氯離子不但能引起不銹鋼(gang)孔蝕,更能引起不銹鋼的應力腐(fu)蝕破裂。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(jin)人們對氯離子如何使鈍化(hua)金(jin)屬轉變(bian)為活化(hua)狀態的機(ji)理還沒(mei)有定論,但大(da)致可分為2種觀點:
①. 成相膜理論的觀點認(ren)為,由于氯離子半(ban)徑小,穿(chuan)透能力強,故(gu)它最容易穿(chuan)透氧(yang)化(hua)膜內極小的孔(kong)隙(xi),到達金(jin)屬表面,并與金(jin)屬相互作用形(xing)成可溶性化(hua)合物,使氧(yang)化(hua)膜的結構(gou)發生變(bian)化(hua),金(jin)屬產生腐蝕。
②. 吸(xi)附(fu)理(li)論則認為,氯(lv)離(li)子破壞氧(yang)(yang)(yang)化膜的(de)根本原(yuan)因是由于氯(lv)離(li)子有很強的(de)可被金(jin)(jin)(jin)屬(shu)吸(xi)附(fu)的(de)能力,它們優先被金(jin)(jin)(jin)屬(shu)吸(xi)附(fu),并(bing)從金(jin)(jin)(jin)屬(shu)表(biao)(biao)面把氧(yang)(yang)(yang)排掉。因為氧(yang)(yang)(yang)決定著金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)鈍(dun)化狀(zhuang)態,氯(lv)離(li)子和氧(yang)(yang)(yang)爭(zheng)奪金(jin)(jin)(jin)屬(shu)表(biao)(biao)面上的(de)吸(xi)附(fu)點(dian),甚至(zhi)可以取代吸(xi)附(fu)中的(de)鈍(dun)化離(li)子與(yu)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)形成氯(lv)化物,氯(lv)化物與(yu)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)表(biao)(biao)面的(de)吸(xi)附(fu)并(bing)不穩定,形成了可溶性(xing)物質(zhi),這樣導致(zhi)了腐蝕的(de)加速。
具(ju)有(you)(you)自(zi)鈍(dun)化(hua)特性的金屬在含(han)(han)有(you)(you)氯(lv)(lv)離(li)子(zi)(zi)的介質中(zhong),經常發生孔(kong)(kong)(kong)蝕(shi)(shi)。蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)通常沿著重力(li)方(fang)向(xiang)(xiang)或(huo)橫向(xiang)(xiang)方(fang)向(xiang)(xiang)發展(zhan),孔(kong)(kong)(kong)蝕(shi)(shi)一(yi)旦形成,具(ju)有(you)(you)深挖(wa)的動(dong)力(li),即向(xiang)(xiang)深處自(zi)動(dong)加速。含(han)(han)有(you)(you)氯(lv)(lv)離(li)子(zi)(zi)的水溶(rong)液(ye)中(zhong),不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)表面的氧化(hua)膜(mo)便(bian)產生了溶(rong)解,其原因是氯(lv)(lv)離(li)子(zi)(zi)能(neng)優(you)先有(you)(you)選擇地吸附在氧化(hua)膜(mo)上(shang),把氧原子(zi)(zi)排掉,然(ran)后和(he)氧化(hua)膜(mo)中(zhong)的陽離(li)子(zi)(zi)結合成可溶(rong)性氯(lv)(lv)化(hua)物(wu),結果(guo)在基底(di)金屬上(shang)生成孔(kong)(kong)(kong)徑為(wei)20~30μm小(xiao)蝕(shi)(shi)坑,這些小(xiao)蝕(shi)(shi)坑便(bian)是孔(kong)(kong)(kong)蝕(shi)(shi)核(he)。在外(wai)加陽極極化(hua)條件(jian)下(xia),只要介質中(zhong)含(han)(han)有(you)(you)一(yi)定(ding)量(liang)的氯(lv)(lv)離(li)子(zi)(zi),便(bian)可能(neng)使蝕(shi)(shi)核(he)發展(zhan)成蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)。在自(zi)然(ran)條件(jian)下(xia)的腐(fu)蝕(shi)(shi),含(han)(han)氯(lv)(lv)離(li)子(zi)(zi)的介質中(zhong)含(han)(han)有(you)(you)氧或(huo)陽離(li)子(zi)(zi)氧或(huo)陽離(li)子(zi)(zi)氧化(hua)劑時,能(neng)促使蝕(shi)(shi)核(he)長大(da)成蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)。耐孔(kong)(kong)(kong)蝕(shi)(shi)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)基本上(shang)可分(fen)為(wei)3類:鐵素體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang);鐵素體(ti)-奧(ao)氏體(ti)雙相鋼(gang);奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)。
降低氯(lv)離子腐(fu)蝕(shi)的措施有:
①. 設計時應優先選用耐(nai)孔蝕(shi)材料。
②. 降低氯離子在介質(zhi)中的(de)含量(liang),操作時嚴防(fang)跑(pao)、冒(mao)、滴、漏等現象的(de)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. 采用外加陰極(ji)電流保(bao)護(hu),抑制孔蝕。加強(qiang)管(guan)(guan)理,做好管(guan)(guan)道(dao)的定(ding)期檢驗,以保(bao)證管(guan)(guan)道(dao)在合理的壽命期限內安全運行(xing)。材料耐氯離(li)(li)子腐蝕能力不僅與氯離(li)(li)子濃(nong)度(du)有(you)關系,與介質溫(wen)度(du)也有(you)關系。
作為管外側的(de)腐蝕因素,被認(ren)為是保溫(wen)材料(liao)的(de)問題,對(dui)保溫(wen)材料(liao)進行分析,被檢驗出含(han)有(you)約(yue)0.5%的(de)氯離子。這個(ge)數(shu)位可認(ren)為是保溫(wen)材料(liao)中含(han)有(you)的(de)雜質,或(huo)由于(yu)保溫(wen)層破(po)損、浸入(ru)的(de)雨(yu)水中帶入(ru)并經過濃縮的(de)結果。