金属腐蚀

很多材料像不锈钢、铝之类的，它们能耐腐蚀全靠钝化膜，只要氯离子和这些材料直接接触就会产生腐蚀。因为处于钝态的金属仍有一定的反应能力，即钝化膜的溶解和修复（再钝化）处于动平衡状态。当介质中含有活性阴离子（常见的如氯离子）时，平衡便受到破坏，溶解占优势。其原因是氯离子能优先地有选择地吸附在钝化膜上，把氧原子排挤掉，然后和钝化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物，结果在新露出的基底金属的特定点上生成小蚀坑（孔径多在20～30μm），这些小蚀坑称为孔蚀核，亦可理解为蚀孔生成的活性中心。氯离子的存在对金属的钝态起到直接的破坏作用。
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氯离子长期在循环水中＞1000 mg/L有极高的极性促进腐蚀反应，又有很强的穿透性，容易穿透金属表面的保护膜，造成缝隙腐蚀和孔蚀。特别是对奥氏体不锈钢造成开裂、危害大、能使水冷器在短期内报废，化工行业中，很多奥氏体不锈钢设备耐氯离子腐蚀性能较差。影响不锈钢腐蚀开裂主要原因如下 。 1、设备的内应力，这是设备加热过程中形成的，正规厂在设备制做完成后，虽然经过热处理消除应力，但仍有残留。另外设备在安装过程中，由于温度机械等因素也都会使设备产生内应力，在这些部位氯离子很容易积聚造成腐蚀。2、氯离子具有催化作用而使不锈钢设备产生应力腐蚀开裂。首先是点腐蚀缝隙、或腐蚀沟槽上开始，使被破坏的钝化膜无法修复。故腐蚀不断加深，直至金属呈枝状裂纹而被破坏。

温度的诱导作用，众所周知，温度是化学反应的重要因素，腐蚀开裂也不例外。在拉应力和氯离子都存在的条件下，温度较低腐蚀就不明显，温度升高则腐蚀开裂加剧。应力腐蚀开裂均发生在水冷器的热端，即工艺介质进口端，冷端不氯离子在循环水中＞700 mg/L时壳程水冷器有缝隙并且水流低速，为氯离子富集创造条件，缝隙的氯离子两个月的时间可能达到20000～30000mg/L设备因此腐蚀开裂泄漏造成停车。而管程水冷器不易造成氯离子富集，循环水中氯离子≤1000 mg/L时通过投加正对性的缓蚀剂还是能得到可掌控的。发生腐蚀。水流速也是影响腐蚀的重要原因，流速低不易扩散，利于氯离子富集，加剧氯离子的腐蚀。

不锈钢耐腐蚀是由于在不锈钢表面生成了一层极薄的、粘着性好的、半透明的氧化铬薄膜。这层膜一旦遭到破坏，钢中的铬与大气中的氧发生化学反应就能迅速地恢复这层薄膜，同时，机械损伤也能很快再生成一层保护薄膜。但是，如果受到离子的化学侵蚀，比如氯离子，可能难于抵抗侵蚀，这就可能因氧气毫无阻挡地进入，而使腐蚀加剧。
     锈蚀是一个专用术语，专指表面十分均匀的失去光泽，也可能是表面形成了一层干涉膜。通常有轻微的颜色变化，和一定程度的光亮度损失，特别是细小的脏东西进入了表面膜。通过清洗表面可得到一定程度的改善。在任何情况下，在外观形态方面的所有努力收效甚微，特别是从远距离来观看更是如此。   
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0 V9 N% y9 h8 J% n8 Z& b   点蚀是不锈钢明显腐蚀的通常形式。一般以针状腐蚀开始，由于腐蚀的产生，受腐蚀部位变黑色或变成深褐色。大多数严重腐蚀环境中，点蚀的数量和深度增加，使表面呈现受腐蚀的外观。在弱腐蚀条件下，点蚀本身不可能从表面上明显减少，但是在表面上可能出现腐蚀产生一层薄膜，当锈斑渗出就可能使周围失去光泽。   
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缝隙腐蚀是在氧气不足的情况下产生的。如，既可以是由金属清洗剂，也可以是非金属清洗剂产生，由雨水或冷凝水形成的含水电解液也可导致缝隙腐蚀的产生。低合金钢更容易出现这种腐蚀，特别在裂缝非常小、氧气很难渗进的地方常出现缝隙腐蚀。设计中对尽可能减少缝隙腐蚀要给予特别的注意。在特别容易碰到水汽的地方，要努力避免缝隙的产生。如果缝隙不可能避免，就应该考虑使用更耐腐蚀、更高合金含量的钢种。   

5 d8 l# Y. \2 Z* a9 {* H3 l7 w   电化学腐蚀：当两种电化学势能差很大的金属相互接触过程中可能产生这种腐蚀。如果水汽把这两种金属连接起来就产生一个电流回路，合成电流将显著地增加容易产生化学反应的金属的腐蚀速度。任何两种不锈钢之间的势能差都不足以引起这种腐蚀，只是有些影响，而不会成倍地增加腐蚀。但碳钢和大面积的不锈钢结合到一起，碳钢就会遭到迅速地腐蚀，因此不同金属要连接在一起的地方，要避免水汽在这些地方集聚。若避开水汽不可能，这两种金属之间要彼此电绝缘。   

  ?+ F4 [% M$ }2 r# z- L  {+ [    应力腐蚀开裂(SCC)：有两种情况可能出现应力腐蚀开裂。不锈钢处于氯化物水溶液环境中时可能产生氯离子应力腐蚀开裂。例如，海雾环境，钢又处于很高的拉应力作用下，而且气温又超过正常的环境温度(通常超过60℃)，在建筑上使用不可能不存在影响，除非所使用的钢经过了以下所述的敏化处理。在较低温度下，在寻常的恶劣环境中，包括有机化学剂，也能产生应力腐蚀开裂，而这些条件在大多数情况下又是不可避免的。   

敏化作用：钢中的碳(通常含0.08％)与铬结合，在热处理过程中或在焊接过程中在晶界析出。形成的碳化物使晶界出现贫铬，并在晶界形成抗腐蚀薄膜同时发生局部的晶界腐蚀，降低了材料的耐应力腐蚀性。   在制造过程中避免敏化环境，需在钢做最终热处理时进行快速冷却，防止碳化铬质点的沉淀。在焊接过程中，薄断面的不锈钢通常冷却速度相当快，足以得到阻止碳化铬质点沉淀的相同效果，在厚断面的不锈钢焊接中，通过使用低碳不锈钢如304L或316L也可避免敏化问题。换言之，可以把稳定化的不锈钢如321或347纳入规范。虽然这样做几乎没有必要，稳定化的不锈钢中不是含钛就是含铌，这些稳定化元素在加热过程中与碳结合，从而阻止了碳与铬元素的化合。   
氯离子含量高会对管道产生腐蚀，由于氯离子在水中的常见阴离子中具有最小的体积，因而更容易穿透金属表面的氧化物膜，与金属直接接触加速电化学腐蚀反应。电化学腐蚀是铁-碳形成原电池，通过导电液体（含阴、阳离子的水）产生电化学反应，金属失去电子成为离子。不一定是酸性才腐蚀，这种问题我以前碰到过——氯离子的应力腐蚀开裂，一般不锈钢对Cl离子比较敏感。

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