氯離子不但能引起不銹鋼孔蝕,更能引起不銹鋼的應(yīng)力腐蝕破裂。發(fā)生應(yīng)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(dá)到10-6kg/kg(pppm),即能引起破裂。發(fā)生氯離子應(yīng)力腐蝕破裂的臨界溫度為70℃。具有氯離子濃縮的條件(反復(fù)蒸干、潤(rùn)濕)是最易發(fā)生破裂的。工業(yè)中發(fā)生不銹鋼氯離子應(yīng)力腐蝕破裂的情況相當(dāng)普遍。不銹鋼氯離子應(yīng)力腐蝕破裂不僅發(fā)生在管道的內(nèi)壁,發(fā)生在管道外壁的事例也屢見不鮮。
至今人們對(duì)氯離子如何使鈍化金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨癄顟B(tài)的機(jī)理還沒有定論,但大致可分為2種觀點(diǎn):
①. 成相膜理論的觀點(diǎn)認(rèn)為,由于氯離子半徑小,穿透能力強(qiáng),故它最容易穿透氧化膜內(nèi)極小的孔隙,到達(dá)金屬表面,并與金屬相互作用形成可溶性化合物,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,氯離子破壞氧化膜的根本原因是由于氯離子有很強(qiáng)的可被金屬吸附的能力,它們優(yōu)先被金屬吸附,并從金屬表面把氧排掉。因?yàn)檠鯖Q定著金屬的鈍化狀態(tài),氯離子和氧爭(zhēng)奪金屬表面上的吸附點(diǎn),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),這樣導(dǎo)致了腐蝕的加速。
具有自鈍化特性的金屬在含有氯離子的介質(zhì)中,經(jīng)常發(fā)生孔蝕。蝕孔通常沿著重力方向或橫向方向發(fā)展,孔蝕一旦形成,具有深挖的動(dòng)力,即向深處自動(dòng)加速。含有氯離子的水溶液中,不銹鋼表面的氧化膜便產(chǎn)生了溶解,其原因是氯離子能優(yōu)先有選擇地吸附在氧化膜上,把氧原子排掉,然后和氧化膜中的陽離子結(jié)合成可溶性氯化物,結(jié)果在基底金屬上生成孔徑為20~30μm小蝕坑,這些小蝕坑便是孔蝕核。在外加陽極極化條件下,只要介質(zhì)中含有一定量的氯離子,便可能使蝕核發(fā)展成蝕孔。在自然條件下的腐蝕,含氯離子的介質(zhì)中含有氧或陽離子氧或陽離子氧化劑時(shí),能促使蝕核長(zhǎng)大成蝕孔。耐孔蝕不銹鋼基本上可分為3類:鐵素體不銹鋼;鐵素體-奧氏體雙相鋼;奧氏體不銹鋼。
降低氯離子腐蝕的措施有:
①. 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用耐孔蝕材料。
②. 降低氯離子在介質(zhì)中的含量,操作時(shí)嚴(yán)防跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象的發(fā)生。
③. 在工藝條件許可的情況下,可加入緩蝕劑。對(duì)緩蝕劑的要求是,增加鈍化膜的穩(wěn)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(zhǎng)期防止1Cr18Ni9Ti鋼的孔蝕。
④. 采用外加陰極電流保護(hù),抑制孔蝕。加強(qiáng)管理,做好管道的定期檢驗(yàn),以保證管道在合理的壽命期限內(nèi)安全運(yùn)行。材料耐氯離子腐蝕能力不僅與氯離子濃度有關(guān)系,與介質(zhì)溫度也有關(guān)系。
作為管外側(cè)的腐蝕因素,被認(rèn)為是保溫材料的問題,對(duì)保溫材料進(jìn)行分析,被檢驗(yàn)出含有約0.5%的氯離子。這個(gè)數(shù)位可認(rèn)為是保溫材料中含有的雜質(zhì),或由于保溫層破損、浸入的雨水中帶入并經(jīng)過濃縮的結(jié)果。