氯離子不但能引起不銹鋼孔蝕,更能引起不銹鋼的應力腐蝕破裂。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。
至今人們對氯離子如何使鈍(dun)化(hua)金屬(shu)轉變為活化(hua)狀態的機理還沒有定論(lun),但(dan)大致可分為2種觀點:
①. 成相(xiang)膜(mo)理論的觀點認為,由(you)于(yu)氯離(li)子(zi)半徑(jing)小(xiao),穿(chuan)透能(neng)力強,故(gu)它最容易穿(chuan)透氧化膜(mo)內極(ji)小(xiao)的孔隙,到達金(jin)屬(shu)表面,并(bing)與金(jin)屬(shu)相(xiang)互作用(yong)形成可溶性化合物,使氧化膜(mo)的結構發(fa)生(sheng)變化,金(jin)屬(shu)產(chan)生(sheng)腐(fu)蝕(shi)。
②. 吸附理論則認為,氯(lv)(lv)離子(zi)破壞(huai)氧化膜的(de)(de)根本原因是由于氯(lv)(lv)離子(zi)有很強的(de)(de)可被(bei)金(jin)(jin)屬(shu)吸附的(de)(de)能力(li),它們優先(xian)被(bei)金(jin)(jin)屬(shu)吸附,并從(cong)金(jin)(jin)屬(shu)表面(mian)把氧排掉。因為氧決(jue)定著金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)鈍(dun)化狀態,氯(lv)(lv)離子(zi)和(he)氧爭奪金(jin)(jin)屬(shu)表面(mian)上的(de)(de)吸附點(dian),甚至可以取代吸附中的(de)(de)鈍(dun)化離子(zi)與金(jin)(jin)屬(shu)形(xing)成(cheng)氯(lv)(lv)化物(wu),氯(lv)(lv)化物(wu)與金(jin)(jin)屬(shu)表面(mian)的(de)(de)吸附并不穩定,形(xing)成(cheng)了可溶性物(wu)質(zhi),這(zhe)樣導致了腐蝕的(de)(de)加速。
具有(you)自(zi)(zi)鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)特性的(de)金(jin)(jin)屬在(zai)含有(you)氯(lv)(lv)離(li)子(zi)的(de)介(jie)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(zhu)重力方向(xiang)或(huo)橫向(xiang)方向(xiang)發展,孔(kong)(kong)(kong)蝕(shi)(shi)一旦形成(cheng),具有(you)深挖的(de)動力,即向(xiang)深處自(zi)(zi)動加速。含有(you)氯(lv)(lv)離(li)子(zi)的(de)水溶(rong)液(ye)中(zhong),不(bu)銹鋼表面的(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)膜便(bian)產(chan)生了溶(rong)解,其原(yuan)因是氯(lv)(lv)離(li)子(zi)能(neng)優先(xian)有(you)選擇地吸附在(zai)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)膜上,把氧(yang)(yang)原(yuan)子(zi)排掉(diao),然(ran)后和氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)膜中(zhong)的(de)陽(yang)離(li)子(zi)結(jie)合(he)成(cheng)可溶(rong)性氯(lv)(lv)化(hua)(hua)(hua)(hua)物,結(jie)果在(zai)基底金(jin)(jin)屬上生成(cheng)孔(kong)(kong)(kong)徑為20~30μm小蝕(shi)(shi)坑,這些(xie)小蝕(shi)(shi)坑便(bian)是孔(kong)(kong)(kong)蝕(shi)(shi)核(he)(he)。在(zai)外加陽(yang)極極化(hua)(hua)(hua)(hua)條件(jian)下,只(zhi)要介(jie)質中(zhong)含有(you)一定(ding)量(liang)的(de)氯(lv)(lv)離(li)子(zi),便(bian)可能(neng)使(shi)蝕(shi)(shi)核(he)(he)發展成(cheng)蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)。在(zai)自(zi)(zi)然(ran)條件(jian)下的(de)腐蝕(shi)(shi),含氯(lv)(lv)離(li)子(zi)的(de)介(jie)質中(zhong)含有(you)氧(yang)(yang)或(huo)陽(yang)離(li)子(zi)氧(yang)(yang)或(huo)陽(yang)離(li)子(zi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑時,能(neng)促(cu)使(shi)蝕(shi)(shi)核(he)(he)長大成(cheng)蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)。耐孔(kong)(kong)(kong)蝕(shi)(shi)不(bu)銹鋼基本上可分為3類:鐵素(su)體(ti)不(bu)銹鋼;鐵素(su)體(ti)-奧氏體(ti)雙相鋼;奧氏體(ti)不(bu)銹鋼。
降低氯離子腐蝕的(de)措施有:
①. 設計(ji)時(shi)應優先(xian)選(xuan)用耐孔(kong)蝕材料。
②. 降低氯離子(zi)在(zai)介質(zhi)中(zhong)的(de)含量,操作時(shi)嚴防(fang)跑、冒、滴、漏(lou)等(deng)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. 采用外加陰極電流保護,抑制(zhi)孔蝕。加強管理,做(zuo)好(hao)管道(dao)的定期檢(jian)驗,以保證管道(dao)在(zai)合理的壽(shou)命期限內安全運行。材料耐氯離子腐蝕能力不僅與(yu)氯離子濃度(du)有(you)關(guan)系,與(yu)介質(zhi)溫度(du)也有(you)關(guan)系。
作為管(guan)外側的(de)腐蝕因(yin)素,被(bei)認(ren)為是(shi)保溫(wen)(wen)材(cai)料的(de)問題,對保溫(wen)(wen)材(cai)料進行分(fen)析(xi),被(bei)檢驗出含有約0.5%的(de)氯離(li)子。這個(ge)數位可認(ren)為是(shi)保溫(wen)(wen)材(cai)料中(zhong)含有的(de)雜質,或由于保溫(wen)(wen)層破(po)損、浸入的(de)雨水中(zhong)帶入并(bing)經過(guo)濃(nong)縮的(de)結果。

