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孔蝕又叫點(diǎn)蝕,是高度局部的腐蝕形態(tài)。
孔蝕指的是金屬表面的大部分不腐蝕或僅被腐蝕輕微,只在局部點(diǎn)狀區(qū)域發(fā)生一個(gè)或一些孔??子写笥行?,一般孔表面直徑等于或小于孔深,但也有坑狀碟形淺孔(圖1-3-2)。 小而深的孔可使金屬板穿透,引起流體泄漏、火災(zāi)、爆炸等事故,它是破壞性和隱忠最大的腐蝕形態(tài)之一。
圖1 氯化物對(duì)金屬的孔蝕腐蝕
采用法蘭膜盒壓力變送器時(shí)如果選型不當(dāng),就經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)膜片腐蝕損壞的情況,腐蝕的種類有很多,在不同材質(zhì)和介質(zhì)的對(duì)應(yīng)狀況下會(huì)出現(xiàn)不同的腐蝕結(jié)果,比如膜片脫落,膜片脆裂等,其中孔蝕也是極為常見并且情況惡劣的腐蝕情景。
孔蝕發(fā)生于易鈍化的金屬,如不銹鋼、鈦鋁合金等,在壓力變送器的膜片材質(zhì)中,316L不銹鋼是極為常見的材質(zhì),這種材質(zhì)兼具良好的抗腐蝕性和價(jià)格優(yōu)勢(shì),也是大多數(shù)工況場(chǎng)合的首選,但在一些高濃度酸和高溫環(huán)境下同樣會(huì)發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。
在腐蝕過(guò)程中,因?yàn)楸砻娓采w強(qiáng)保護(hù)性的鈍化膜,膜片被腐蝕的力度有限,但由于表面的鈍化膜并非完美無(wú)缺的,在局部可能存在缺陷,而且溶液內(nèi)又存在能破壞鈍化膜的活性離子(C1, Br-), 鈍化膜在局部破壞,微小破口暴露的金屬成為電池的陽(yáng)極,周圍廣大面積的膜成為陰極,陽(yáng)極電流高度集中,使腐蝕迅速向內(nèi)發(fā)展,形成蝕孔。
蝕孔形成后,孔外部為腐蝕產(chǎn)物阻塞,內(nèi)外的對(duì)流和擴(kuò)散受到阻滯,孔內(nèi)形成獨(dú)特的閉塞區(qū)(亦稱閉塞電池),孔內(nèi)的氧迅速耗盡,只剩下金屬腐蝕的陽(yáng)極反應(yīng),陰極反應(yīng)氧離子化完全移到孔外側(cè)進(jìn)行。因此孔內(nèi)很快積累了帶正電的金屬離子,為了保持電中性,帶負(fù)電的Cl-從孔外遷移入孔內(nèi),CI-增濃,金屬高子水解產(chǎn)生H*,孔內(nèi)pH值下降。H*和C1-形成腐蝕強(qiáng)烈的鹽酸,如下式:
M* +C1- + H2O=MOH↓+H* +C1-(1-3-2)
閉塞區(qū)內(nèi)溶液組成(H*, C1-)和區(qū)外迥然不同,圖1-3-2示出這個(gè)變化的各階段。當(dāng)區(qū)內(nèi)pH值下降到某一臨界值,腐蝕率突然上升,形成加速腐蝕,孔內(nèi)產(chǎn)生陰極放氫反應(yīng),孔蝕由閉塞區(qū)酸性電池控制。蝕孔形成以后,是否深入發(fā)展直至穿孔,由于影響因素復(fù)雜,現(xiàn)在還難以預(yù)測(cè)。一般如孔少,電流集中,深入發(fā)展的可能性大如孔多又較淺,閉塞程度不大,危險(xiǎn)性也較小。