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    金屬的氯化物應力腐蝕破裂

    2019-4-21 10:43:58      點擊:

    金屬的氯化物應力腐蝕破裂又稱氯脆,是指金屬在腐蝕介質 Cl-和應力(殘余應力、熱應力、工作應力等共同作用下,產生的脆斷現象。鋁合金、高強度低合金鋼、不銹鋼、馬 氏體時效鋼以及鈦合金,在一定條件下都會發生氯脆。其中,不銹鋼的氯脆現象是比較常見的。

    下面以不銹鋼的氯脆為例來解釋說明氯脆原理。

    多數情況下,氯脆是以點蝕或縫隙腐蝕為起點的。不銹鋼具有優良的機械性能和良好的  耐腐蝕性能,Cr Ni 是不銹鋼獲得耐腐蝕性能最主要的合金元素,其在不銹鋼表面生成一 層十分致密、光亮的氧化物保護膜,大大提高了不銹鋼的耐腐蝕性能。氯離子Cl-半徑  小、穿透能力強,能夠穿透這層氧化物保護膜,并且由于 Cl-有很強的可被金屬吸附的能力, 它們會從金屬表面把氧化物中的氧排擠掉,自身取代氧與金屬形成氯化物。但氯化物與金屬  表面的吸附不穩定,于是形成了可溶性物質,破壞了氧化保護膜,形成坑點或縫隙,成為氯  脆發生的起點。

    氯化物氯離子腐蝕

    在應力作用下,金屬內部穩定的組織受到破壞,導致晶粒在應力方向的作用下位錯而形 成滑移臺階,這些滑移臺階的構成給 Cl- 帶來了吸附和滲透的機會。

    Cl-在坑點或縫隙處聚集,在應力造成的晶格破壞協助下,滲入到金屬基體,通過電化 學的陽極過程形成穿晶腐蝕或晶間腐蝕,陰極則由氫離子(酸性溶液或溶解氧中性水溶 液)擔任。

    陽極: M M+ + e

    陰極: H+ + e H (酸性)

    H2O + 1/2O2 + 2e 2OH-    (中性)

    通過上述腐蝕萌生點的形成、應力作用、陽極腐蝕過程的進行,金屬晶格被破壞,形成  腐蝕破裂現象,即氯化物應力腐蝕破裂。氯脆的腐蝕裂紋萌生處為坑點或縫隙,通常較寬, 而延伸多呈穿晶、沿晶或二者的混合形式,故整體且呈樹枝狀。

    氯化物樹狀腐蝕

    青島清達環?偣ろn泰清高工國家化學清洗標準 HG/T2387-92《工業設備化學清洗質量標準》的起草人和起草組負責人,具有 40 多年的防腐清洗和工業水處理實踐經驗1975 年發表的文章《奧氏體不銹鋼換熱器的氯化物應力腐蝕破裂》中提出,發生氯化物應力腐蝕 破裂的極限氯離子濃度是相當低的。即使在氯離子含量很低的水中,由于有局部沸騰如熱水鍋爐、熱交換器等設備而引起氯離子濃縮,如果溫度適當,再有溶解氧和一定應力的共 同作用,就易發生腐蝕破裂。

    另外,在高溫水中,有氯離子存在的條件下,溶解氧對應力腐蝕破裂起決定作用。