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大直徑不銹鋼管孔蝕的自動催化

大直徑不銹鋼管的腐蝕孔是一種獨特的陽極反應形式。這是一個自動催化的過程。也就是說,由蝕刻孔中的蝕刻過程產生的條件既促進又足以維持蝕刻孔的活性。這在圖3-19中示意性地示出。在圖中,金屬M在充滿空氣的氯化鈉溶液中產生孔蝕。快速溶解發生在孔,而氧減少發生在鄰近的表面。這個過程是自我促進和自我發展的。金屬在被侵蝕的孔中的快速溶解將導致在被侵蝕的孔中產生過多的正電荷。因此,氯離子將進入以保持電中性。因此,大直徑不銹鋼管會因高濃度的MCl而腐蝕孔,水解結果[見公式(3.3)]會產生高濃度的氫離子。氫離子和氯離子都能促進大多數金屬和大直徑不銹鋼管的溶解,整個過程隨時間而加速。因為氧在濃溶液中的溶解度實際上等于零,所以在蝕刻的孔中沒有氧的減少。在蝕刻的孔附近的表面上的陰極氧減少保護它免受腐蝕。也可以說,蝕刻孔用陰極保護了金屬表面的其余部分。

雖然圖3-19顯示了蝕刻的孔怎祥通過它自己的促銷表面生長,不銹鋼焊管廠家但它并沒有直接指出這個過程是如何開始的。埃文斯曾指出大直徑不銹鋼管的引發過程孔蝕試圖將一塊金屬M浸入充滿空氣的氯化鈉溶液中而不腐蝕孔。如果瞬時高金屬溶解速率是由特定點的任何原因引起的,氯離子將遷移到該點。因為氯離子促進了金屬的溶解,這種變化將在此時創造有利于加速溶解的條件。瞬時高溶解速率可局部出現在表面缺口、位錯露頭或其他缺陷處,或溶液成分的任何意外差異處。顯然,大直徑不銹鋼管孔蝕生長初期的條件是不穩定的。局部高濃度的氯離子和氫離子可能由于溶液中的混沌對流而分散,因為還沒有保護性的侵蝕孔穴位。作者曾觀察到,新侵蝕的孔的確不穩定,許多孔人在生長后幾分鐘內就失去了活動能力。

前面提到的重力效應是孔蝕自催化性質的直接結果。304不銹鋼焊管因為蝕刻的孔中的重而濃的溶液是其持續活動所必需的,所以蝕刻的孔沿著重力方向生長得最穩定。此外,孔的腐蝕通常始于大直徑不銹鋼管的上表面,因為在這種條件下氯離子更容易保留。

用管狀腐蝕產物腐蝕孔,如圖3-1 8表明生長機理與上述相似。圖3-20顯示了里格斯、薩德伯里和哈欽森提出的機制。在大直徑不銹鋼管腐蝕孔與鄰近表面的界面上,陰極反應產生的羥基與孔蝕產物相互作用生成氫氧化鐵。它被溶液中的溶解氧進一步氧化成鐵(羥基)3、Fe3O4、Fe2o3和其他氧化物。這個“銹”環長成一個管子,如圖t-2。顯示。x射線衍射證實了形成管子的氧化物。

比較圖3-20、圖3-19和圖3-10,可以看出腐蝕孔和縫隙腐蝕的生長機理基本相同。這種相似性導致一些研究人員匆忙得出以下結論:孔蝕的大直徑不銹鋼管實際上只是縫隙腐蝕的一個特例。這一觀點是合理的,因為所有顯示孔蝕的系統特別容易發生縫隙腐蝕(如海水中的不銹鋼或氯化鐵溶液)。然而,另一方面,——并不總是正確的。許多顯示縫隙腐蝕的系統不會在自由暴露的表面上產生孔蝕。盡管孔蝕與縫隙腐蝕非常相似,但它值得特別考慮,因為它是大直徑不銹鋼管道縫隙腐蝕的一種自誘發形式。簡而言之,它不需要狹縫——。它創造了一個蝕刻的孔.


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