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。
至今人(ren)們對氯離子如何使(shi)鈍化金屬轉變(bian)為(wei)活化狀態的機理(li)還沒有(you)定論,但大(da)致可分為(wei)2種觀點:
①. 成相膜理論的(de)觀點認為,由于氯離子半徑小,穿透能力強,故它(ta)最容(rong)易(yi)穿透氧化(hua)膜內極小的(de)孔隙,到(dao)達(da)金(jin)(jin)屬表面,并與金(jin)(jin)屬相互作用形(xing)成可溶性化(hua)合物,使氧化(hua)膜的(de)結(jie)構發生變化(hua),金(jin)(jin)屬產(chan)生腐蝕。
②. 吸(xi)附(fu)理論則認(ren)為,氯(lv)(lv)離子(zi)破壞氧化(hua)膜的(de)(de)根本原因是(shi)由于氯(lv)(lv)離子(zi)有很強的(de)(de)可(ke)被金(jin)(jin)屬(shu)(shu)吸(xi)附(fu)的(de)(de)能(neng)力,它(ta)們優先被金(jin)(jin)屬(shu)(shu)吸(xi)附(fu),并(bing)(bing)從金(jin)(jin)屬(shu)(shu)表面把氧排掉(diao)。因為氧決定著金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)鈍(dun)化(hua)狀態,氯(lv)(lv)離子(zi)和氧爭奪金(jin)(jin)屬(shu)(shu)表面上的(de)(de)吸(xi)附(fu)點,甚至可(ke)以取代吸(xi)附(fu)中的(de)(de)鈍(dun)化(hua)離子(zi)與(yu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)形成氯(lv)(lv)化(hua)物(wu),氯(lv)(lv)化(hua)物(wu)與(yu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)表面的(de)(de)吸(xi)附(fu)并(bing)(bing)不穩定,形成了(le)可(ke)溶性物(wu)質,這樣導致了(le)腐蝕的(de)(de)加速(su)。
具有自(zi)鈍化(hua)(hua)特性的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)在(zai)(zai)含(han)有氯(lv)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)介(jie)質中(zhong),經常發生(sheng)孔(kong)(kong)(kong)蝕(shi)(shi)(shi)。蝕(shi)(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)通常沿著重力(li)方向(xiang)或橫向(xiang)方向(xiang)發展,孔(kong)(kong)(kong)蝕(shi)(shi)(shi)一旦形(xing)成(cheng),具有深挖的(de)(de)(de)(de)動力(li),即向(xiang)深處自(zi)動加速。含(han)有氯(lv)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)水溶液(ye)中(zhong),不(bu)銹(xiu)鋼表面的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)膜便(bian)產(chan)生(sheng)了溶解,其原因(yin)是(shi)(shi)氯(lv)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)能優先(xian)有選擇地吸附(fu)在(zai)(zai)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)膜上,把氧(yang)(yang)原子(zi)(zi)(zi)排掉,然后和氧(yang)(yang)化(hua)(hua)膜中(zhong)的(de)(de)(de)(de)陽(yang)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)結合成(cheng)可溶性氯(lv)化(hua)(hua)物,結果在(zai)(zai)基底金(jin)(jin)屬(shu)上生(sheng)成(cheng)孔(kong)(kong)(kong)徑為20~30μm小(xiao)(xiao)蝕(shi)(shi)(shi)坑,這(zhe)些(xie)小(xiao)(xiao)蝕(shi)(shi)(shi)坑便(bian)是(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)蝕(shi)(shi)(shi)核。在(zai)(zai)外加陽(yang)極(ji)極(ji)化(hua)(hua)條件(jian)下,只要介(jie)質中(zhong)含(han)有一定量的(de)(de)(de)(de)氯(lv)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi),便(bian)可能使蝕(shi)(shi)(shi)核發展成(cheng)蝕(shi)(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)。在(zai)(zai)自(zi)然條件(jian)下的(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)(shi)(shi),含(han)氯(lv)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)介(jie)質中(zhong)含(han)有氧(yang)(yang)或陽(yang)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)氧(yang)(yang)或陽(yang)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)劑時(shi),能促使蝕(shi)(shi)(shi)核長(chang)大(da)成(cheng)蝕(shi)(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)。耐(nai)孔(kong)(kong)(kong)蝕(shi)(shi)(shi)不(bu)銹(xiu)鋼基本上可分為3類:鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼;鐵素體(ti)-奧氏體(ti)雙相鋼;奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼。
降低氯離子(zi)腐蝕(shi)的措(cuo)施有(you):
①. 設計時應(ying)優先(xian)選(xuan)用(yong)耐孔蝕材料。
②. 降低氯離子(zi)在介質中的含量,操作時嚴防跑、冒、滴、漏(lou)等現象(xiang)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(cai)用(yong)外(wai)加陰極電流(liu)保(bao)護,抑制孔蝕。加強管(guan)理,做好(hao)管(guan)道(dao)的(de)定期檢驗,以保(bao)證管(guan)道(dao)在合(he)理的(de)壽命期限內安全運行。材料耐氯離(li)子腐蝕能力不僅與(yu)氯離(li)子濃度(du)有關系,與(yu)介質(zhi)溫度(du)也(ye)有關系。
作為管外(wai)側的(de)腐(fu)蝕(shi)因素(su),被認為是保溫材料的(de)問題(ti),對保溫材料進行分析,被檢驗(yan)出含(han)有約(yue)0.5%的(de)氯離子。這個數(shu)位(wei)可認為是保溫材料中(zhong)含(han)有的(de)雜質,或由于保溫層破損、浸入(ru)的(de)雨水中(zhong)帶入(ru)并經過(guo)濃縮的(de)結(jie)果。