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双相不锈钢管的点蚀行为分析
发布者: 发布时间:2020/10/4 阅读:286

 点蚀是一种集中于双相不锈钢管表面很小的范围并深入到金属内部的腐蚀形态。产生原因在于金属表面的电化学不均一性形成小而集中的阳极和大阴极的腐蚀电池。由于点蚀具有范围小深度深的腐蚀特征,金属在发生点蚀的情况下失重较小而产生穿孔,造成零件的报废,引发事故。

 

 点蚀过程主要分为三个阶段:点蚀萌生阶段、亚稳态点蚀阶段、稳态点蚀阶段。在点蚀的萌生阶段,不锈钢表面的钝化膜由于晶界、位错、析出相等原因具有了不连续性、不均匀性等特点,在卤素离子特别是氯离子的侵蚀作用下,双相不锈钢管表面钝化膜在较为薄弱处发生破裂,导致了点蚀的萌生。影响钝化膜保护性的因素主要包括合金成分、腐蚀介质、温度等。现阶段研究普遍认可的三种钝化膜破裂微观机制包括吸附减薄机制、离子迁移剌穿机制和钝化膜破裂机制。吸附减薄机制最早于1976年由Heussler和Fischer提出,他们认为氯离子与氧气竞争吸附,吸附在钝化膜上的氯离子促使其减薄,导致金属基体发生溶解。而现在普遍认为,钝化膜为多层结构,因此氯离子吸附减薄被认为是点蚀发生的重要过程而非必要条件。离子迁移刺穿机制即为卤素离子穿过钝化膜到金属-氧化物界面,促进基体金属的溶解。在氯化物溶液中的点蚀萌生需要孕育期这一现象有效证明了这一机制的发生。浙江宏盛特钢有限公司于1979年提出点缺陷模型,从物理学的角度解释钝化膜生长与破裂的动力学过程,可用于定量分析钝化电流、钝化膜厚度及钝化膜内部电势分布。但点缺陷模型存在一定局限性,它没有考虑到点蚀中的亚稳态点蚀过程。钝化膜的破裂机制将点蚀过程中钝化膜在溶液中的破裂与修复考虑在内。

 

 双相不锈钢管在钝化膜薄弱或缺陷位置易发生钝化膜的破裂,导致点蚀的萌生。只有在具备稳定生长条件的破裂位置才能形成稳态点蚀。这一机制有效解决了点蚀的稳定性问题。

 

 双相不锈钢管点蚀的增长受诸多因素控制,受环境温度、腐蚀介质浓度和阳极电位等因素的影响。点蚀萌生伴随着亚稳态点蚀的进行。亚稳态点蚀过程中,点蚀萌生发展一段时间后不再继续发展,而是产生钝化,钝化膜发生破裂后一段时间又重新修复钝化,是钝化膜的破裂和修复交替进行的一个过程。这一过程通常在临界点蚀温度和临界点蚀电位以下进行,在电流波动上,表现为微小的暂态峰。亚稳态点蚀坑内部氧化膜的溶解再生交替进行,当氧化膜溶解速率大于再生速率时,亚稳态点蚀即逐步发展为稳态点蚀;反之则发生钝化。稳态点蚀即为点蚀坑稳定增长的点蚀行为。

 
 

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