命和性能。
因此,深入研究氯离子对不锈钢的腐蚀机理和腐蚀失效分析对于提高不锈钢的抗腐蚀性能具有重要意义。
腐蚀机理:腐蚀失效分析:氯离子对不锈钢的腐蚀失效表现主要包括晶间腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂和均匀腐蚀。
晶间腐蚀是指在晶界处发生的腐蚀现象,由于晶界处氧化膜的缺陷,氯离子容易通过晶界进入金属基体,造成腐蚀。
点蚀是指在不锈钢表面形成局部的腐蚀坑,氯离子在这些局部缺陷处聚集形成小氯离子电池,导致具有负电荷的金属离子从中析出,从而形成小坑。
应力腐蚀开裂是指在受到应力作用的环境中,金属在存在氯离子的条件下发生腐蚀引起的开裂现象。
均匀腐蚀是不锈钢表面整体被氯离子侵蚀,形成均匀的腐蚀。
腐蚀防护措施:为了减少不锈钢的腐蚀和腐蚀失效,可以采取一系列的腐蚀防护措施:1.选择合适的钢种:合适的不锈钢钢种具有较高的耐腐蚀性能,可以更好地抵御氯离子的侵蚀。
2.表面处理:通过表面处理提高不锈钢的表面质量,增强其耐腐蚀性能。
如机械抛光、喷砂、酸洗等。
3.添加合适的合金元素:添加合适的合金元素,如钼、铬等,可以提高不锈钢的抗氯离子腐蚀性能。
4.制备氧化膜:在不锈钢表面形成致密的氧化膜,可以防止氯离子的进一步渗透。
5.控制环境中氯离子的浓度:控制环境中氯离子的浓度,降低氯离子对不锈钢的侵蚀程度。
结论:氯离子对不锈钢的腐蚀和腐蚀失效是由于氯离子穿透氧化膜与金属基体发生化学反应,导致不锈钢的电子流失和腐蚀加速。
腐蚀失效包括晶界腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂和均匀腐蚀。
为了提高不锈钢的抗腐蚀性能,可以采取选择合适钢种、表面处理、添加合金元素、制备氧化膜和控制环境中氯离子浓度等腐蚀防护措施。
深入研究氯离子对不锈钢腐蚀的机理和腐蚀失效分析,对于提高不锈钢的抗腐蚀性能具有重要意义。
不锈钢材质耐氯离子腐蚀标准以及不锈钢鉴别知识
![不锈钢材质耐氯离子腐蚀标准以及不锈钢鉴别知识](https://img.taocdn.com/s3/m/6a5b8b0503d8ce2f006623df.png)
不锈钢材质耐氯离子腐蚀标准参考关于不锈钢材质耐氯离子腐蚀标准可参照《火电厂循环水处理》一书第179页,明确约定:⑴、T304不锈钢氯离子含量为0-200mg/L⑵、T316不锈钢氯离子含量为<1000mg/L⑶、T317不锈钢氯离子含量为<5000mg/L选择影响因素除了上述的循环水中氯离子含量多少、水的温度和被冷却介质的温度外,还有循环冷却水的酸碱度,同样的氯离子含量,在酸性环境下腐蚀性增强,反之减弱。
如316不锈钢材料,对于1.20×10I4(120 ppm, )氯离子含量的循环冷却水,在pH值为5时,不腐蚀的合适温度为:4o℃,在pH值为9时,不腐蚀的合适温度可以大于130℃202不锈钢相关资料:202不锈钢相当于我国的 1Cr18Mn8Ni5N,其中Cr前面的1是表示它的平均碳含量为0.1%(实际≤0.12%)。
奥氏体不锈钢按其化学成分又分为铬镍系(美国为300系)奥氏体不锈钢和铬锰系(美国为200系)奥氏体不锈钢两个系列。
铬锰系(200系)奥氏体不锈钢实在铬镍系奥氏体不锈钢基础上,往钢中加入锰和(或)氮代替贵重金属镍元素而发展起来的,它的奥氏体元素,除锰之外还有氮,一般还有适量的镍(4%~6%)。
钢中锰起稳定奥氏体的作用。
由于氮强烈的形成并稳定奥氏体且起很好的固溶强化作用,提高了奥氏体不锈钢的强度,因此这个系列的不锈钢,适宜在承受较重负荷而耐蚀性要求不太高的设备和部件上使用。
在200系列的不锈钢中,是用足够的锰和氮来代替镍,镍的含量越低,所需要加入的锰和氮就越高,形成100%的奥氏体结构,因此200系不锈钢具备奥氏体钢的无磁特性。
但由于抗晶间腐蚀和抗点腐蚀能力明显低于300系不锈钢,使用范围具有局限性。
四种不锈钢的鉴别方法①光谱:用高压电激发光谱枪(该仪器体积小,携带方便)打光谱可定性区分出钢的元素种类,以及含量的大致高低。
②化学试剂:有一种专门的试剂叫镍定性液,将其滴在不锈钢表面,通电后瞬间氧化,生成淡白色或浅黄色,说明该不锈钢不含镍;生成淡玫瑰红色且马上褪色变成深黄色,说明该不锈钢含镍在1%—2%左右;生成玫瑰红色且不褪色,说明该不锈钢含镍在4%以上,玫瑰红色越鲜艳说明含镍量越高。
不锈钢 氯离子腐蚀 点蚀 时间
![不锈钢 氯离子腐蚀 点蚀 时间](https://img.taocdn.com/s3/m/d68f1a5c974bcf84b9d528ea81c758f5f71f2956.png)
不锈钢氯离子腐蚀点蚀时间
摘要:
一、不锈钢的概述
二、氯离子腐蚀的影响
三、点蚀现象及其产生原因
四、不锈钢腐蚀的时间因素
正文:
不锈钢是一种合金材料,由于其良好的抗腐蚀性能,被广泛应用于各个领域。
然而,不锈钢在特定环境下也会受到氯离子腐蚀的影响,导致其失去原有的性能。
氯离子腐蚀是一种常见的电化学腐蚀现象。
当不锈钢表面存在氯离子时,会与不锈钢中的金属元素发生反应,形成氯氧化物,从而导致不锈钢的局部腐蚀。
这种腐蚀现象被称为点蚀。
点蚀会使不锈钢表面形成凹坑,严重时会穿透不锈钢的表面,导致内部金属暴露,从而降低不锈钢的抗腐蚀性能。
点蚀现象的产生原因主要包括:不锈钢成分不纯、表面存在缺陷、氯离子浓度较高以及环境温度和湿度等因素。
其中,不锈钢成分中的杂质元素和表面缺陷会降低不锈钢的抗腐蚀性能,使得氯离子更容易与其发生反应。
此外,氯离子浓度越高,不锈钢的腐蚀速度越快。
环境温度和湿度也会影响氯离子腐蚀的速率。
不锈钢腐蚀的时间因素主要体现在不锈钢腐蚀的速度和腐蚀程度。
腐蚀速度受氯离子浓度、环境温度和湿度等因素影响,而腐蚀程度则与不锈钢的使用
时间和使用环境有关。
在不锈钢的使用过程中,随着腐蚀的进行,不锈钢的厚度会逐渐减小,导致其承载能力降低。
因此,掌握不锈钢腐蚀的时间因素对于不锈钢制品的设计和使用具有重要意义。
总之,不锈钢在受到氯离子腐蚀时,会产生点蚀现象,导致其失去原有的性能。
氯离子对不锈钢腐蚀原理知识讲解
![氯离子对不锈钢腐蚀原理知识讲解](https://img.taocdn.com/s3/m/448bd47e50e2524de4187e3c.png)
氯离子对不锈钢腐蚀原理氯离子对不锈钢有多种腐蚀1.对钝化膜的破坏目前有几种理论,比较权威:①成相膜理论:Cl-半径小,穿透能力强,容易穿透氧化膜内极小的孔隙,到达金属表面,并与金属相互作用形成了可溶性的化合物,使氧化膜的结构发生变化。
②吸附理论:Cl-有很强的可被金属吸附的能力,优先被金属吸附,并从金属表面把氧排掉,氯离子和氧子争夺金属表面上的吸附点,甚至可以取代吸附中的钝化离子与金属形成氯化物,氯化物与金属表面的吸附并不稳定,形成了可溶性物质,这样导致了腐蚀的加速。
2.孔蚀(点蚀)孔蚀失效机理在压力容器表面的局部地区,出现向深处腐蚀的小孔,其余地区不腐蚀或腐蚀轻微,这种腐蚀形态称为小孔腐蚀(也称点蚀)。
点蚀一般在静止的介质中容易发生。
具有自钝化特性的金属在含有氯离子的介质中, 经常发生孔蚀。
蚀孔通常沿着重力方向或横向方向发展,孔蚀一旦形成,具有深挖的动力,即向深处自动加速。
含有氯离子的水溶液中,不锈钢表面的氧化膜便产生了溶解,其原因是由于氯离子能优先有选择地吸附在氧化膜上,把氧原子排掉,然后和氧化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物,结果在基底金属上生成孔径为20μm ~30μm小蚀坑,这些小蚀坑便是孔蚀核。
在外加阳极极化条件下,只要介质中含有一定量的氯离子,便可能使蚀核发展成蚀孔。
在自然条件下的腐蚀,含氯离子的介质中含有氧或阳离子氧或阳离子氧化剂时,能促使蚀核长大成蚀孔。
氧化剂能促进阳极极化过程,使金属的腐蚀电位上升至孔蚀临界电位以上。
蚀孔内的金属表面处于活化状态电位较负,蚀孔外的金属表面处于钝化状态,电位较正,于是孔内和孔外构成一个活态———钝态微电偶腐蚀电池,电池具有大阴极小阳极面积比结构,阳极电流密度很大,蚀孔加深很快,孔外金属表面同时受到阴极保护,可继续维持钝化状态。
孔内主要发生阳极溶解: Fe →Fe2+ + 2e , Cr →Cr3 + + 3e , Ni →Ni2 + + 2e。
介质呈中性或弱碱性时,孔外的主要反应为: O2 + H2O + 2e →2OH-。
氯离子对不锈钢腐蚀原理知识讲解
![氯离子对不锈钢腐蚀原理知识讲解](https://img.taocdn.com/s3/m/448bd47e50e2524de4187e3c.png)
氯离子对不锈钢腐蚀原理氯离子对不锈钢有多种腐蚀1.对钝化膜的破坏目前有几种理论,比较权威:①成相膜理论:Cl-半径小,穿透能力强,容易穿透氧化膜内极小的孔隙,到达金属表面,并与金属相互作用形成了可溶性的化合物,使氧化膜的结构发生变化。
②吸附理论:Cl-有很强的可被金属吸附的能力,优先被金属吸附,并从金属表面把氧排掉,氯离子和氧子争夺金属表面上的吸附点,甚至可以取代吸附中的钝化离子与金属形成氯化物,氯化物与金属表面的吸附并不稳定,形成了可溶性物质,这样导致了腐蚀的加速。
2.孔蚀(点蚀)孔蚀失效机理在压力容器表面的局部地区,出现向深处腐蚀的小孔,其余地区不腐蚀或腐蚀轻微,这种腐蚀形态称为小孔腐蚀(也称点蚀)。
点蚀一般在静止的介质中容易发生。
具有自钝化特性的金属在含有氯离子的介质中, 经常发生孔蚀。
蚀孔通常沿着重力方向或横向方向发展,孔蚀一旦形成,具有深挖的动力,即向深处自动加速。
含有氯离子的水溶液中,不锈钢表面的氧化膜便产生了溶解,其原因是由于氯离子能优先有选择地吸附在氧化膜上,把氧原子排掉,然后和氧化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物,结果在基底金属上生成孔径为20μm ~30μm小蚀坑,这些小蚀坑便是孔蚀核。
在外加阳极极化条件下,只要介质中含有一定量的氯离子,便可能使蚀核发展成蚀孔。
在自然条件下的腐蚀,含氯离子的介质中含有氧或阳离子氧或阳离子氧化剂时,能促使蚀核长大成蚀孔。
氧化剂能促进阳极极化过程,使金属的腐蚀电位上升至孔蚀临界电位以上。
蚀孔内的金属表面处于活化状态电位较负,蚀孔外的金属表面处于钝化状态,电位较正,于是孔内和孔外构成一个活态———钝态微电偶腐蚀电池,电池具有大阴极小阳极面积比结构,阳极电流密度很大,蚀孔加深很快,孔外金属表面同时受到阴极保护,可继续维持钝化状态。
孔内主要发生阳极溶解: Fe →Fe2+ + 2e , Cr →Cr3 + + 3e , Ni →Ni2 + + 2e。
介质呈中性或弱碱性时,孔外的主要反应为: O2 + H2O + 2e →2OH-。
氯离子腐蚀不锈钢原理
![氯离子腐蚀不锈钢原理](https://img.taocdn.com/s3/m/f8ae3cbdaff8941ea76e58fafab069dc502247bd.png)
氯离子腐蚀不锈钢原理
氯离子腐蚀不锈钢是由于氯离子具有强氧化性和强电化学活性。
不锈钢中的铬元素形成一层致密的铬氧化物膜(铬酸盐)作为钝化层,防止钢材被进一步氧化。
然而,氯离子可以使钢材表面的钝化层破坏,导致不锈钢变得容易腐蚀。
氯离子可以通过以下方式破坏钝化层:
1. 氯离子与钢材表面的钢离子结合形成氯化物,使钢离子离开钝化层,导致钝化层破坏。
2. 氯离子与钢离子结合形成溶解性氯化物,溶解度远高于钝化层中的铬氧化物,导致氯化物进一步侵蚀钝化层。
3. 氯离子与钢材中的钛、铌等金属元素反应,形成溶解性氯化物,使钢材表面失去保护。
一旦钝化层被破坏,不锈钢表面容易形成局部腐蚀,如点蚀、晶间腐蚀等。
氯离子也可以与水形成氯离子离子对,使腐蚀反应得以继续进行。
因此,在含有氯离子的环境中,不锈钢容易受到腐蚀破坏。
为了防止氯离子腐蚀不锈钢,可以采取以下措施:
1. 避免不锈钢与含有氯离子的介质接触,如避免海水、含氯洗涤剂等的使用。
2. 选择高耐蚀性的不锈钢材料,添加更多的合金元素来提高不锈钢的耐蚀性能。
3. 进行防腐处理,如电镀、涂层等,增加钢材表面的保护层。
4. 定期清洁和维护不锈钢,避免积累氯化物和其他腐蚀物质。
综上所述,氯离子腐蚀不锈钢的原理是由于氯离子破坏钢材表
面的钝化层,导致不锈钢容易受到腐蚀破坏。
为了防止氯离子腐蚀,可以采取适当的措施来保护不锈钢材料。
氯离子对不锈钢的腐蚀性
![氯离子对不锈钢的腐蚀性](https://img.taocdn.com/s3/m/3f96dd4df4335a8102d276a20029bd64783e62b4.png)
氯离子对不锈钢的腐蚀性
不锈钢又称耐蚀钢,是一种耐腐蚀性钢材,其特性是钢材表面产生能抵抗氧化的色泽层。
氯离子是一种极其强烈的氧化剂,其对耐蚀钢的腐蚀性十分明显。
一般来说,纯的不锈钢体系中,受氯离子影响的表面可以被视为无机氧化膜,这种氧化膜具有较强的抗腐蚪能力,能够有效地抵抗氯离子的进一步腐蚀。
由于抗蚀层具有良好的电性能,氯离子被电聚焦于缺陷区,从而加速缺陷区的腐蚀。
此外,随着氯离子浓度的升高,可以提高不锈钢表面结构的溶解能力。
根据大气化学研究,在温水中,随着氯离子的浓度的提高,不锈钢的表面腐蚀速率也会随之增加,约为每分钟50%增加。
因此,硝酸中的氯离子显然有助于加速不锈钢的贻贝表面腐蚀,从而加剧腐蚁过程。
简而言之,不锈钢被暴露在氯离子影响下,表面上形成的是无机氧化膜,有着良好的抗蚀性能,能有效阻止离子的进一步扩散和渗透,但是随着氯离子浓度的提高,表面产生的小孔会使腐蚁速率显著提高。
因此,在一定的浓度条件下,氯离子对不锈的腐蚀性非常明显,而且只要氯离子的浓度足够高,就会加剧不锈钢的腐蚀,最终影响不锈钢的使用寿命和稳定性。
氯离子对不锈钢的腐蚀
![氯离子对不锈钢的腐蚀](https://img.taocdn.com/s3/m/5dba8b63804d2b160b4ec0cb.png)
氯离子对不锈钢的腐蚀(2012-02-28 18:51:09)问题描述:对于奥氏体不锈钢在氯离子环境下的腐蚀,各种权威的书籍均有严格的要求,氯离子含量要小于25ppm,否则就会发生应力腐蚀、孔蚀、晶间腐蚀。
但是事实上在工程应用中我们有很多高浓度的氯离子含量的情况下在使用奥氏体不锈钢,因些分析氯离子对不锈钢的腐蚀,采取预防措施,延长使用寿命,或合理选材。
不锈钢的腐蚀失效分析:1、应力腐蚀失:不锈钢在含有氧的氯离子的腐蚀介质环境产生应力腐蚀。
应力腐蚀失效所占的比例高达45 %左右。
常用的防护措施:合理选材,选用耐应力腐蚀材料主要有高纯奥氏体铬镍钢,高硅奥氏体铬镍钢,高铬铁素体钢和铁素体—奥氏体双相钢。
其中,以铁素体—奥氏体双相钢的抗应力腐蚀能力最好。
控制应力:装配时,尽量减少应力集中,并使其与介质接触部分具有最小的残余应力,防止磕碰划伤,严格遵守焊接工艺规范。
严格遵守操作规程:严格控制原料成分、流速、介质温度、压力、pH 值等工艺指标。
在工艺条件允许的范围内添加缓蚀剂。
铬镍不锈钢在溶解有氧的氯化物中使用时,应把氧的质量分数降低到1. 0×10 - 6以下。
实践证明,在含有氯离子质量分数为500. 0 ×10 - 6的水中,只需加入质量分数为150. 0 ×10 - 6的硝酸盐和质量分数为0. 5×10 - 6亚硫酸钠混合物,就可以得到良好的效果。
2、孔蚀失效及预防措施小孔腐蚀一般在静止的介质中容易发生。
蚀孔通常沿着重力方向或横向方向发展,孔蚀一旦形成,即向深处自动加速。
,不锈钢表面的氧化膜在含有氯离子的水溶液中便产生了溶解,结果在基底金属上生成孔径为20μm~30μm 小蚀坑,这些小蚀坑便是孔蚀核。
只要介质中含有一定量的氯离子,便可能使蚀核发展成蚀孔。
常见预防措施:在不锈钢中加入钼、氮、硅等元素或加入这些元素的同时提高铬含量。
降低氯离子在介质中的含量。
加入缓蚀剂,增加钝化膜的稳定性或有利于受损钝化膜得以再钝化。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
氯离子对热力机组的腐蚀危害极大,其腐蚀表现形式主要是破坏金属表面的钝化膜,进而向金属晶格里面渗透,引起金属表面性质的变化.本文分析了氯离子对金属腐蚀的机理,并针对热力系统内部氯离子的来源,提出了相应的解决措施.岭澳核电站循环水过滤系统316L不锈钢管道点腐蚀的理论分析316L抋o简隆新1 ,时建华2(1.中广核工程有限公司,广东深圳 518124;2.大亚湾核电运营管理有限公司,广东深圳 518124)简单介绍了循环水旋转滤网反冲洗系统及316L不锈钢管道的使用情况,分析了316L不锈钢的抗腐蚀性。
详细介绍了点腐蚀形成的机理和影响因素,分析了316L不锈钢点腐蚀的情况,提出了对反冲洗管道可采取的防护措施。
316L不锈钢;管道;点腐蚀: a 316L . 316L . , a . .: 316L ; ;1 循环水旋转滤网反冲洗系统简介循环水过滤系统()的主要设备是旋转海水滤网,在其运行中要不断清除滤出的污物,通过反冲洗系统来实现。
反冲洗的水源与主循环水一样引自旋转滤网后的海水水室,后经两级泵加压和中间过滤输至旋转滤网的特定部位冲洗污物,设计流速2.3m。
反冲洗海水管道设计采用公称直径150(壁厚 7.11)的316L不锈钢管。
输送的海水含氯量为17g,摩尔浓度为0.48,为防止回路中海生物滋生,注入次氯酸钠溶液,使循环水入口次氯酸钠的质量分数控制在1×10-6。
2 316L不锈钢管道的使用情况系统于2000-05-17完成安装交付调试,进行单体调试及系统试运。
2001年4月,1号机组管道首次出现泄漏,泄漏部位位于管道竖直段与水平段弯头焊口处,泄漏点表现为穿透性孔,孔的直径很小,但肉眼可见,管道内壁腐蚀处呈扩展状褐色锈迹,判断为典型的不锈钢点腐蚀。
当时的处理措施是切除泄漏的管段,更换同材质的新管段,并在新管段底部增加了一个疏水阀,目的是在管道停运期间排空管内积水以防止腐蚀的再次发生。
但在2001年9月,1号机管道又发现漏点。
2001年10月电厂决定将所有反冲洗管道更换为碳钢衬胶管道。
改造后运行至今未发生泄漏。
3 316L不锈钢的抗腐蚀性分析316L不锈钢属300系列合金奥氏体不锈钢,由于铬、镍含量高,是最耐腐蚀的不锈钢之一,并具有很好的机械性能。
字母“L”表示低碳(碳含量被控制在0.03%以下),以避免在临界温度范围(430~900℃)内碳化铬的晶界沉淀,在焊后提供特别好的耐蚀性。
但316L不锈钢抗氯离子点腐蚀的能力较差。
4 不锈钢的点腐蚀机理在金属表面局部地方出现向深处发展的腐蚀小孔,其余表面不腐蚀或腐蚀很轻微,这种形态成为小孔腐蚀,简称点蚀。
金属腐蚀按机理分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
点腐蚀属于电化学腐蚀中的局部腐蚀。
一种点蚀是由局部充气电池产生,类似于金属的缝隙腐蚀。
另一种更常见的点蚀发生在有钝化表现或被高耐蚀性氧化物覆盖的金属上。
4.1 电化学腐蚀的基本原理通过原电池原理可以更好地说明电化学腐蚀机理。
当2种活泼性不同的金属(如铜和锌)浸入电解质溶液,2种金属间将产生电位差,用导线连接将会有电流通过,在此过程中活泼金属(锌)将被消耗掉,也就是被电化学腐蚀。
不同于化学腐蚀(如金属在空气中的氧化,锌在酸溶液中的析氢),电化学腐蚀一定有电流产生,并且电流量的大小直接与腐蚀物的生成量相关,即电流密度越大腐蚀速度越快。
各种金属在电解质溶液中的活泼程度可用其标准电极电位表示,即金属与含有单位活度(活度与浓度正相关,在浓度小于10-3时认为两者值相同)的金属离子,在温度298K(25℃),气体分压1.01下的平衡电极电位。
标准电极电位越低,金属或合金越活泼,在与高电位金属组成电偶对时更易被腐蚀。
由此可见,决定金属标准电极电位的因素除了金属的本质外还有:溶液金属离子活度(浓度)、温度、气体分压。
另外一个重要影响因素是金属表面覆盖着的薄膜。
除了金、铂等极少数贵金属外,绝大多数金属在空气中或水中可以形成具有一定保护作用的氧化膜,否则大部分金属在自然界就无法存在。
金属表面膜的性质对其腐蚀发生及腐蚀速度都有着重要影响。
4.2 不锈钢的耐腐蚀原理不锈钢的重要因素在于其保护性氧化膜是自愈性的(例如它不象选择性氧化而形成的那些保护性薄膜),致使这些材料能够进行加工而不失去抗氧化性。
合金必须含有足够量的铬以形成基本上由2O3组成的表皮,以便当薄膜弄破时有足够数目的铬(3+)阳离子重新形成薄膜。
如果铬的比例低于完全保护所需要的比例,铬就溶解在铁表面形成的氧化物中而无法形成有效保护膜。
起完全保护作用所需的铬的比例取决于使用条件。
在水溶液中,需要12%的铬产生自钝化作用形成包含大量2O3的很薄的保护膜。
在气态氧化条件下,低于1000℃时,12%的铬有很好的抗氧化性,在高于1000℃时,17%的铬也有很好的抗氧化性。
当金属含铬量不够或某些原因造成不锈钢晶界出现贫铬区的时候,就不能形成有效的保护性膜。
4.3 氯离子对不锈钢钝化膜的破坏处于钝态的金属仍有一定的反应能力,即钝化膜的溶解和修复(再钝化)处于动平衡状态。
当介质中含有活性阴离子(常见的如氯离子)时,平衡便受到破坏,溶解占优势。
其原因是氯离子能优先地有选择地吸附在钝化膜上,把氧原子排挤掉,然后和钝化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物,结果在新露出的基底金属的特定点上生成小蚀坑(孔径多在20~30μm),这些小蚀坑称为孔蚀核,亦可理解为蚀孔生成的活性中心。
氯离子的存在对不锈钢的钝态起到直接的破环作用。
图1表征了金属钝化区随氯离子浓度增大而减小。
不存在氯离子;低浓度氯离子;高浓度氯离子图1 对于呈现出钝化性的金属,氯离子对阳极极化曲线的作用[2]图1是对含不同浓度氯离子溶液中的不锈钢试样采取恒电位法测量的电位与电流关系曲线,从中看出阳极电位达到一定值,电流密度突然变小,表示开始形成稳定的钝化膜,其电阻比较高,并在一定的电位区域(钝化区)内保持。
图中显示,随着氯离子浓度的升高,其临界电流密度增加,初级钝化电位也升高,并缩小了钝化区范围。
对这种特性的解释是在钝化电位区域内,氯离子与氧化性物质竞争,并且进入薄膜之中,因此产生晶格缺陷,降低了氧化物的电阻率。
因此在有氯离子存在的环境下,既不容易产生钝化,也不容易维持钝化。
在局部钝化膜破坏的同时其余的保护膜保持完好,这使得点蚀的条件得以实现和加强。
根据电化学产生机理,处于活化态的不锈钢较之钝化态的不锈钢其电极电位要高许多,电解质溶液就满足了电化学腐蚀的热力学条件,活化态不锈钢成为阳极,钝化态不锈钢作为阴极。
腐蚀点只涉及到一小部分金属,其余的表面是一个大的阴极面积。
在电化学反应中,阴极反应和阳极反应是以相同速度进行的,因此集中到阳极腐蚀点上的腐蚀速度非常显著,有明显的穿透作用,这样形成了点腐蚀。
4.4 点腐蚀形成的过程点蚀首先从亚稳态孔蚀行为开始。
不锈钢表面的各种缺陷如表面硫化物夹杂、晶界碳化物沉积、表面沟槽处等地方,钝化膜首先遭到破坏露出基层金属出现小蚀孔(孔径多在20~30μm),这就是亚稳态孔核,成为点腐蚀生成的活性中心。
蚀核形成后,相当一部分点仍可能再钝化,若再钝化阻力小,蚀核就不再长大。
当受到促进因素影响,蚀核继续长大至一定临界尺寸时(一般孔径大于30μm),金属表面出现宏观可见的蚀孔,这个特定点成为孔蚀源。
蚀孔一旦形成则加速生长,现以不锈钢在充气的含氯离子的介质中的腐蚀过程为例说明,见图2。
图2 不锈钢在充气的含氯离子的介质中的孔蚀过程[4]蚀孔内金属表面处于活态,电位较负;蚀孔外金属表面处于钝态,电位较正,于是孔内和孔外构成了一个活态——钝态微电偶腐蚀电池,电池具有大阴极——小阳极的面积比结构,阳极电流密度很大,蚀孔加深很快。
孔外金属表面同时受到阴极保护,可继续维持钝态。
孔内主要发生阳极溶解反应:→22e→33e→22e孔外在中性或弱碱性条件下发生的主要反应:1/2 O222e→2由图可见,阴、阳极彼此分离,二次腐蚀产物将在孔口形成,没有多大保护作用。
孔内介质相对孔外介质呈滞流状态,溶解的金属阳离子不易往外扩散,溶解氧亦不易扩散进来。
由于孔内金属阳离子浓度的增加,带负电的氯离子向孔内迁移以维持电中性,在孔内形成金属氯化物(如2等)的浓缩溶液,这种富集氯离子的溶液可使孔内金属表面继续维持活性。
又由于氯化物水解等原因,孔内介质酸度增加,使阳极溶解速度进一步加快,加上受重力的作用,蚀孔加速向深处发展。
随着腐蚀的进行,孔口介质的值逐渐升高,水中的可溶性盐如(3)2将转化为3沉淀,结果锈层与垢层一起在孔口沉积形成一个闭塞电池,这样就使孔内外物质交换更困难,从而使孔内金属氯化物更加浓缩,最终蚀孔的高速深化可把金属断面蚀穿。
这种由闭塞电池引起孔内酸化从而加速腐蚀的作用称为“自催化酸化作用”。
产生腐蚀反应的金属表面的微环境情况非常重要,在这样的表面上形成的局部腐蚀环境与名义上的大环境有很大不同。
点腐蚀的产生正是在一个与周围环境不同并且逐步恶化的微环境下进行的。
5 影响点腐蚀的因素金属或合金的性质、表面状况、介质的性质、值、温度、流速和时间等,都是影响点腐蚀的主要因素。
不锈钢性质的影响因素包括:组分、杂质、晶体结构、钝化膜。
组分、杂质和晶体结构决定着其耐腐蚀性。
比如不锈钢中加入铌和钛可有效防止碳化铬的形成,从而提高晶界抗腐蚀能力。
适量的钼和铬联合作用可在氯化物存在的情况下有效稳定钝化膜。
许多晶界腐蚀是由热处理引起的:不锈钢在焊接等过程中加热到一定温度之后而产生碳化铬在晶界上的沉积,因此,紧靠近碳化铬的区域就消耗掉了铬,从而相对于晶内的铬更为活泼。
如果存在水溶液条件,就形成了以裸露的铬为阳极,以不锈钢为阴极的原电池。
大的阴极面积产生了阳极控制,因而腐蚀作用很严重,导致晶间破裂或点蚀。
这称之为“焊接接头晶间腐蚀”,这种钢称之为“活化处理”的钢。
采用低碳的奥氏体不锈钢可以减轻这个问题。
钝化膜是保护不锈钢的主要屏障,但另一方面具有钝化特性的金属或合金,钝化能力越强则对孔蚀的敏感性越高,不锈钢较碳钢易发生点腐蚀就是这个道理。
孔蚀的发生和介质中含有活性阴离子或氧化性阳离子有很大关系。
大多数的孔蚀事例都是在含有氯离子或氯化物介质中发生的。
实验表明,在阳极极化条件下,介质中只要含有氯离子便可使金属发生孔蚀。
所以氯离子又称为孔蚀的“激发剂”,而且随着介质中氯离子浓度的增加,孔蚀电位下降,使孔蚀容易发生,而后又容易加速进行。
不锈钢孔蚀电位与氯离子活度间的关系:φb = -0.088α + 0.108(V)[4]其中,φb为不锈钢孔蚀临界电位,α为氯离子活度。
实验证明[5],随着溶液值的降低,腐蚀速度逐渐增加,并且在值相同时,含不同氯离子的模拟溶液的腐蚀速度相差不大,这说明溶液的值对腐蚀起着决定性的作用。
对18-8不锈钢的点蚀研究发现,当闭塞区内的值低于1.3时,腐蚀速度急剧增大,这是由于发生了从钝化态向活化态的突变。