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氯離子對不銹鋼腐蝕的機理
在化工生產(chǎn)中,腐蝕在壓力容器使用過程中普遍發(fā)生,是導(dǎo)致壓力容器產(chǎn)生各種缺陷的主要因素之一。普通鋼材的耐腐蝕性能較差,不銹鋼則具有優(yōu)良的機械性能和良好的耐腐蝕性能。Cr 和Ni 是不銹鋼獲得耐腐蝕性能主要的合金元素。Cr 和Ni 使不銹鋼在氧化性介質(zhì)中生成一層十分致密的氧化膜,使不銹鋼鈍化,降低了不銹鋼在氧化性介質(zhì)中的腐蝕速度,使不銹鋼的耐腐蝕性能提高 。氯離子的活化作用對不銹鋼氧化膜的建立和破壞均起著重要作用。雖然至今人們對氯離子使鈍化金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨癄顟B(tài)的機理還沒有定論,但大致可分為2 種觀點。
成相膜理論的觀點認為,由于氯離子半徑小,穿透能力強,故它容易穿透氧化膜內(nèi)極小的孔隙,到達金屬表面,并與金屬相互作用形成了可溶性化合物,使氧化膜的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,金屬產(chǎn)生腐蝕。
吸附理論則認為,氯離子破壞氧化膜的根本原因是由于氯離子有很強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。因為氧決定著金屬的鈍化狀態(tài),氯離子和氧爭奪金屬表面上的吸附點,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。
電化學(xué)方法研究不銹鋼鈍化狀態(tài)的結(jié)果表明,氯離子對金屬表面的活化作用只出現(xiàn)在一定的范圍內(nèi),存在著1 個特定的電位值,在此電位下,不銹鋼開始活化。這個電位便是膜的擊穿電位,擊穿電位越大,金屬的鈍態(tài)越穩(wěn)定。因此,可以通過擊穿電位值來衡量不銹鋼鈍化狀態(tài)的穩(wěn)定性以及在各種介質(zhì)中的耐腐蝕能力。
