Korozijska odpornost nerjavečega jekla je odvisna od pasivne membrane na njegovi površini (v glavnem sestavljena iz Cr₂o₃), vendar lahko halogeni ioni (kot sta F⁻ in CL⁻) uničijo membrano z različnimi mehanizmi, kar povzroči pitting ali vrzeli korozijo.
Korozijski mehanizem kloridnih ionov (CL⁻)
1. Adsorpcijska penetracija in lokalna zakistev
Zaradi svoje močne polarizacijske sposobnosti so kloridni ioni prednostno adsorbirani na površinskih okvarah pasivne membrane (kot so vključitve in meje zrn), ki nadomeščajo kisikove atome, da tvorijo topne kloride (kot je fecl₂) in uničujejo membransko strukturo. Hkrati je CL⁻ obogaten v korozijskih jamah, hidroliziranje s kovinskimi ioni, da nastane H⁺, ki tvori lokalno močno kislo okolje (pH je lahko tako nizek kot 2-3), kar pospeši raztapljanje kovin.
2. "Avtokatalitični učinek".
Koncentracija Cl⁻ v korozijskih jamah je veliko višja kot v zunanji raztopini, ki tvori učinek "mikro-baterije", anodno raztapljanje pa se nadaljuje. Če jemljemo 304 nerjavečega jekla kot primer, koncentracija CL⁻, ki presega 200 ppm, lahko povzroči korozijo, medtem ko 316 lahko poveča kritično vrednost na več kot 1000 ppm zaradi molibdena (MO).
3. Sinergistični učinek temperature in koncentracije
High temperature (>60 stopinj) znatno zmanjša prag korozije CL⁻. Na primer, tveganje za 316L iz nerjavečega jekla v okolju morske vode se močno poveča na 80 stopinj.
Edinstveno korozijsko vedenje fluoridnega iona (F⁻)
1. Močna kompleksna sposobnost sproži raztapljanje pasivne membrane
F⁻ ima polmer majhnega iona (1,33 Å proti CL⁻ 1,81 Å) in je izjemno elektronegativen. S stabilnim kompleksom je enostavno oblikovati stabilne komplekse s Cr³+ in Fe³+ (na primer [CRF₆] ³⁻), ki neposredno raztapljajo CR₂O₃ v pasivacijski membrani, kar ima za posledico oviro popravljanja membrane. Ta postopek je še posebej pomemben v okolju z nizkim pH (kot so rešitve, ki vsebujejo HF).
2. pospešite splošno korozijo in ne lokalno.
Za razliko od CL⁻ se F⁻ ponavadi enakomerno korodira, zlasti pri visoki temperaturi in visoki koncentracijski pogoji (kot je odpadna tekočina, ki vsebuje fluor v kemični proizvodnji). Na primer, v 40 -odstotni raztopini HF lahko hitrost korozije 304 nerjavečega jekla doseže 10 mm/leto, medtem ko je korozijska odpornost 316 omejena zaradi Mo.
3. Sinergistični učinek in konkurenčna adsorpcija
Kadar sta F⁻ in Cl⁻ soobramljena, se lahko F⁻ prednostno adsorbira na površini, kar poslabša raztapljanje pasivacijske membrane; vendar nizka koncentracija 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.
Strategija izbire in zaščite materiala
1. Optimizacija zlitine
Za okolje CL⁻: Prednostno je za CL⁻ 316, 2205 dupleksno jeklo ali dušik, ki vsebuje dušik, super avstenitno jeklo (kot je 254SMO).
Za F⁻ okolje: Hastelloy C -276 (ni-cr-w) ali cirkonium (zr) zlitina deluje bolje, ker ima pasivacijska membrana zlitine na osnovi NI močnejšo odpornost na kompleksa F⁻.
2. Okoljski nadzor
Reduce the concentration of halogen ions (such as ion exchange resin to remove Cl⁻), and control pH>8 Za zmanjšanje aktivnosti F⁻. Izogibajte se drastičnim nihanjem temperature in uporabite hladilni sistem za visoke temperaturne pogoje.
3. Tehnologija površinskega obdelave
Elektrokemična pasivacija (pasivacija dušikove kisline za povečanje vsebnosti CR), plazemsko razpršeno al₂o₃ prevleko ali politetrafluoroetilen (PTFE) podloga lahko izolira ionski stik.