氯离子对双相不锈钢抗点腐蚀性能的研究

摘 要：在我国以往的化工生产过程中，化工设备的毁坏是一种比较常见的现象，严重的影响着我国化工产业的生产力。而在化工生产设备的日常维护中可以发现，化工设备维护最普遍的部位就是压力容器，多数体现在压力容器双相不锈钢的腐蚀上。根据相关研究发现，对压力容器双相不锈钢部位造成腐蚀的基本因素就是化工生产过程中的氯离子，所以说如何解决氯离子对双相不锈钢的腐蚀是当前的主要话题。本文主要阐述的内容是氯离子对双相不锈钢腐蚀的机理以及腐蚀的基本形式，对双相不锈钢的抗点腐蚀性能做出研究。

关键词：双相不锈钢；氯离子；腐蚀

一、氯离子对双相不锈钢腐蚀的基本机理

在我国以往的化工生产过程中，化工设备的毁坏问题是一个比较普遍的现象，严重的影响着化工产业的生产力，而在化工生产设备的日常维护中可以发现，化工设备维护最普遍的部位就是压力容器，多数体现在压力容器双相不锈钢的腐蚀上。对于双相不锈钢来说，它比普通钢材具有更加优良的机械性能与耐腐蚀性能，是一种非常好的刚性材料，在工业生产中被普遍应用。

在双相不锈钢的构成元素中，除了Fe元素之外还含有大量的Cr元素和Ni元素，这也是其具有耐腐蚀性能的根本原因，因为这两种元素可以使不锈钢在氧化介质中生成一层非常致密的氧化膜，使不锈钢产生钝化现象，这样就相当于给不锈钢镀了一层防氧化膜，可以使不锈钢的腐蚀速度大大降低，从而达到双相不锈钢的耐腐蚀的目的。但是在双相不锈钢氧化膜的生成过程中氯离子却起着反作用力，由于氯离子的活化作用，不仅可以阻止不锈钢的钝化，同时也可以破坏这种氧化膜，使双相不锈钢的耐腐蚀性大大降低。在当今时期，人们对氯离子活化不锈钢氧化膜的现象还没有一个准确的定论，但是经过研究人员的不断的研究与探索，得出了以下两种有效结论：

（一）成相膜理论

在成相膜理论中，人们认为氯离子的半径小，具有良好的穿透力，可以很容易的穿透不锈钢的氧化膜达到金属表面，然后氯离子就会和金属发生一系列的化学反应，产生一些可溶性的物质作用于不锈钢的氧化膜，使氧化膜的结构发生变化，失去阻止金属氧化的性能，使不锈钢产生腐蚀现象。

（二）吸附理论

在吸附理论中，人们认为氯离子具有超强的金属吸附能力，在不锈钢表面可以优先被金属吸附，在这个过程中就会把金属表面的痒元素给排除掉。而不锈钢表面之所以能够处于钝化状态，能够形成抑制不锈钢氧化的氧化膜，关键就在于氧元素，而这时氯离子具有超强的吸附性，就会代替氧元素在金属表面的位置，将氧化膜变成氯化物，而氯化物又会与不锈钢的金属表面发生化学反映，形成一种可溶性的物质，起到加速不锈钢腐蚀的作用，使双相不锈钢失去其耐腐蚀性的作用。

研究人员在对不锈钢的研究过程中发现，氯离子在金属表面发生活化作用是需要一定条件的，只有存在一个特定的电位值，给予其相应的电位条件，才能够使不锈钢的钝化表面出现活化现象。而这个特定的电位，指的是不锈钢氧化膜的击穿电位，在此可知不锈钢氧化膜的击穿电位与不锈钢的耐腐蚀性有着直接的联系，击穿电位越大则金属的钝化越稳定，耐腐蚀性越强，所以在此可以通过不锈钢氧化膜的击穿电位值来衡量不锈钢钝化状态的稳定性，衡量不锈钢在各种环境中的耐腐蚀性的强大与否。

二、氯离子对双相不锈钢腐蚀的基本形式

（一）点腐蚀形式

任何金属材料都或多或少会含有一些非金属物质，比如硫化物、氧化物等物质，双相不锈钢也是如此，也具有一定量的非金属物质。双相不锈钢表面的非金属物质在氯离子的侵蚀下，就会逐渐形成一些坑点的腐蚀形态，这些坑点一但形成后氯离子就会逐渐转移到坑点内部，而原本坑点内部的金属离子就会逐渐转移到坑点外部，由于氯离子带负电荷，金属离子带正电荷，这样就会形成电化学腐蚀。在这个过程中，由于氯离子半径下、穿透力强的特性，双相不锈钢表面的任何焊接处、缺陷处，都会被氯离子给侵蚀，造成不锈钢的腐蚀现象。

（二）缝隙腐蚀形式

缝隙腐蚀的机理与坑点腐蚀的机理是一样的，在不锈钢的缝隙处也会像点腐蚀一样形成闭塞电池，这样就会导致不锈钢的缝隙处形成氯离子的电腐蚀现象。这类腐蚀现象一般都出现在法兰垫片、搭接缝、罗山螺母的缝隙之间，也会出现在热换管与管板孔的缝隙之间。在此要知道，缝隙腐蚀发生的几率性与缝隙中静止溶液的浓度有直接的关系，一但缝隙中具有了良好的腐蚀环境，那么就会使缝隙腐蚀的几率大大增强。

（三）应力腐蚀形式

氯离子对双相不锈钢的应力腐蚀破坏性是很大的，在这个过程中，影响其应力腐蚀的主要因素包不锈钢所处环境的温度与介质、不锈钢本身非金属杂质的形态、不锈钢本身非金属杂质的大小与分布、不锈钢工作环境加工应力的大小等元素，并且不锈钢的应力腐蚀方向与不锈钢工作环境的应力方向是相垂直的，呈树枝状扩展分布。在此要注意，不锈钢应力的来源主要是不锈钢的冷变形、焊接以及钝击等形式的参与应力，这些应力的产生会对不锈钢内部的稳定结构造成影响，就会使金属晶粒在在应力的作用下发生下位错形成滑移台阶，会给氯离子的侵蚀营造良好的条件，造成不锈钢腐蚀现象的产生等。

参考文献：

[1]赵晖，徐玲.热处理对双相不锈钢的组织和腐蚀性能的影响.《腐蚀科学与防护技术》 .2009年3期

[2]聂恒，熊君，葛长胜.多尺度微结构对高MnN低Ni超级双相不锈钢点腐蚀和力学性能的影响.《稀有金属材料与工程》.2012年4期