Korrosionsmotståndet hos rostfritt stål beror på det passiva membranet på dess yta (främst sammansatt av cr₂o₃), men halogenjoner (såsom F⁻ och Cl⁻) kan förstöra membranet genom olika mekanismer, vilket orsakar grop eller sprickkorros.
Korrosionsmekanism för kloridjoner (CL⁻)
1. Adsorptionspenetration och lokal försurning
På grund av deras starka polarisationsförmåga adsorberas kloridjoner företrädesvis på ytdefekterna på det passiva membranet (såsom inneslutningar och korngränser), vilket ersätter syreatomer för att bilda lösliga klorider (såsom fekl), vilket förstör membranstrukturen. Samtidigt berikas Cl⁻ i korrosionsgrovorna, hydrolyserar med metalljoner för att producera H⁺, och bildar en lokal stark sur miljö (pH kan vara så låg som 2-3), accelererande metallupplösning.
2. "Autokatalytisk effekt" av pitting
Koncentrationen av CL⁻ i korrosionsgroparna är mycket högre än i den yttre lösningen, och bildar en "mikrobatteri" -effekt, och den anodiska upplösningen fortsätter. Med 304 rostfritt stål som ett exempel kan CL⁻ -koncentration som överstiger 200 ppm inducera gropkorrosion, medan 316 kan öka det kritiska värdet till mer än 1000 ppm på grund av molybden (MO).
3. Synergistisk effekt av temperatur och koncentration
High temperature (>60 grader) reducerar CL⁻s korrosionströskel signifikant. Till exempel ökar pittingrisken för 316L rostfritt stål i havsvattenmiljön kraftigt vid 80 grader.
Unikt korrosionsbeteende hos fluoridjon (F⁻)
1. Stark komplexförmåga utlöser upplösning av passivt membran
F⁻ har en liten jonradie (1,33 Å kontra Cl⁻ 1,81 Å) och är extremt elektronegativ. Det är lätt att bilda stabila komplex med Cr³+ och Fe³+ (såsom [CRF₆] ³⁻), vilket direkt löser Cr₂o₃ i passiveringsmembranet, vilket resulterar i hinder för membranreparation. Denna process är särskilt betydande i miljöer med låg pH (såsom HF-innehållande lösningar).
2. Accelerera den totala korrosionen snarare än lokal pitting
Till skillnad från CL⁻ tenderar F⁻ att korrodera enhetligt, särskilt under höga temperatur- och höga koncentrationsförhållanden (såsom fluorinnehållande avfallsvätska i kemisk produktion). I en 40% HF -lösning kan till exempel korrosionshastigheten för 304 rostfritt stål nå 10 mm\/år, medan korrosionsmotståndet på 316 är begränsad på grund av Mo.
3. Synergistisk effekt och konkurrenskraftig adsorption
När F⁻ och CL⁻ samexisterar kan F⁻ företrädesvis adsorberas på ytan, vilket förvärrar upplösningen av passiveringsmembranet; men låg koncentration 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.
Materialval och skyddsstrategi
1. Legeringsoptimering
För CL⁻-miljö: MO-innehållande 316, 2205 duplexstål eller kväveinnehållande super austenitiskt stål (såsom 254SMO) föredras.
För F⁻-miljö: Hastelloy C -276 (Ni-Cr-Mo-W) eller Zirconium (ZR) -legering presterar bättre eftersom passiveringsmembranet för Ni-baserad legering har starkare resistens mot F⁻-komplexation.
2. Miljökontroll
Reduce the concentration of halogen ions (such as ion exchange resin to remove Cl⁻), and control pH>8 för att minska F⁻ -aktiviteten. Undvik drastiska temperaturfluktuationer och använd ett kylsystem för höga temperaturförhållanden.
3. Ytbehandlingsteknik
Elektrokemisk passivering (salpetersyra passivering För att öka CR -innehållet), plasma -sprayad al₂o₃ -beläggning eller polytetrafluoroetylen (PTFE) kan isolera jonkontakt.