Odporność na korozję stali nierdzewnej zależy od błony pasywnej na jej powierzchni (złożonej głównie z cr₂o₃), ale jony halogenowe (takie jak F⁻ i Cl⁻) mogą niszczyć membranę poprzez różne mechanizmy, powodując korozję wżer lub szczeliną.
Mechanizm korozji jonów chlorkowych (CL⁻)
1. Penetracja adsorpcji i zakwaszenie lokalne
Ze względu na ich silną zdolność polaryzacyjną jony chlorkowe są preferencyjnie adsorbowane na defektach powierzchniowych błony pasywnej (takich jak wtrącenia i granice ziarna), zastępując atomy tlenu w celu tworzenia rozpuszczalnych chlorków (takich jak Fecl₂), niszcząc strukturę błony. Jednocześnie Cl⁻ jest wzbogacony w dołów korozji, hydrolizując jonami metali w celu wytworzenia H⁺, tworząc lokalne silne środowisko kwasowe (pH może być tak niskie jak 2-3), przyspieszając rozpuszczanie metalu.
2. „Efekt autokatalityczny” wżery
Stężenie Cl⁻ w dołach korozji jest znacznie wyższe niż stężenie w roztworze zewnętrznym, tworząc efekt „mikro-bateryny”, a rozpuszczanie anodowe trwa. Przykładem stali nierdzewnej 304, stężenie CL⁻ przekraczające 200 ppm może indukować korozję wżery, podczas gdy 316 może zwiększyć wartość krytyczną do ponad 1000 ppm z powodu molibdenu (MO).
3. Synergistyczny wpływ temperatury i stężenia
High temperature (>60 stopni) Znacząco zmniejsza próg korozji Cl⁻. Na przykład ryzyko wżery stali nierdzewnej 316L w środowisku wody morskiej gwałtownie wzrasta o 80 stopni.
Unikalne zachowanie korozji jonu fluoru (F⁻)
1. Silna zdolność do kompleksowania wyzwala rozpuszczanie membrany pasywnej
F⁻ ma mały promień jonu (1,33 Å vs. Cl⁻ 1,81 Å) i jest wyjątkowo elektroonywalny. Łatwo jest utworzyć stabilne kompleksy z Cr³+ i Fe³+ (takie jak [Crf₆] ³⁻), bezpośrednio rozpuszczone cr₂o₃ w błonie pasywacyjnej, co powoduje niedrożność naprawy błony. Proces ten jest szczególnie znaczący w środowiskach o niskim pH (takich jak rozwiązania zawierające HF).
2. Przyspiesz ogólną korozję, a nie lokalne wżery
W przeciwieństwie do Cl⁻, F⁻ ma tendencję do równomiernie korodowania, szczególnie w warunkach wysokiej temperatury i wysokiego stężenia (takich jak ciecz odpadowa zawierająca fluor w produkcji chemicznej). Na przykład w roztworze 40% HF szybkość korozji 304 stali nierdzewnej może osiągnąć 10 mm\/rok, podczas gdy opór korozji 316 jest ograniczony ze względu na MO.
3. Synergistyczny efekt i konkurencyjna adsorpcja
Kiedy F⁻ i Cl⁻ współistnieją, F⁻ może być preferencyjnie zaadsorbowane na powierzchni, pogarszając rozpuszczanie błony pasywacyjnej; ale niskie stężenie 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 wyboru materiału i ochrony
1. Optymalizacja stopu
W przypadku środowiska Cl⁻: preferowane jest stal super austenityczna (taka jak 254smo) zawierająca 316, 2205 dupleksowa stal lub azot (taka jak 254SMO).
W przypadku środowiska F⁻: Hastelloy C -276 (Ni-CR-Mo-W) lub ze stopu cyrkonium (Zr) działa lepiej, ponieważ membrana pasywacyjna stopu opartego na Ni ma silniejszy odporność na kompleksowanie F⁻.
2. Kontrola środowiska
Reduce the concentration of halogen ions (such as ion exchange resin to remove Cl⁻), and control pH>8 Aby zmniejszyć aktywność F⁻. Unikaj drastycznych fluktuacji temperatury i użyj układu chłodzenia w warunkach wysokiej temperatury.
3. Technologia obróbki powierzchniowej
Pasywacja elektrochemiczna (pasywacja kwasu azotowego w celu zwiększenia zawartości CR), spryskana plazmą powłoką al₂o₃ lub podszewka politetrafluoroetylenu (PTFE) może izolować kontakt jonowy.
