氯離子不但能引起不銹(xiu)鋼孔蝕,更能引起不銹鋼的應力腐(fu)蝕(shi)破裂。發生應力腐蝕破裂的臨界氯離子濃度隨溫度的上升而減小,高溫下,氯離子濃度只要達到10-6kg/kg(pppm),即能引起破裂。發生氯離子應力腐蝕破裂的臨界溫度為70℃。具有氯離子濃縮的條件(反復蒸干、潤濕)是最易發生破裂的。工業中發生不銹鋼氯離子應力腐蝕破裂的情況相當普遍。不銹鋼氯離子應力腐蝕破裂不僅發生在管道的內壁,發生在管道外壁的事例也屢見不鮮。
至今人們對氯(lv)離子如何(he)使鈍化(hua)金屬(shu)轉變為活化(hua)狀態的機理(li)還沒有定(ding)論(lun),但(dan)大致可分為2種觀(guan)點(dian):
①. 成相(xiang)膜(mo)理論的(de)觀點認(ren)為,由于氯離子半徑小(xiao),穿透能力強,故它最容易穿透氧(yang)化(hua)膜(mo)內極小(xiao)的(de)孔隙(xi),到達金(jin)屬表面,并與金(jin)屬相(xiang)互作用形成可溶(rong)性化(hua)合物,使(shi)氧(yang)化(hua)膜(mo)的(de)結構發生變(bian)化(hua),金(jin)屬產生腐蝕。
②. 吸附(fu)(fu)理論(lun)則認為(wei),氯離(li)(li)子破(po)壞氧化(hua)膜的(de)根本原(yuan)因(yin)是由(you)于氯離(li)(li)子有很強的(de)可(ke)被金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)吸附(fu)(fu)的(de)能(neng)力,它們(men)優(you)先被金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)吸附(fu)(fu),并(bing)從金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)表面把氧排掉。因(yin)為(wei)氧決定著(zhu)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)鈍化(hua)狀態(tai),氯離(li)(li)子和氧爭奪(duo)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)表面上的(de)吸附(fu)(fu)點,甚至可(ke)以(yi)取代(dai)吸附(fu)(fu)中的(de)鈍化(hua)離(li)(li)子與(yu)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)形成(cheng)氯化(hua)物,氯化(hua)物與(yu)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)表面的(de)吸附(fu)(fu)并(bing)不(bu)穩定,形成(cheng)了(le)可(ke)溶性(xing)物質,這樣導致了(le)腐(fu)蝕的(de)加速。
具有自(zi)(zi)鈍(dun)化特(te)性的(de)金屬在含(han)有氯(lv)離子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)介(jie)質中(zhong),經常發生(sheng)(sheng)孔(kong)(kong)蝕。蝕孔(kong)(kong)通常沿(yan)著重力方向(xiang)或橫向(xiang)方向(xiang)發展,孔(kong)(kong)蝕一旦(dan)形成,具有深挖(wa)的(de)動(dong)力,即向(xiang)深處自(zi)(zi)動(dong)加速。含(han)有氯(lv)離子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)水溶(rong)液(ye)中(zhong),不(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面的(de)氧(yang)化膜便產生(sheng)(sheng)了溶(rong)解,其原因是氯(lv)離子(zi)(zi)(zi)(zi)能(neng)(neng)優先有選擇(ze)地吸(xi)附在氧(yang)化膜上(shang),把(ba)氧(yang)原子(zi)(zi)(zi)(zi)排掉,然后和氧(yang)化膜中(zhong)的(de)陽離子(zi)(zi)(zi)(zi)結合成可溶(rong)性氯(lv)化物,結果在基(ji)底金屬上(shang)生(sheng)(sheng)成孔(kong)(kong)徑為(wei)20~30μm小蝕坑,這些小蝕坑便是孔(kong)(kong)蝕核(he)。在外(wai)加陽極極化條(tiao)件(jian)下,只要介(jie)質中(zhong)含(han)有一定量的(de)氯(lv)離子(zi)(zi)(zi)(zi),便可能(neng)(neng)使蝕核(he)發展成蝕孔(kong)(kong)。在自(zi)(zi)然條(tiao)件(jian)下的(de)腐蝕,含(han)氯(lv)離子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)介(jie)質中(zhong)含(han)有氧(yang)或陽離子(zi)(zi)(zi)(zi)氧(yang)或陽離子(zi)(zi)(zi)(zi)氧(yang)化劑(ji)時,能(neng)(neng)促使蝕核(he)長大成蝕孔(kong)(kong)。耐孔(kong)(kong)蝕不(bu)銹(xiu)鋼基(ji)本上(shang)可分為(wei)3類:鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼;鐵素體-奧氏體雙相鋼;奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼。
降低(di)氯離子腐(fu)蝕的措施有:
①. 設(she)計(ji)時應優先(xian)選(xuan)用耐孔(kong)蝕材料。
②. 降低(di)氯離子(zi)在介質中的含量,操(cao)作(zuo)時嚴防跑(pao)、冒、滴、漏(lou)等現象的發生。
③. 在工藝條件許可的情況下,可加入緩蝕劑。對緩蝕劑的要求是,增加鈍化膜的穩定性或有利于受損鈍化膜得以再鈍化。例如,在10%的FeCl3溶液中加入3%的NaNO2,可長期防止1Cr18Ni9Ti鋼的孔蝕。
④. 采用外(wai)加陰極電(dian)流保護,抑制孔蝕(shi)。加強管(guan)(guan)(guan)理,做好管(guan)(guan)(guan)道的(de)定(ding)期(qi)檢(jian)驗,以保證(zheng)管(guan)(guan)(guan)道在合(he)理的(de)壽命期(qi)限內安(an)全運行。材料耐氯(lv)離子腐(fu)蝕(shi)能(neng)力(li)不僅(jin)與(yu)氯(lv)離子濃度(du)(du)有關(guan)系,與(yu)介質溫度(du)(du)也有關(guan)系。
作為(wei)管外(wai)側的(de)(de)腐蝕因素,被(bei)認(ren)為(wei)是保(bao)溫(wen)材料(liao)的(de)(de)問題(ti),對(dui)保(bao)溫(wen)材料(liao)進(jin)行分析,被(bei)檢驗(yan)出含有約0.5%的(de)(de)氯離子。這個數位(wei)可認(ren)為(wei)是保(bao)溫(wen)材料(liao)中含有的(de)(de)雜質,或由(you)于保(bao)溫(wen)層破損、浸入的(de)(de)雨(yu)水中帶入并經過濃(nong)縮的(de)(de)結果。