La resistència a la corrosió de l’acer inoxidable depèn de la membrana passiva de la seva superfície (principalment composta per cr₂o₃), però els ions halògens (com F⁻ i Cl⁻) poden destruir la membrana mitjançant diferents mecanismes, provocant una corrosió de picot o escletxa.
Mecanisme de corrosió dels ions de clorur (Cl⁻)
1. Penetració d’adsorció i acidificació local
A causa de la seva forta capacitat de polarització, els ions de clorur són adsorbits preferentment sobre els defectes superficials de la membrana passiva (com les inclusions i els límits del gra), substituint els àtoms d’oxigen per formar clorurs solubles (com FECL₂), destruint l’estructura de la membrana. Al mateix temps, Cl⁻ s’enriqueix en les fosses de corrosió, hidrolitzant -se amb ions metàl·lics per produir h⁺, formant un entorn àcid fort local (el pH pot ser tan baix com 2-3), accelerant la dissolució metàl·lica.
2. "Efecte autocatalític" de la picadura
La concentració de Cl⁻ a les fosses de corrosió és molt superior a la de la solució externa, formant un efecte "micro-bat-bate" i la dissolució anòdica continua. Prenent 304 acer inoxidable com a exemple, la concentració de Cl⁻ superior a 200 ppm pot induir la corrosió de picot, mentre que 316 pot augmentar el valor crític a més de 1000 ppm a causa del molibdè (Mo).
3. Efecte sinèrgic de la temperatura i la concentració
High temperature (>60 graus) redueix significativament el llindar de corrosió de Cl⁻. Per exemple, el risc de pujar d’acer inoxidable de 316L a l’aigua de mar augmenta bruscament a 80 graus.
Comportament de corrosió únic de l’ió fluor (f⁻)
1.
F⁻ té un petit radi d’ions (1,33 Å vs. Cl⁻ 1,81 Å) i és extremadament electronegatiu. És fàcil formar complexos estables amb cr³+ i fe³+ (com [crf₆] ³⁻), dissolent directament Cr₂o₃ a la membrana de passivació, donant lloc a una obstrucció de la reparació de membrana. Aquest procés és especialment significatiu en entorns de baix pH (com ara solucions que contenen HF).
2. Accelereu la corrosió global en lloc de la picadura local
A diferència de Cl⁻, F⁻ tendeix a corroir uniformement, sobretot en condicions d’alta temperatura i de concentració (com el líquid de residus que contenen fluor en la producció química). Per exemple, en una solució del 40% de HF, la taxa de corrosió de 304 acer inoxidable pot arribar a 10mm\/any, mentre que la resistència a la corrosió de 316 és limitada a causa de Mo.
3. Efecte sinèrgic i adsorció competitiva
Quan F⁻ i Cl⁻ coexisteixen, F⁻ es pot adsorbir preferentment a la superfície, agreujant la dissolució de la membrana de passivació; però baixa concentració 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.
Estratègia de selecció i protecció de materials
1. Optimització d’aliatge
Per a l’entorn CL⁻: es prefereix el que conté MO 316, 2205 acer dúplex o acer austenític que conté nitrogen (com 254SMO).
Per a l’entorn F⁻: Hastelloy C -276 (Ni-CR-Mo-W) o aliatge de zirconi (Zr) funciona millor perquè la membrana de passivació de l’aliatge basat en Ni té una resistència més forta a la complexació F⁻.
2. Control ambiental
Reduce the concentration of halogen ions (such as ion exchange resin to remove Cl⁻), and control pH>8 Per reduir l’activitat de F⁻. Eviteu les fluctuacions de temperatura dràstiques i utilitzeu un sistema de refrigeració per a condicions de temperatura alta.
3. Tecnologia de tractament superficial
Passivació electroquímica (passivació de l’àcid nítric per augmentar el contingut de CR), el recobriment d’al₂o₃ ruixat en plasma o el revestiment de politetrafluoroetilè (PTFE) pot aïllar el contacte d’ions.