Η αντοχή στη διάβρωση του ανοξείδωτου χάλυβα εξαρτάται από την παθητική μεμβράνη στην επιφάνεια του (κυρίως αποτελούμενη από Cr₂o₃), αλλά τα ιόντα αλογόνου (όπως F⁻ και CL⁻) μπορούν να καταστρέψουν τη μεμβράνη μέσω διαφορετικών μηχανισμών, προκαλώντας διάβρωση ή διάβρωση σχισμών.
Μηχανισμός διάβρωσης ιόντων χλωριδίου (CL⁻)
1. Η διείσδυση προσρόφησης και η τοπική οξίνιση
Λόγω της ισχυρής ικανότητας πόλωσης τους, τα ιόντα χλωριούχου προσροφάται κατά προτίμηση στα επιφανειακά ελαττώματα της παθητικής μεμβράνης (όπως τα εγκλείσματα και τα όρια των κόκκων), αντικαθιστώντας τα άτομα οξυγόνου για να σχηματίσουν διαλυτά χλωρίδια (όπως FECL), καταστρέφοντας τη δομή της μεμβράνης. Ταυτόχρονα, το CL⁻ εμπλουτίζεται στις λάκκους διάβρωσης, υδρολύοντας με μεταλλικά ιόντα για να παράγει H⁺, σχηματίζοντας ένα τοπικό ισχυρό όξινο περιβάλλον (το pH μπορεί να είναι τόσο χαμηλό όσο 2-3), επιταχύνοντας τη διάλυση των μετάλλων.
2. "Αυτοκαταλυτική επίδραση" του τσιμπήματος
Η συγκέντρωση του CL⁻ στις κοιλότητες διάβρωσης είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη του εξωτερικού διαλύματος, σχηματίζοντας ένα αποτέλεσμα "μικρο-μπαταρίας" και συνεχίζεται η ανοδική διάλυση. Λαμβάνοντας 304 ανοξείδωτο χάλυβα ως παράδειγμα, η συγκέντρωση CL⁻ που υπερβαίνει τα 200 ppm μπορεί να προκαλέσει διάβρωση, ενώ το 316 μπορεί να αυξήσει την κρίσιμη τιμή σε περισσότερο από 1000 ppm λόγω μολυβδαινίου (ΜΟ).
3. Συνεργική επίδραση της θερμοκρασίας και της συγκέντρωσης
High temperature (>60 βαθμοί) μειώνει σημαντικά το όριο διάβρωσης του CL⁻. Για παράδειγμα, ο κίνδυνος από ανοξείδωτο χάλυβα 316L στο περιβάλλον θαλασσινού νερού αυξάνεται απότομα σε 80 μοίρες.
Μοναδική συμπεριφορά διάβρωσης ιόντος φθοριούχου (F⁻)
1. Ισχυρή ικανότητα συμπλοκής ενεργοποιεί τη διάλυση της παθητικής μεμβράνης
Το F⁻ έχει μια μικρή ακτίνα ιόντων (1,33 Α έναντι CL⁻ 1,81 Α) και είναι εξαιρετικά ηλεκτροαρνητική. Είναι εύκολο να σχηματιστούν σταθερά σύμπλοκα με Cr3+ και Fe³+ (όπως [CRF₆] ³⁻), απευθείας διαλύοντας το Cr₂o₃ στη μεμβράνη παθητικοποίησης, με αποτέλεσμα την παρεμπόδιση της επισκευής της μεμβράνης. Αυτή η διαδικασία είναι ιδιαίτερα σημαντική σε περιβάλλοντα χαμηλού ρΗ (όπως διαλύματα που περιέχουν HF).
2. Επιταχύνετε τη συνολική διάβρωση και όχι την τοπική διάτρηση
Σε αντίθεση με το CL⁻, το F⁻ τείνει να διαβρώνει ομοιόμορφα, ειδικά υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής συγκέντρωσης (όπως υγρό απόβλητα που περιέχει φθορίου στη χημική παραγωγή). Για παράδειγμα, σε διάλυμα 40% HF, ο ρυθμός διάβρωσης 304 ανοξείδωτου χάλυβα μπορεί να φτάσει τα 10mm\/έτος, ενώ η αντίσταση στη διάβρωση του 316 είναι περιορισμένη λόγω του Mo.
3. Συνεργικό αποτέλεσμα και ανταγωνιστική προσρόφηση
Όταν οι F⁻ και CL⁻ συνυπάρχουν, το F⁻ μπορεί να απορροφηθεί κατά προτίμηση στην επιφάνεια, επιδεινώνοντας τη διάλυση της μεμβράνης παθητικοποίησης. Αλλά χαμηλή συγκέντρωση 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.
Στρατηγική επιλογής και προστασίας υλικού
1. Βελτιστοποίηση κράματος
Για το περιβάλλον CL⁻: προτιμάται προτιμάται προτιμάται το MO 316, 2205 Duplex Steel ή το Super Austenitic Steel (όπως 254SMO).
Για το περιβάλλον F⁻: Hastelloy C -276 (NI-CR-W-W) ή Zirconium (ZR) κράμα αποδίδει καλύτερα επειδή η μεμβράνη παθητικοποίησης του κράματος με βάση το Ni έχει ισχυρότερη αντίσταση στη συμπλοκή F⁻.
2. Περιβαλλοντικός έλεγχος
Reduce the concentration of halogen ions (such as ion exchange resin to remove Cl⁻), and control pH>8 για τη μείωση της δραστηριότητας F⁻. Αποφύγετε τις δραστικές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και χρησιμοποιήστε ένα σύστημα ψύξης για συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας.
3. Τεχνολογία επεξεργασίας επιφάνειας
Η ηλεκτροχημική παθητικοποίηση (παθητικοποίηση του νιτρικού οξέος για την αύξηση της περιεκτικότητας σε CR), η επίστρωση AL₂O₃ του πλάσματος ή η επένδυση από πολυτετραφθοροαιθυλένιο (PTFE) μπορούν να απομονώσουν την επαφή ιόντων.