خوردگی فولاد ضد زنگ توسط یونهای فلوراید و کلرید در آب با نمک بالا

مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ به غشای منفعل روی سطح آن بستگی دارد (که عمدتا از Cr₂o₃ تشکیل شده است) ، اما یون های هالوژن (مانند F⁻ و Cl⁻) می توانند غشای را از طریق مکانیسم های مختلف از بین ببرند و باعث ایجاد گودال یا خوردگی می شوند.

1. نفوذ جذب و اسیدی شدن موضعی

با توجه به توانایی قطبی سازی قوی آنها ، یونهای کلرید ترجیحاً بر روی نقص سطح غشای منفعل (مانند اجزاء و مرزهای دانه) جذب می شوند ، و جایگزین اتم های اکسیژن برای تشکیل کلریدهای محلول (مانند FECL₂) می شوند و ساختار غشای را از بین می برند. در عین حال ، CL⁻ در گودالهای خوردگی غنی شده است ، هیدرولیز کردن با یون های فلزی برای تولید H⁺ ، تشکیل یک محیط اسیدی قوی محلی (pH می تواند به اندازه 2-3 کم باشد) ، و باعث شتاب انحلال فلز می شود.

2. "اثر اتوکاتالیستی" گودال

غلظت Cl⁻ در چاله های خوردگی بسیار بیشتر از آن است که در محلول خارجی ، یک اثر "میکرو باتری" تشکیل می دهد و انحلال آندی ادامه می یابد. با استفاده از 304 فولاد ضد زنگ به عنوان نمونه ، غلظت CL⁻ بیش از 200 ppm ممکن است باعث خوردگی گودال شود ، در حالی که 316 می تواند مقدار بحرانی را به دلیل مولیبدن (MO) به بیش از 1000 ppm افزایش دهد.

3 اثر هم افزایی دما و غلظت

High temperature (>60 درجه) آستانه خوردگی Cl⁻ را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. به عنوان مثال ، خطر گودبرداری فولاد ضد زنگ 316L در محیط آب دریا به شدت در 80 درجه افزایش می یابد.

1. توانایی پیچیده قوی باعث انحلال غشای منفعل می شود

F⁻ دارای شعاع یون کوچک (1.33 Å در مقابل Cl⁻ 1.81 Å) است و بسیار الکترونگاتیو است. به راحتی می توان مجتمع های پایدار را با CR³+ و Fe³+ (مانند [CRF₆] ³⁻) تشکیل داد ، و مستقیماً CR₂O₃ را در غشای انفعال حل کرد و در نتیجه مانع ترمیم غشای شد. این فرآیند به ویژه در محیط های کم pH (مانند راه حل های حاوی HF) قابل توجه است.

2. خوردگی کلی را به جای گودال های محلی تسریع کنید

بر خلاف CL⁻ ، F⁻ تمایل به خوردگی یکنواخت ، به ویژه در شرایط درجه حرارت بالا و غلظت بالا (مانند مایع زباله حاوی فلورین در تولید شیمیایی) دارد. به عنوان مثال ، در یک محلول HF 40 ٪ ، میزان خوردگی 304 فولاد ضد زنگ می تواند به 10 میلی متر در سال برسد ، در حالی که مقاومت خوردگی 316 به دلیل MO محدود است.

3. اثر هم افزایی و جذب رقابتی

هنگامی که F⁻ و Cl⁻ همزیستی می شوند ، F⁻ ممکن است ترجیحاً روی سطح جذب شود و انحلال غشای انفعال را تشدید کند. اما غلظت کم 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.

1. بهینه سازی آلیاژ

برای محیط CL⁻: حاوی MO 316 ، 2205 فولاد دوبلکس یا فولاد فوق العاده آستنیتی حاوی نیتروژن (مانند 254smo) ترجیح داده می شود.

برای محیط F⁻: Hastelloy C -276 (Ni-Cr-Mo-W) یا آلیاژ زیرکونیوم (ZR) عملکرد بهتری دارد زیرا غشای انفعال آلیاژ مبتنی بر Ni مقاومت قوی تری در برابر مجتمع F⁻ دارد.

2. کنترل محیط زیست

Reduce the concentration of halogen ions (such as ion exchange resin to remove Cl⁻), and control pH>8 برای کاهش فعالیت F⁻. از نوسانات دما شدید خودداری کنید و از سیستم خنک کننده برای شرایط دمای بالا استفاده کنید.

3. فناوری تصفیه سطح

انفعال الکتروشیمیایی (انفعال اسید نیتریک برای افزایش محتوای CR) ، پوشش پلاسما اسپری Al₂o₃ یا روکش پلی تترا فلورو اتیلن (PTFE) می تواند تماس یونی را جدا کند.