點(diǎn)腐蝕的形成及防護(hù)
一、點(diǎn)蝕是什么
點(diǎn)腐蝕簡稱點(diǎn)蝕,是指金屬表面在腐蝕介質(zhì)中形成小孔的局部的腐蝕形態(tài),也稱孔蝕,這是一種在金屬材料表面大部分不腐蝕或者腐蝕輕微,而分散發(fā)生的局部腐蝕。一般點(diǎn)腐蝕的孔徑都小于1mm,深度都小于孔徑。腐蝕小孔有些孤立地存在,有些則緊湊地在一起。
金屬材料在某些環(huán)境介質(zhì)中,經(jīng)過一定的時(shí)間后,大部分表面不發(fā)生腐蝕或腐蝕很輕微,但在表面的微小區(qū)域內(nèi),出現(xiàn)蝕孔或麻點(diǎn)。蝕孔通常沿重力方向生長,設(shè)備中水平表面見得最多,少數(shù)發(fā)生在垂直表面,只有極少數(shù)在水平表面的底部上見到。隨著時(shí)間的推移,蝕孔不斷向縱深方向發(fā)展,形成小孔狀腐蝕坑。
點(diǎn)蝕幾何形態(tài)上構(gòu)成了大陰極小陽極的結(jié)構(gòu),致使蝕孔的陽極溶解速度相當(dāng)大,能很快導(dǎo)致腐蝕穿孔破壞。此外,點(diǎn)蝕能夠加劇其他類型的局部腐蝕,如晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂、腐蝕疲勞等。
蝕孔由于孔徑較小,洞口表面常有腐蝕產(chǎn)物遮蓋,很難發(fā)現(xiàn),所以檢查蝕孔時(shí)必須去除腐蝕產(chǎn)物。另外,點(diǎn)蝕時(shí)的金屬損失量很小,即使設(shè)備發(fā)生穿孔破壞,其設(shè)備的失重也很小,但能使設(shè)備穿孔破壞,也難以用測量壁厚的減薄量來預(yù)測設(shè)備壽命。
可見,點(diǎn)腐蝕是一種外觀隱蔽而破壞性極大的局部腐蝕形式,是化工生產(chǎn)及海洋事業(yè)中經(jīng)常遇到的問題。如,在海洋在浪花飛濺區(qū),鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕速率平均達(dá)到0.3-0.5毫米/年,點(diǎn)蝕率高達(dá)1.0毫米/年,一旦發(fā)生局部的腐蝕破壞,整個(gè)結(jié)構(gòu)的承載力就會(huì)大大降低,威脅到人民的生命財(cái)產(chǎn)安全,還會(huì)影響工程壽命和安全生產(chǎn),對(duì)生態(tài)環(huán)境造成難以修復(fù)的破壞。
二、如何預(yù)防點(diǎn)腐蝕的發(fā)生
1、電化學(xué)保護(hù)。采用外加陰極電流的陰極保護(hù)法,使被保護(hù)的金屬材料的極化電位控制在點(diǎn)蝕保護(hù)電位以下,防止點(diǎn)蝕的產(chǎn)生。
2、可選用耐點(diǎn)蝕合金作為設(shè)備、部件的制造材料。
3、改善介質(zhì)條件。在有特殊離子的介質(zhì)中,即有氧化劑和同時(shí)有活性陰離子存在的鈍化性溶液中,點(diǎn)蝕多發(fā)生在表面生成氧化膜或鈍化膜的金屬材料上,或有陰極性鍍層的金屬上??梢越档虲l-離子濃度,減少氧化劑(如除氧、防止Fe3+、Cu2+離子存在),降低溫度,提高pH值等。或者是保證溶液中有均勻的氧和氧化劑濃度,避免縫隙存在,對(duì)溶液進(jìn)行攪拌、通氣或循環(huán)等防止或減少點(diǎn)蝕的發(fā)生。
4、合理選用緩蝕劑。對(duì)鐵和碳鋼可選用硫酸鹽、硝酸鹽、碳酸鈉等;對(duì)不銹鋼可選用硫酸鹽、硝酸鹽等;對(duì)鋅可選用磷酸鹽和鉻酸鹽等;對(duì)鋁及其臺(tái)金可選用硫酸鹽、硝酸鹽、鉻酸鹽、醋酸鹽等。
5、點(diǎn)蝕通常發(fā)生在靜滯的溶液中,有流速或提高流速??蓽p輕或不發(fā)生點(diǎn)蝕。加大流速方面有助于溶解氧向金屬表面的輸送,使飩化膜容易形成和修復(fù);另一方面可以減少沉積物及氯離子在金屬表面的沉積和吸附,從而減少點(diǎn)蝕發(fā)生的機(jī)會(huì),但當(dāng)流速過高時(shí),會(huì)對(duì)鈍化膜起沖剛破壞作用,引起磨損腐蝕。
6,在盡可能低的溫度下工作。介質(zhì)溫度升高,會(huì)使在低溫下不發(fā)生點(diǎn)蝕的材料發(fā)生點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕速率隨溫度升高而增加。例如在濃度為4%~10%氯化鈉的溶液中,在90℃時(shí)達(dá)到點(diǎn)蝕造成的重量損失最大;對(duì)于更稀的溶液,最大值出現(xiàn)在較高的溫度。
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