氯脆——氯化物应力腐蚀破裂

关于氯脆问题

金属的氯化物应力腐蚀破裂又称氯脆，是指金属在腐蚀介质Cl-和应力（残余应力、热应力、工作应力等）共同作用下，产生的脆断现象。铝合金、高强度低合金钢、不锈钢、马氏体时效钢以及钛合金，在一定条件下都会发生氯脆。其中，不锈钢的氯脆现象是比较常见的。

下面以不锈钢的氯脆为例来解释说明氯脆原理。

多数情况下，氯脆是以点蚀或缝隙腐蚀为起点的。不锈钢具有优良的机械性能和良好的耐腐蚀性能，Cr和Ni是不锈钢获得耐腐蚀性能最主要的合金元素，其在不锈钢表面生成一层十分致密、光亮的氧化物保护膜，大大提高了不锈钢的耐腐蚀性能。氯离子（Cl-）半径小、穿透能力强，能够穿透这层氧化物保护膜，并且由于Cl-有很强的可被金属吸附的能力，它们会从金属表面把氧化物中的氧排挤掉，自身取代氧与金属形成氯化物。但氯化物与金属表面的吸附不稳定，于是形成了可溶性物质，破坏了氧化保护膜，形成坑点或缝隙，成为氯脆发生的起点。

在应力作用下，金属内部稳定的组织受到破坏，导致晶粒在应力方向的作用下位错而形成滑移台阶，这些滑移台阶的构成给Cl- 带来了吸附和渗透的机会。

Cl-在坑点或缝隙处聚集，在应力造成的晶格破坏协助下，渗入到金属基体，通过电化学的阳极过程形成穿晶腐蚀或晶间腐蚀，阴极则由氢离子（酸性溶液）或溶解氧（中性水溶液）担任。

阳极：M →M+ + e

阴极：H+ + e →H （酸性）

H2O + 1/2O2 + 2e →2OH-（中性）

通过上述腐蚀萌生点的形成、应力作用、阳极腐蚀过程的进行，金属晶格被破坏，形成腐蚀破裂现象，即氯化物应力腐蚀破裂。氯脆的腐蚀裂纹萌生处为坑点或缝隙，通常较宽，而延伸多呈穿晶、沿晶或二者的混合形式，故整体且呈树枝状。

青岛清达环保总工韩泰清高工（国家化学清洗标准HG/T2387-92《工业设备化学清洗质量标准》的起草人和起草组负责人，具有40多年的防腐清洗和工业水处理实践经验）1975年发表的文章《奥氏体不锈钢换热器的氯化物应力腐蚀破裂》中提出，发生氯化物应力腐蚀破裂的极限氯离子浓度是相当低的。即使在氯离子含量很低的水中，由于有局部沸腾（如热

水锅炉、热交换器等设备）而引起氯离子浓缩，如果温度适当，再有溶解氧和一定应力的共同作用，就易发生腐蚀破裂。

另外，在高温水中，有氯离子存在的条件下，溶解氧对应力腐蚀破裂起决定作用。

清达环保韩泰清高工1975年做的氯化物应力腐蚀破裂实验图片

清达环保韩泰清高工1975年做的氯化物应力腐蚀破裂实验图片