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不锈钢水管缝隙腐蚀的机理

发布时间:2020-10-22 16:28:00 来源:天力久田不锈钢管业

不锈钢水管缝隙腐蚀的机理:

经过对不锈钢水管缝隙腐蚀多年的研究,科研人员提出了一些不锈钢水管缝隙腐蚀的理论模型。Evans认为金属的溶解使缝隙内金属离子发生浓缩,在内外离子浓度差所形成的浓差电池作用下,产生不锈钢水管缝隙腐蚀。

不锈钢管水管.jpg

目前,一般认为这个机理适用于铜合金。

Fontana和Greene提出的不锈钢水管缝隙腐蚀的一元化机理为人们所普遍接受不锈钢水管缝隙腐蚀可分为初期阶段和后期阶段。在初期阶段,发生金属的溶解和阴极的氧还原为氢氧离子的反应。

阳极:M→→M+e

阴极:02+2H20+4e一>40H;

此时,金属和溶液之间电荷是守恒的,金属溶解产生的电子立即被氧化还原消耗掉。在经过一段时间后,缝内的氧气消耗完后,氧的还原反应不再进行。这时缝内缺氧,缝外富氧,形成了氧浓差电池,金属M在缝内继续溶解,缝内溶液中M+过剩,为了保持电荷平衡,缝隙外部迁移性大的阴离子(如氯离子)迁移到缝内,同时 阴极过程转到缝外。缝内已形成金属的盐类(包括氯化物和硫酸盐)发生水解:

M"Cl+H20一> MOH + HCl。结果使缝内pH值下降,可达2至3,这就促使缝内金属溶解速度增加,相应缝外邻近表面的阴极过程,即氧的还原速度也增加,使外部表面得到阴极保护,而加速了缝内金属的腐蚀。

薄壁不锈钢覆塑水管.jpg

而Myer等人认为,至少还有氢离子、中性盐和缓蚀剂的浓差电池存在于不锈钢水管缝隙腐蚀过程中, Brown以水解后局部酸化引起局部腐蚀的依据,提出了闭塞腐蚀电池(occluded.corrosion cell) 的概念。

另外,Fontana和Rosefeld'等人,指出了蚀孔或缝隙闭塞电池的自催化理论。

缝内外溶液的对流和扩散受阻,导致闭塞区贫氧,缝隙外仍然富氧,造成的氧浓差电池使缝隙内金属的电位低于缝隙外金属的电位,pH值的降低以及H和C1的作用(HCl)使金属处于活化状态,促进闭塞区内金属的溶解,形成二次腐蚀产物Fe(OH):在缝口,造成正电荷过剩,C1迁入。而氯化物在水中发生水解,使缝隙内介质(H浓度增加)酸化,pH值下降,因此,加速了阳极的溶解。阳极的加速溶解,又引起更多的Cl离子迁入,氯化物浓度又增加,氯化物的水解又使介质进一步酸化,如此反复循环,形成了一个闭塞电池内的自催化效应。

不锈钢双卡压管件4.jpg

除此以外,0ldfield 和Sutton等人的研究发现缝内可能有氢气析出,并提出临界缝隙溶液的概念”。有的研究工作还从热力学角度用零电荷电位Epzc解释不锈钢水管缝隙腐蚀。

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