De corrosieweerstand van roestvrij staal hangt af van het passieve membraan op het oppervlak (voornamelijk samengesteld uit CR₂O₃), maar halogeenionen (zoals F⁻ en CL⁻) kunnen het membraan door verschillende mechanismen vernietigen, waardoor putjes of spleetcorrosie veroorzaakt.
Corrosiemechanisme van chloride -ionen (CL⁻)
1. Adsorptie -penetratie en lokale verzuring
Vanwege hun sterke polarisatievermogen worden chloride -ionen bij voorkeur geadsorbeerd op de oppervlaktedefecten van het passieve membraan (zoals insluitsels en korrelgrenzen), waarbij zuurstofatomen worden vervangen om oplosbare chloriden (zoals Fecl₂) te vormen, waardoor de membraanstructuur wordt vernietigd. Tegelijkertijd is CL⁻ verrijkt in de corrosiekuilen, hydrolyserend met metaalionen om H⁺ te produceren, waardoor een lokale sterke zure omgeving wordt gevormd (pH kan zo laag zijn als 2-3), waardoor de metaaloplossing wordt versneld.
2. "Autokatalytisch effect" van putten
De concentratie van CL⁻ in de corrosiekuilen is veel hoger dan die in de externe oplossing, waardoor een "micro-battery" -effect wordt gevormd en de anodische oplossing gaat door. Het nemen van 304 roestvrij staal als voorbeeld, CL⁻ -concentratie van meer dan 200 ppm kan putcorrosie induceren, terwijl 316 de kritische waarde kan verhogen tot meer dan 1000 ppm als gevolg van molybdeen (MO).
3. Synergistisch effect van temperatuur en concentratie
High temperature (>60 graden) vermindert de corrosiedrempel van CL⁻ aanzienlijk. Het putrisico van 316L roestvrij staal in zeewateromgeving neemt bijvoorbeeld sterk toe met 80 graden.
Uniek corrosiegedrag van fluoride -ion (f⁻)
1. Sterk complexeringsmogelijkheden veroorzaakt oplossing van passief membraan
F⁻ heeft een kleine ionenradius (1,33 Å versus CL⁻ 1,81 Å) en is extreem elektronegatief. Het is gemakkelijk om stabiele complexen te vormen met Cr³+ en Fe³+ (zoals [Crf₆] ³⁻), direct op te lossen van CR₂O₃ in het passiveringsmembraan, wat resulteert in obstructie van membraanreparatie. Dit proces is met name belangrijk in lage pH-omgevingen (zoals HF-bevattende oplossingen).
2. Versnel de algehele corrosie in plaats van lokale putjes
In tegenstelling tot CL⁻ heeft F⁻ de neiging om uniform te corroderen, vooral onder hoge temperatuur- en hoge concentratieomstandigheden (zoals fluor-bevattende afvalvloeistof bij de chemische productie). In een oplossing van 40% HF kan het corrosiesnelheid van 304 roestvrij staal bijvoorbeeld 10 mm\/jaar bereiken, terwijl de corrosieweerstand van 316 beperkt is vanwege Mo.
3. Synergistisch effect en competitieve adsorptie
Wanneer F⁻ en CL⁻ naast elkaar bestaan, kan F⁻ bij voorkeur op het oppervlak worden geadsorbeerd, waardoor de oplossing van het passiveringsmembraan verergert; maar lage concentratie 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.
Materiële selectie- en beschermingsstrategie
1. Legering optimalisatie
Voor CL⁻-omgeving: MO-bevattende 316, 2205 duplex staal of stikstofbevattend super austenitisch staal (zoals 254 mmo) heeft de voorkeur.
Voor F⁻-omgeving: Hastelloy C -276 (Ni-CR-Mo-W) of Zirkonium (ZR) -legering presteert beter omdat het passiveringsmembraan van Ni-gebaseerde legering een sterkere weerstand heeft tegen F⁻-complexatie.
2. Milieucontrole
Reduce the concentration of halogen ions (such as ion exchange resin to remove Cl⁻), and control pH>8 om de F⁻ -activiteit te verminderen. Vermijd drastische temperatuurschommelingen en gebruik een koelsysteem voor hoge temperatuuromstandigheden.
3. Oppervlaktebehandelingstechnologie
Elektrochemische passivering (salpeterzuurpassivering om het CR -gehalte te verhogen), plasma gespoten al₂o₃ coating of polytetrluorethyleen (PTFE) voering kan ionencontact isoleren.
