氯離子對奧氏體不銹鋼的腐蝕機理

1、氯離子對奧氏體不銹鋼的腐蝕 機理氯離子對奧氏體不銹鋼的腐蝕機理？氯離子對奧氏體不銹鋼的腐蝕主要使點蝕。機理：氯離子容易吸附在鈍化膜上，把氧原子擠 掉，然后和鈍化膜中的陽離子結(jié)合形成可溶性路 氯化物，結(jié)果在露出來的機體金屬上腐蝕了一個 小坑。這些小坑被成為點蝕核。這些氯化物容易 水解，使小坑能溶液PH值下降，使溶液成酸性， 溶解了一部分氧化膜，造成多余的金屬離子，為 了平很腐蝕坑內(nèi)的電中性，外部的 Cl-離子不斷 向空內(nèi)遷移，使空內(nèi)金屬又進一步水解。如此循 環(huán)，奧氏體不銹鋼不斷的腐蝕，越來越快，并且 向孔的深度方向發(fā)展，直至形成穿孔。由于Cl離子是水中經(jīng)常含有的物質(zhì)，又是引起 若干合金局部腐蝕的

2、所謂 特性離子”破鈍劑）， 它進入縫隙或蝕孔內(nèi)還會與 H+生成鹽酸，使腐 蝕加速進行。氯離子被認(rèn)為是304不銹鋼發(fā)生局部腐蝕的主 要原因之一，由于氯離子半徑小，穿透鈍化膜的 能力強，其電負(fù)性又很大，氯離子的存在加速了304不銹鋼的腐蝕。另外，應(yīng)力的存在也加速了 氯離子對304不銹鋼的腐蝕，降低了 304不銹鋼 抗氯離子應(yīng)力腐蝕的臨界濃度。在氯離子存在的情況下，多發(fā)生的是孔蝕也叫點 蝕，屬于電化學(xué)腐蝕。點腐蝕多發(fā)生在上表面生 成鈍化膜的金屬材料上或表面有陰極性鍍層的 金屬上，當(dāng)這些膜上某點發(fā)生破壞，破壞區(qū)下的 金屬基體與膜未破壞區(qū)形成活化 一鈍化腐蝕電 池，鈍化表面為陰極，而且面積比活化區(qū)大很多

3、， 腐蝕就向深處發(fā)展而形成小孔。點腐蝕發(fā)生于有特殊離子的介質(zhì)中，例如不銹鋼 對含有鹵素離子的溶液特別敏感，其作用順序為 Cl >Br>1 。這些陰離子在合金表面不均勻吸 附導(dǎo)致膜的不均勻破壞。氯離子具有很強的穿透 本領(lǐng)，容易穿透金屬氧化層進入金屬內(nèi)部， 破壞 金屬的鈍態(tài)。同時，氯離子具有很小的水合能， 容易被吸附在金屬表面，取代保護金屬的氧化層 中的氧，使金屬受到破壞。點腐蝕發(fā)生在某一臨界電位以上，該電位稱為點 蝕電位（或擊破電位），用Eb表示。如把極化曲 線回掃，又達到鈍態(tài)電流所對應(yīng)的電位 Erb，稱 為再鈍化電位（或叫保護電位）。大于此值，點蝕 迅速發(fā)生、發(fā)展；在 EbErb之

4、間，已發(fā)生的 蝕孔繼續(xù)發(fā)展。此種形態(tài)的腐蝕決定于陽極和陰 極的面積比。若陽極的位置不隨時間而變化，且 陽極的面積遠小于陰極，貝邛日極的電流密度（currentdensity 注二）甚大，因此腐蝕速率較 快而產(chǎn)生孔蝕，點蝕雖然失重不大，但由于陽極 面積很小，所以腐蝕速率很快，嚴(yán)重時可造成設(shè) 備穿孔，使大量的油、水、氣泄漏，有時甚至造 成火災(zāi)、爆炸等嚴(yán)重事故，危險性很大。點蝕會 使晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞等加劇，在很 多情況下點蝕是這些類型腐蝕的起源。氯化物應(yīng)力腐蝕開裂簡介氯化物應(yīng)力腐蝕開裂是一種十分常見的奧氏 體鋼爐管破裂形式。不同材質(zhì)的奧氏體鋼爐管發(fā) 生開裂時介質(zhì)中的氯化物濃度差別很大，一

5、般在30ppm以上，但少數(shù)比較敏感的鋼，如304鋼可 能幾個ppm甚至更低的濃度就會腐蝕開裂。在 某些情況下，雖然介質(zhì)中氯化物濃度較低，但由 于在某些不規(guī)則表面的局部濃縮，也會造成應(yīng)力 腐蝕開裂。在有溶解氧的情況下會加速腐蝕。大 多數(shù)奧氏體鋼應(yīng)力腐蝕開裂均發(fā)生在 75C以上， 低于50C時，材料不發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。一般 情況下，氯化物應(yīng)力腐蝕開裂為穿晶開裂， 但由 于熱處理不當(dāng)使材料敏化或材料長期處于敏化 溫度工作時，也會發(fā)生沿晶開裂。氯離子使鈍化金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨癄顟B(tài)的機理大致 可分為兩種觀點。（1）成相膜理論的觀點認(rèn)為, 由于氯離子半徑小，穿透能力強，故它最容易穿透 氧化膜內(nèi)極小的孔隙，到達金

6、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(jié)構(gòu)發(fā) 生變化,金屬產(chǎn)生腐蝕。（2）吸附理論則認(rèn)為， Cl -離子是一種活性非常強的陰離子，有很強的 可被金屬吸附的能力，會優(yōu)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(tài) 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(wěn)定，形成了可溶性物 質(zhì)，氯離子的存在對金屬的鈍態(tài)起到直接的破 壞作用。這樣導(dǎo)致了腐蝕的加速。1點腐蝕任何金屬材料都不同程度的存在非金屬夾雜物， 如硫化物、氧化物等等，這些在材料表面的非金 屬化合物，在 Cl 的腐蝕作用下將很快形成坑 點腐

7、蝕形態(tài)。而一旦形成坑點以后，由于閉塞電 池的作用，坑外的 Cl 將向坑內(nèi)遷移，而帶正 電荷的坑內(nèi)金屬離子將向坑外遷移，從而形成電 化學(xué)腐蝕。由于 ci的原子半徑非常小，金屬 當(dāng)中的任何非金屬夾雜物以及焊接缺陷都將成 為ci 滲透的腐蝕源頭。對于合金含量較低且不含鉬的不銹鋼材料，雖然表面具有較致密的氧化膜，但在 ci的作對于 合金含量較低且不含鉬的不銹鋼材料， 雖然表面 具用下很容易發(fā)生坑點腐蝕，繼而誘導(dǎo)應(yīng)力腐 蝕。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。而點腐蝕是誘 發(fā)應(yīng)力腐蝕的起源，當(dāng)鋼中的 Mo含量3%時， 就能達

8、到充分阻止CI 向材料基體滲透的作用。 在奧氏體不銹鋼中，Ni的主要作用是形成并穩(wěn) 定奧氏體，使鋼獲得完全奧氏體組織，提高材料 的韌性，同時可以起到很好的抗氧化腐蝕能力。 但普通奧氏體鋼中的Ni在有CI腐蝕的環(huán)境中 起不到抗點腐蝕的作用。2. 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(dǎo)致 CI 富集而出現(xiàn)的腐 蝕現(xiàn)象。這類腐蝕一般發(fā)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(guān) 系，一旦有了縫隙腐蝕環(huán)境，其誘導(dǎo)應(yīng)力腐蝕的 幾率是很咼的。3. 應(yīng)力腐蝕CI 對奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕破壞性極大。奧 氏體不

9、銹鋼應(yīng)力腐蝕的重要變量是溫度、介質(zhì)、 非金屬夾雜物的形態(tài)/大小和分布以及加工應(yīng)力 的影響。應(yīng)力腐蝕的破裂方向一般與應(yīng)力的作用 垂直，并呈樹枝狀擴展。應(yīng)力來源于冷變形、焊 接和金屬鈍擊后的殘余應(yīng)力等，這些應(yīng)力的產(chǎn)生 使金屬內(nèi)部穩(wěn)定的組織得到了破壞，導(dǎo)致晶粒在 應(yīng)力方向的作用下位錯而形成滑移臺階， 這些滑 移臺階的構(gòu)成給CI 帶來了吸附和滲透的機會。 耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能試驗【1】鋼號灤 平臨口21凹匸恒載荷C型環(huán)W42D>MgCL；p 155T?, 恒變形u型悴 J30441h(SCC) X10 (SCC) x316L43h (SCC) X10 (SCC) X注* t表喬未斷裂；X表審破裂在 上 述腐蝕環(huán)境中，超純