Rezistența la coroziune a oțelului inoxidabil depinde de membrana pasivă de pe suprafața sa (compusă în principal din CR₂O₃), dar ionii halogeni (cum ar fi F⁻ și CL⁻) pot distruge membrana prin diferite mecanisme, provocând coroziunea de pitt sau crevice.
Mecanismul de coroziune al ionilor de clorură (CL⁻)
1. Penetrarea adsorbției și acidifierea locală
Datorită capacității lor puternice de polarizare, ionii de clorură sunt adsorbiți în mod preferențial pe defectele de suprafață ale membranei pasive (cum ar fi incluziunile și limitele de cereale), înlocuind atomii de oxigen pentru a forma cloruri solubile (cum ar fi FECL₂), distrugând structura membranei. În același timp, CL⁻ este îmbogățit în gropile de coroziune, hidrolizând cu ioni metalici pentru a produce H⁺, formând un mediu acid puternic local (pH -ul poate fi la fel de scăzut ca 2-3), accelerarea dizolvării metalelor.
2. „Efect autocatalitic” al pitting -ului
Concentrația de CL⁻ în gropile de coroziune este mult mai mare decât cea din soluția externă, formând un efect „micro-baterie”, iar dizolvarea anodică continuă. Luând 304 din oțel inoxidabil ca exemplu, concentrația de CL⁻ care depășește 200 ppm poate induce coroziunea pitică, în timp ce 316 poate crește valoarea critică la mai mult de 1000 ppm din cauza molibdenului (MO).
3. Efect sinergic al temperaturii și concentrației
High temperature (>60 de grade) reduce semnificativ pragul de coroziune al CL⁻. De exemplu, riscul de oțel inoxidabil de 316L în mediul apei de mare crește brusc la 80 de grade.
Comportamentul unic de coroziune a ionului de fluor (F⁻)
1. Abilitatea de complexare puternică declanșează dizolvarea membranei pasive
F⁻ are o rază ionică mică (1,33 Å vs. CL⁻ 1,81 Å) și este extrem de electronegativă. Este ușor să formați complexe stabile cu CR³+ și Fe³+ (cum ar fi [CRF₆] ³⁻), dizolvând direct CR₂o₃ în membrana de pasivare, ceea ce duce la obstrucția reparației membranei. Acest proces este deosebit de semnificativ în mediile cu pH scăzut (cum ar fi soluțiile care conțin HF).
2. Accelerați coroziunea generală mai degrabă decât o pitting local
Spre deosebire de CL⁻, F⁻ tinde să se corodeze uniform, în special în condiții de concentrație ridicată și de concentrație ridicată (cum ar fi lichidul de deșeuri care conțin fluor în producția chimică). De exemplu, într -o soluție HF de 40%, rata de coroziune a 304 oțel inoxidabil poate ajunge la 10 mm\/an, în timp ce rezistența la coroziune de 316 este limitată din cauza Mo.
3. Efect sinergic și adsorbție competitivă
Când F⁻ și Cl⁻ coexistă, F⁻ pot fi adsorbite în mod preferențial la suprafață, agravând dizolvarea membranei de pasivare; Dar concentrația scăzută f⁻ (<50ppm) may compete with OH⁻ at a specific pH, inhibiting the destructive effect of Cl⁻, which needs to be analyzed in combination with specific working conditions.
Strategia de selecție și protecție a materialelor
1. Optimizarea aliajului
Pentru mediul CL⁻: este preferat oțelul super-austenitic 316, 2205 duplex sau oțel super-austenitic care conține azot (cum ar fi 254SMO).
Pentru mediul F⁻: HASTELLOY C -276 (Ni-Cr-Mo-W) sau aliaj de zirconiu (zr) funcționează mai bine, deoarece membrana de pasivare a aliajului pe bază de Ni are o rezistență mai puternică la complexarea f⁻.
2. Controlul mediului
Reduce the concentration of halogen ions (such as ion exchange resin to remove Cl⁻), and control pH>8 Pentru a reduce activitatea F⁻. Evitați fluctuațiile drastice ale temperaturii și utilizați un sistem de răcire pentru condiții de temperatură ridicată.
3. Tehnologia de tratare a suprafeței
Pasivarea electrochimică (pasivarea acidului nitric pentru creșterea conținutului de CR), acoperirea al₂o₃ pulverizată cu plasmă sau politetrafluoroetilen (PTFE) căptușeala poate izola contactul cu ioni.