氯离子的腐蚀机理与防护
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氯离子对热力机组的腐蚀危害极大,其腐蚀表现形式主要是破坏金属表面的钝化膜,进而向金属晶格里面渗透,引起金属表面性质的变化.本文分析了氯离子对金属腐蚀的机理,并针对热力系统内部氯离子的来源,提出了相应的解决措施.岭澳核电站循环水过滤系统316L不锈钢管道点腐蚀的理论分析316L抋o简隆新1 ,时建华2(1.中广核工程有限公司,广东深圳 518124;2.大亚湾核电运营管理有限公司,广东深圳 518124)简单介绍了循环水旋转滤网反冲洗系统及316L不锈钢管道的使用情况,分析了316L不锈钢的抗腐蚀性。
详细介绍了点腐蚀形成的机理和影响因素,分析了316L不锈钢点腐蚀的情况,提出了对反冲洗管道可采取的防护措施。
316L不锈钢;管道;点腐蚀: a 316L . 316L . , a . .: 316L ; ;1 循环水旋转滤网反冲洗系统简介循环水过滤系统()的主要设备是旋转海水滤网,在其运行中要不断清除滤出的污物,通过反冲洗系统来实现。
反冲洗的水源与主循环水一样引自旋转滤网后的海水水室,后经两级泵加压和中间过滤输至旋转滤网的特定部位冲洗污物,设计流速2.3m。
反冲洗海水管道设计采用公称直径150(壁厚 7.11)的316L不锈钢管。
输送的海水含氯量为17g,摩尔浓度为0.48,为防止回路中海生物滋生,注入次氯酸钠溶液,使循环水入口次氯酸钠的质量分数控制在1×10-6。
2 316L不锈钢管道的使用情况系统于2000-05-17完成安装交付调试,进行单体调试及系统试运。
2001年4月,1号机组管道首次出现泄漏,泄漏部位位于管道竖直段与水平段弯头焊口处,泄漏点表现为穿透性孔,孔的直径很小,但肉眼可见,管道内壁腐蚀处呈扩展状褐色锈迹,判断为典型的不锈钢点腐蚀。
当时的处理措施是切除泄漏的管段,更换同材质的新管段,并在新管段底部增加了一个疏水阀,目的是在管道停运期间排空管内积水以防止腐蚀的再次发生。
但在2001年9月,1号机管道又发现漏点。
重整装置氯腐蚀及防护摘要:研究催化重整装置氯离子腐蚀机理,围绕催化重整装置的流程特点、操作条件、设备选材和制造等方面对重整装置的氯离子腐蚀类型和影响因素进行分析,控制催化重整氯离子腐蚀。
关键词:重整装置氯腐蚀中国石油辽阳石化分公司芳烃厂共有两套重整装置。
50万吨/年重整装置1996年建成,采用UOP的超低压重整连续反应工艺和UOP第二代再生工艺技术。
140万吨/年连续重整-歧化联合装置由中国石化工程建设公司设计,2015年建成,连续重整部分采用UOP最新一代超低压连续重整工艺技术,催化剂再生部分采用UOP CycleMax工艺技术,并采用UOP推出的Chlorsorb工艺技术。
在两套催化重整装置运行过程中,氯腐蚀给装置运行带来一定的影响,有可能出现氯化铵盐造成的换热器管程堵塞、预加氢反应器系统压降增大等故障,影响了装置的平稳运行。
一、氯的来源及影响1氯的来源原油中的氯以无机氯和有机氯的两种形式存在,无机氯一般是指原油中的无机氯盐,主要由氯化钠、氯化镁和氯化钙组成。
石油炼制过程中的电脱盐工序可以去除大部分氯化钠,但是氯化镁和氯化钙难以去除,从而水解生成氯化氢进入下道工序。
有机氯来源很多,一是原油中天然纯在的,二是采油过程中人为添加的含氯化学助剂,三是石油炼化过程中使用的化学助剂可能含有有机氯。
电脱盐工艺基本无法脱除有机氯。
另外在原油的开采输送过程中,为了提高其开采量或为降低其凝固点方便运输,会加人少量的有机氯化物如四氯化碳,这些氯化物一般存在于80~ 130℃的馏分中,随重整原料一起进人重整装置。
固定床的半再生式催化重整装置采用的是全氯型低铂铼催化剂,在重整装置的运行过程中,为了能够很好地发挥其催化剂的活性、选择性和稳定性,要求控制好催化剂的水氯平衡环境,为此需连续不断地注水、注氯,一般使用注人二氯乙烷和乙醇的方法来控制重整催化剂的水氯平衡。
二氯乙烷的注人量一般为1. 5 mg/L ,使得重整副产氢气中有少量的氯化氢进入预加氢单元。
在氯离子环境下金属腐蚀行为和机理下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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氯离子腐蚀机理及其预防措施目录前言 (2)2.对影响氯离子腐蚀金属设备的原因分析 (3)3.预防和控制氯离子腐蚀金属设备的对策及建议 (3)3. 1.合理选材,控制应力 (3)3.2.降低氯离子在水溶液中的含量 (4)3. 3.无机防腐涂料的使用 (4)4.常规设备的防腐措施 (5)4.1.设备的防腐结构设计 (5)4. 1. 1.概述 (5)4. 1.2.避免死角的出现 (5)4. 1. 3.避免间隙的产生 (5)4.2.材料的选择原则 (6)4.3.电化学保护防护法 (6)4.3. 1.概述 (6)4. 3. 2.外加电流的阴极防护法 (7)4. 3. 3.牺牲阳极的阴极保护法 (7)1. 4.缓蚀剂 (7)4. 5.缓蚀剂成为未来缓蚀剂的发展方向 (8)5.几种不锈钢在含氯水溶液中的适用条件 (8)5. 1. 304型不锈钢 (8)5.2. 304L型不锈钢 (8)5. 3. 316型不锈钢 (8)5.4. 316L型不锈钢 (9)5. 5. 317型不锈钢 (9)5. 6. AISI 904L 或SUS 890L 型不锈钢 (9)5. 7. Avesta 254 SMO 高级不锈钢 (9)5. 8. Avesta 654 SMO 高级不锈钢 (9)5. 9. RS-2(OCr20Ni26Mo3Cu3Si2Nb)不锈钢这 (9)5. 10. Incoloy 825(S) (9)5. 11. 31 合金 (10)5. 12. 33 合金 (10)5. 13. C-2000 合金 (10)5. 14. 59 合金 (10)5. 15. TAl 钛材 (11)6.不锈钢在含氯离子介质中的适用范围 (11)前言氯离子基于其半径小、穿透能力强的特点,因此能够优先地选择吸附在钝化膜上,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,进而造成对设备的腐蚀。
氯离子对钢筋混凝土腐蚀机理的影响研究氯离子是钢筋混凝土腐蚀的主要因素之一,它的渗透和浸泡会导致钢筋的腐蚀,从而降低结构强度和耐久性。
因此,深入研究氯离子对钢筋混凝土腐蚀的影响机理,对于保护和延长钢筋混凝土结构的使用寿命至关重要。
首先,氯离子在钢筋混凝土中的渗透和浸泡,会破坏混凝土表面的保护层。
保护层是由水泥石和微细孔隙组成的,它起到了阻挡氯离子渗透的作用。
一旦氯离子渗透到混凝土内部,在钢筋周围区域会发生电化学反应,导致钢筋表面产生了大量的氧化物,加速了钢筋的腐蚀速度。
其次,氯离子对于腐蚀的影响不仅仅是直接的化学作用,还会引起其他化学和物理变化。
在钢筋混凝土中,当氯离子与水泥中的硬水化合物反应时,产生了一种称为氯镁橄榄石的化合物。
氯镁橄榄石是一种具有吸湿性的物质,会吸收大量的水分,导致混凝土的体积膨胀和开裂,增加了腐蚀的风险。
此外,氯离子还会与钢筋的化学成分发生反应,形成氯化物,使钢筋局部区域发生腐蚀。
此外,氯离子对钢筋混凝土腐蚀的影响还与环境条件有关。
比如,氯离子在干燥的环境下对钢筋的腐蚀作用较小,而在湿润或潮湿的环境下,氯离子会更容易渗透到混凝土中,加速钢筋的腐蚀。
钢筋混凝土腐蚀的机理并不简单,氯离子只是其中的一方面。
其它因素如酸碱性、氧化还原环境、氧气和水的存在以及电解质结构等,都会影响到钢筋的腐蚀。
所以,在对混凝土结构进行设计和施工时,必须综合考虑这些因素,并采取相应措施来减少钢筋的腐蚀。
总之,氯离子对钢筋混凝土腐蚀具有很大的影响。
了解氯离子对钢筋混凝土腐蚀的机理,有助于选择合适的材料和防护方式,保护钢筋混凝土结构的耐久性和使用寿命,从而确保建筑物的安全性和可靠性。
深入研究氯离子对钢筋混凝土腐蚀机理的影响,可以从以下几个方面进行探讨。
首先,氯离子的渗透和浸泡会导致钢筋混凝土的物理性能发生变化。
氯离子进入混凝土中后,会与水泥石和水化硬化产物中碱式氧化钙反应,生成不溶性的氯化钙。
这些反应会增加混凝土中的离子浓度,造成了内部的应力,从而导致混凝土的微裂缝和毛细孔隙增加。
混凝土中氯离子侵蚀的原理一、背景介绍混凝土作为一种常见的建筑材料,具有优良的力学性能和耐久性。
然而,在实际使用过程中,混凝土会受到一些外界因素的影响,比如氯离子的侵蚀。
氯离子侵蚀是混凝土结构耐久性失效的主要因素之一,因此深入了解混凝土中氯离子侵蚀的原理对于保障混凝土结构的安全和耐久性至关重要。
二、氯离子的侵蚀1. 氯离子的来源氯离子主要来自于水、土壤、空气中的盐分和混凝土原材料中的氯化物。
在混凝土中,氯离子主要由外部环境通过混凝土的孔隙结构进入混凝土中。
2. 氯离子的侵蚀机理氯离子会在混凝土中逐渐向内扩散,当氯离子浓度达到一定程度时,会引起混凝土内部的化学反应,形成氯离子与混凝土中的钙离子结合的化合物,导致混凝土的力学性能和耐久性下降。
此外,氯离子还会引起混凝土中钢筋的腐蚀,进而导致混凝土结构的失效。
三、混凝土中氯离子侵蚀的原理1. 氯离子的扩散混凝土中氯离子的扩散是混凝土中氯离子侵蚀的重要原因。
混凝土通常是由水泥、砂子、石子等原材料混合而成,其中砂子和石子中含有一定量的氯化物,这些氯化物会随着混凝土的水化反应而释放出来。
此外,氯离子也会从混凝土表面的环境中渗入混凝土内部。
混凝土中存在大量的孔隙和毛细孔,这些孔隙和毛细孔是氯离子侵蚀的重要通道。
当氯离子进入混凝土中后,由于混凝土中存在浓度梯度,氯离子会向浓度低的区域扩散,从而加速氯离子的侵蚀。
2. 氯离子与混凝土的反应当氯离子进入混凝土中后,会与混凝土内部的水泥石和水化产物发生反应,形成氯化钙、氯化钠等化合物。
这些化合物的生成会导致混凝土中的孔隙度增加,从而影响混凝土的力学性能和耐久性。
此外,氯化钠和氯化钙的结晶会导致混凝土膨胀,从而引起混凝土的龟裂和破坏。
3. 氯离子引起钢筋腐蚀当混凝土中的氯离子浓度达到一定程度时,会引起钢筋的腐蚀。
腐蚀会使钢筋的截面积减小,从而降低了钢筋的承载能力,导致混凝土结构的失效。
氯离子引起钢筋腐蚀的机理是氯离子进入混凝土中后,与钢筋表面的保护层中的水和氧气发生反应,形成氯化铁等物质,同时还产生了氢离子和氯离子。
共享知识分享快乐氯离子对不锈钢的腐蚀机理及防护氯离子对不锈钢腐蚀的机理在化工生产中,腐蚀在压力容器使用过程中普遍发生,是导致压力容器产生各种缺陷的主要因素之一。
普通钢材的耐腐蚀性能较差,不锈钢则具有优良的机械性能和良好的耐腐蚀性能。
Cr和Ni是不锈钢获得耐腐蚀性能最主要的合金元素。
Cr和Ni使不锈钢在氧化性介质中生成一层十分致密的氧化膜,使不锈钢钝化,降低了不锈钢在氧化性介质中的腐蚀速度,使不锈钢的耐腐蚀性能提高。
氯离子的活化作用对不锈钢氧化膜的建立和破坏均起着重要作用。
虽然至今人们对氯离子如何使钝化金属转变为活化状态的机理还没有定论,但大致可分为2种观点:成相膜理论的观点认为,由于氯离子半径小,穿透能力强,故它最容易穿透氧化膜内极小的孔隙,到达金属表面,并与金属相互作用形成了可溶性化合物,使氧化膜的结构发生变化,金属产生腐蚀。
吸附理论则认为,氯离子破坏氧化膜的根本原因是由于氯离子有很强的可被金属吸附的能力,它们优先被金属吸附,并从金属表面把氧排掉。
因为氧决定着金属的钝化状态氯离子和氧争夺金属表面上的吸附点,甚至可以取代吸附中的钝化离子与金属形成氯化物,氯化物与金属表面的吸附并不稳定,形成了可溶性物质,这样导致了腐蚀的加速。
电化学方法研究不锈钢钝化状态的结果表明,氯离子对金属表面的活化作用只出现在一定的范围内,存在着1个特定的电位值,在此电位下,不锈钢开始活化。
这个电位便是膜的击穿电位,击穿电位越大,金属的钝态越稳定。
因此,可以通过击穿电位值来衡量不锈钢钝化状态的稳定性以及在各种介质中的耐腐蚀能力。
一、应力腐蚀失效及防护措施1 应力腐蚀失效机理页眉内容共享知识分享快乐在压力容器的腐蚀失效中,应力腐蚀失效所占的比例高达45 %左右。
因此, 研究不锈钢制压力容器的应力腐蚀失效显得尤为重要。
所谓应力腐蚀, 就是在拉伸应力和腐蚀介质的联合作用下而引起的低应力脆性断裂。
应力腐蚀一般都是在特定条件下产生:①只有在拉应力的作用下。
氯离子对不锈钢腐蚀的机理在化工生产中 ,腐蚀在压力容器使用过程中普遍发生 ,是导致压力容器产生各种缺陷的主要因素之一。
普通钢材的耐腐蚀性能较差 ,不锈钢则具有优良的机械性能和良好的耐腐蚀性能。
Cr 和 Ni 是不锈钢获得耐腐蚀性能最主要的合金元素。
Cr 和 Ni 使不锈钢在氧化性介质中生成一层十分致密的氧化膜 ,使不锈钢钝化 ,降低了不锈钢在氧化性介质中的腐蚀速度,使不锈钢的耐腐蚀性能提高。
氯离子的活化作用对不锈钢氧化膜的建立和破坏均起着重要作用。
虽然至今人们对氯离子如何使钝化金属转变为活化状态的机理还没有定论,但大致可分为 2 种观点。
成相膜理论的观点认为 ,由于氯离子半径小 ,穿透能力强 ,故它最容易穿透氧化膜内极小的孔隙, 到达金属表面 ,并与金属相互作用形成了可溶性化合物 ,使氧化膜的结构发生变化 ,金属产生腐蚀。
吸附理论则认为 ,氯离子破坏氧化膜的根本原因是由于氯离子有很强的可被金属吸附的能力, 它们优先被金属吸附 ,并从金属表面把氧排掉。
因为氧决定着金属的钝化状态 ,氯离子和氧争夺金属表面上的吸附点 ,甚至可以取代吸附中的钝化离子与金属形成氯化物 ,氯化物与金属表面的吸附并不稳定 ,形成了可溶性物质 ,这样导致了腐蚀的加速。
电化学方法研究不锈钢钝化状态的结果表明,氯离子对金属表面的活化作用只出现在一定的范围内 ,存在着 1 个特定的电位值 ,在此电位下 ,不锈钢开始活化。
这个电位便是膜的击穿电位, 击穿电位越大 ,金属的钝态越稳定。
因此 ,可以通过击穿电位值来衡量不锈钢钝化状态的稳定性以及在各种介质中的耐腐蚀能力。
2 应力腐蚀失效及防护措施2. 1 应力腐蚀失效机理在压力容器的腐蚀失效中 ,应力腐蚀失效所占的比例高达 45 %左右。
因此 ,研究不锈钢制压力容器的应力腐蚀失效显得尤为重要。
所谓应力腐蚀 ,就是在拉伸应力和腐蚀介质的联合作用下而引起的低应力脆性断裂。
应力腐蚀一般都是在特定条件下产生 : ①只有在拉应力的作用下。
氯离子腐蚀机理集团文件版本号:(M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988)1、Cl-对金属腐蚀的影响表现在两个方面:一是降低材质表面钝化膜形成的可能或加速钝化膜的破坏,从而促进局部腐蚀;另一方面使得H2S、C O2在水溶液中的溶解度降低,从而缓解材质的腐蚀。
Cl-具有离子半径小、穿透能力强,并且能够被金属表面较强吸附的特点。
Cl-浓度越高,水溶液的导电性就越强,电解质的电阻就越低,Cl-就越容易到达金属表面,加快局部腐蚀的进程;酸性环境中Cl-的存在会在金属表面形成氯化物盐层,并替代具有保护性能的FeCO3膜,从而导致高的点蚀率。
腐蚀过程中,Clˉ不仅在点蚀坑内富积,而且还会在未产生点蚀坑的区域处富积,这可能是点蚀坑形成的前期过程。
它反映出基体铁与腐蚀产物膜的界面处的双电层结构容易优先吸附Clˉ,使得界面处Clˉ浓度升高。
在部分区域,Clˉ会积聚成核,导致该区域阳极溶解加速。
这样金属基体会被向下深挖腐蚀,形成点蚀坑阳极金属的溶解,会加速Clˉ透过腐蚀产物膜扩散到点蚀坑内,使点蚀坑内的Clˉ浓度进一步增加,这一过程是属于Clˉ的催化机制,当Clˉ浓度超过一定的临界值之后,阳极金属将一直处在活化状态而不会钝化。
因此,在Clˉ的催化作用下,点蚀坑会不断扩大、加深。
尽管溶液中的Na+含量较高,但是对腐蚀产物膜能谱分析却未发现Na元素的存在,说明腐蚀产物膜对阳离子向金属方向的扩散具有一定的拟制作用;而阴离子则比较容易的穿过腐蚀产物膜到达基体与膜的界面。
这说明腐蚀产物膜具有离子选择性,导致界面处阴离子浓度升高。
2、氯离子对奥氏体不锈钢的腐蚀主要使点蚀。
机理:氯离子容易吸附在钝化膜上,把氧原子挤掉,然后和钝化膜中的阳离子结合形成可溶性氯化物,结果在露出来的机体金属上腐蚀了一个小坑。
这些小坑被成为点蚀核。
这些氯化物容易水解,使小坑能溶液PH值下降,使溶液成酸性,溶解了一部分氧化膜,造成多余的金属离子,为了平很腐蚀坑内的电中性,外部的Cl-离子不断向空内迁移,使空内金属又进一步水解。
氯离子对不锈钢的腐蚀机理及防护氯离子对不锈钢腐蚀的机理在化工生产中,腐蚀在压力容器使用过程中普遍发生,是导致压力容器产生各种缺陷的主要因素之一。
普通钢材的耐腐蚀性能较差,不锈钢则具有优良的机械性能和良好的耐腐蚀性能。
Cr 和Ni 是不锈钢获得耐腐蚀性能最主要的合金元素。
Cr 和Ni 使不锈钢在氧化性介质中生成一层十分致密的氧化膜,使不锈钢钝化,降低了不锈钢在氧化性介质中的腐蚀速度,使不锈钢的耐腐蚀性能提高。
氯离子的活化作用对不锈钢氧化膜的建立和破坏均起着重要作用。
虽然至今人们对氯离子如何使钝化金属转变为活化状态的机理还没有定论,但大致可分为2 种观点:成相膜理论的观点认为,由于氯离子半径小,穿透能力强,故它最容易穿透氧化膜内极小的孔隙,到达金属表面,并与金属相互作用形成了可溶性化合物,使氧化膜的结构发生变化,金属产生腐蚀。
吸附理论则认为,氯离子破坏氧化膜的根本原因是由于氯离子有很强的可被金属吸附的能力,它们优先被金属吸附,并从金属表面把氧排掉。
因为氧决定着金属的钝化状态,氯离子和氧争夺金属表面上的吸附点,甚至可以取代吸附中的钝化离子与金属形成氯化物,氯化物与金属表面的吸附并不稳定,形成了可溶性物质,这样导致了腐蚀的加速。
电化学方法研究不锈钢钝化状态的结果表明,氯离子对金属表面的活化作用只出现在一定的范围内,存在着1 个特定的电位值,在此电位下,不锈钢开始活化。
这个电位便是膜的击穿电位,击穿电位越大,金属的钝态越稳定。
因此,可以通过击穿电位值来衡量不锈钢钝化状态的稳定性以及在各种介质中的耐腐蚀能力。
一、应力腐蚀失效及防护措施1 应力腐蚀失效机理在压力容器的腐蚀失效中,应力腐蚀失效所占的比例高达45 %左右。
因此,研究不锈钢制压力容器的应力腐蚀失效显得尤为重要。
所谓应力腐蚀,就是在拉伸应力和腐蚀介质的联合作用下而引起的低应力脆性断裂。
应力腐蚀一般都是在特定条件下产生:①只有在拉应力的作用下。
② 产生应力腐蚀的环境总存在特定的腐蚀介质,不锈钢在含有氧的氯离子的腐蚀介质及H2SO4 、H2S 溶液中才容易发生应力腐蚀。
③ 一般在合金、碳钢中易发生应力腐蚀。
研究表明,应力腐蚀裂纹的产生主要与氯离子的浓度和温度有关。
压力容器的应力来源:①外载荷引起的容器外表面的拉应力。
②压力容器在制造过程中产生的各种残余应力。
2 生产中对应力腐蚀失效的防护措施控制应力腐蚀失效的方法,从内因入手,合理选材,从外因入手,控制应力、控制介质或控制电位等。
实际情况千变万化,可按实际情况具体使用。
(1)选用耐应力腐蚀材料(2)控制应力(3)严格遵守操作规程工艺操作、工艺条件对压力容器的腐蚀有巨大的影响。
因此,必须严格控制原料成分、流速、介质温度、压力、pH 值等工艺指标。
在工艺条件允许的范围内添加缓蚀剂。
铬镍不锈钢在溶解有氧的氯化物中使用时,应把氧的质量分数降低到1. 0 ×10 - 6以下。
实践证明,在含有氯离子质量分数为500. 0 ×10 - 6的水中,只需加入质量分数为150.0 ×10 - 6的硝酸盐和质量分数为0. 5 ×10 - 6亚硫酸钠混合物,就可以得到良好的效果。
(4)维修与管理为保证压力容器长期安全运行,应严格执行有关压力容器方面的条例、法规,对在用压力容器中允许存在的缺陷必须进行复查,及时掌握其在运行中缺陷的发展情况,采取适当的措施,减少设备的腐蚀。
二、孔蚀失效及预防措施1 孔蚀失效机理在压力容器表面的局部地区,出现向深处腐蚀的小孔,其余地区不腐蚀或腐蚀轻微,这种腐蚀形态称为小孔腐蚀(也称点蚀) 。
点蚀一般在静止的介质中容易发生。
具有自钝化特性的金属在含有氯离子的介质中,经常发生孔蚀。
蚀孔通常沿着重力方向或横向方向发展,孔蚀一旦形成,具有深挖的动力,即向深处自动加速。
含有氯离子的水溶液中,不锈钢表面的氧化膜便产生了溶解,其原因是由于氯离子能优先有选择地吸附在氧化膜上,把氧原子排掉,然后和氧化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物,结果在基底金属上生成孔径为20μm~30μm 小蚀坑,这些小蚀坑便是孔蚀核。
在外加阳极极化条件下,只要介质中含有一定量的氯离子,便可能使蚀核发展成蚀孔。
在自然条件下的腐蚀,含氯离子的介质中含有氧或阳离子氧或阳离子氧化剂时,能促使蚀核长大成蚀孔。
氧化剂能促进阳极极化过程,使金属的腐蚀电位上升至孔蚀临界电位以上。
蚀孔内的金属表面处于活化状态,电位较负,蚀孔外的金属表面处于钝化状态,电位较正,于是孔内和孔外构成一个活态———钝态微电偶腐蚀电池,电池具有大阴极小阳极面积比结构,阳极电流密度很大,蚀孔加深很快,孔外金属表面同时受到阴极保护,可继续维持钝化状态。
孔内主要发生阳极溶解:Fe →Fe2 + + 2e ,Cr →Cr3 + + 3e ,Ni →Ni2 + + 2e 。
介质呈中性或弱碱性时,孔外的主要反应为:O2 + H2O + 2e →2OH- 。
由于阴、阳两极彼此分离,二次腐蚀产物将在孔口形成,没有多大的保护作用。
孔内介质相对于孔外介质呈滞流状态,溶解的金属阳离子不易往外扩散,溶解氧也不易扩散进来。
由于孔内金属阳离子浓度增加,氯离子迁入以维持电中性,这样就使孔内形成金属氯化物的浓溶液,这种浓溶液可使孔内金属表面继续维持活化状态。
又由于氯化物水解的结果,孔内介质酸度增加,使阳极溶解加快,蚀孔进一步发展,孔口介质的pH值逐渐升高,水中的可溶性盐将转化为沉淀物,结果锈层、垢层一起在孔口沉积形成一个闭塞电池。
闭塞电池形成后,孔内、外物质交换更加困难,使孔内金属氯化物更加浓缩,氯化物水解使介质酸度进一步增加,酸度的增加将使阳极溶解速度进一步加快,蚀孔的高速度深化,可把金属断面蚀穿。
这种由闭塞电路引起的孔内酸化从而加速腐蚀的作用称为自催化酸化作用。
影响孔蚀的因素很多,金属或合金的性质、表面状态,介质的性质、pH 值、温度等都是影响孔蚀的主要因素。
大多数的孔蚀都是在含有氯离子或氯化物的介质中发生的。
具有自钝化特性的金属,孔蚀的敏感性较高,钝化能力越强,则敏感性越高。
实验表明,在阳极极化条件下,介质中主要含有氯离子便可以使金属发生孔蚀,而且随着氯离子浓度的增加,孔蚀电位下降,使孔蚀容易发生,尔后又使孔蚀加速。
处于静止状态的介质比处于流动状态的介质能使孔蚀加快。
介质的流速对孔蚀的减缓起双重作用,加大流速(仍处于层流状态) ,一方面有利于溶解氧向金属表面输送,使氧化膜容易形成;而另一方面又减少沉淀物在金属表面沉积的机会,从而减少产生孔蚀的机会。
2 防止孔蚀的措施(1)在不锈钢中加入钼、氮、硅等元素或加入这些元素的同时提高铬含量,可获得性能良好的钢种。
耐孔蚀不锈钢基本上可分为3 类:铁素体不锈钢;铁素体—奥氏体双相钢;奥氏体不锈钢。
设计时应优先选用耐孔蚀材料。
(2)降低氯离子在介质中的含量,操作时严防跑、冒、滴、漏等现象的发生。
(3)在工艺条件许可的情况下,可加入缓蚀剂。
对缓蚀剂的要求是,增加钝化膜的稳定性或有利于受损钝化膜得以再钝化。
例如,在10 %的FeCl3 溶液中加入3 %的NaNO2 ,可长期防止1Cr18Ni9Ti 钢的孔蚀。
(4)采用外加阴极电流保护,抑制孔蚀。
氯离子对不锈钢制压力容器的腐蚀,对压力容器的安全性有很大的影响。
即使是合理的设计、精确的制造避免或减少了容器本身的缺陷,但是,在长期使用中,由于各种错综复杂因素的联合作用,容器也会受到一定的腐蚀。
虽然目前对防止氯离子对不锈钢腐蚀的方法还不十分完善,但掌握一些最基本的防护措施,对保证生产的正常进行,还是十分必要的。
除此之外,还应严格按照操作规程操作,加强设备管理,做好容器的定期检验,以保证容器在合理的寿命期限内运行。
总而言之,奥氏不锈钢体在氯离子面前不堪一击,只有针对我们的设备材质、工艺情况、设备工作状况,决定氯离子的控制标准,因为不锈钢发生腐蚀的条件与介质的浓度、环境温度以及接触介质的金属表面的状态都有关系。
一般在压力容器水中的氯离子浓度小于25ppm,但对于我公司的不锈钢设备,特别是精馏塔冷凝器不但要控制脱盐水的PH值、硬度,氯离子浓度也控制在10ppm以下,这才能保证设备不被腐蚀,安全运行。
选用不锈钢种类与CL-浓度直接相关,具体如下:材料耐CL离子腐蚀能力不仅与CL离子浓度有关系,与介质温度也有关系。
130°C、10ppm用304,25ppm,温度在120°C以下(包括120°C)用304,,130°C,用316;50-80ppm,温度在50°C以下(包括50°C)用304,,50-130°C,用316;110-150ppm,温度在50°C以下(包括50°C)用304,50-120°C,用316,130°C,用317;300ppm,50°C用316,80°C用317,80-130°C用254>300-500ppm,50°C用317,80-120°C用254,130°C用Ti>500-2000ppm,50-80°C用254,80-130°C用Ti>2000-5000ppm,50°C用254,80-130°C用Ti。