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大直径不锈钢管孔蚀的自动催化

大直径不锈钢管的腐蚀孔是一种独特的阳极反应形式。这是一个自动催化的过程。也就是说,由蚀刻孔中的蚀刻过程产生的条件既促进又足以维持蚀刻孔的活性。这在图3-19中示意性地示出。在图中,金属M在充满空气的氯化钠溶液中产生孔蚀。快速溶解发生在孔,而氧减少发生在邻近的表面。这个过程是自我促进和自我发展的。金属在被侵蚀的孔中的快速溶解将导致在被侵蚀的孔中产生过多的正电荷。因此,氯离子将进入以保持电中性。因此,大直径不锈钢管会因高浓度的MCl而腐蚀孔,水解结果[见公式(3.3)]会产生高浓度的氢离子。氢离子和氯离子都能促进大多数金属和大直径不锈钢管的溶解,整个过程随时间而加速。因为氧在浓溶液中的溶解度实际上等于零,所以在蚀刻的孔中没有氧的减少。在蚀刻的孔附近的表面上的阴极氧减少保护它免受腐蚀。也可以说,蚀刻孔用阴极保护了金属表面的其余部分。

虽然图3-19显示了蚀刻的孔怎祥通过它自己的促销表面生长,不锈钢焊管厂家但它并没有直接指出这个过程是如何开始的。埃文斯曾指出大直径不锈钢管的引发过程孔蚀试图将一块金属M浸入充满空气的氯化钠溶液中而不腐蚀孔。如果瞬时高金属溶解速率是由特定点的任何原因引起的,氯离子将迁移到该点。因为氯离子促进了金属的溶解,这种变化将在此时创造有利于加速溶解的条件。瞬时高溶解速率可局部出现在表面缺口、位错露头或其他缺陷处,或溶液成分的任何意外差异处。显然,大直径不锈钢管孔蚀生长初期的条件是不稳定的。局部高浓度的氯离子和氢离子可能由于溶液中的混沌对流而分散,因为还没有保护性的侵蚀孔穴位。作者曾观察到,新侵蚀的孔的确不稳定,许多孔人在生长后几分钟内就失去了活动能力。

前面提到的重力效应是孔蚀自催化性质的直接结果。304不锈钢焊管因为蚀刻的孔中的重而浓的溶液是其持续活动所必需的,所以蚀刻的孔沿着重力方向生长得最稳定。此外,孔的腐蚀通常始于大直径不锈钢管的上表面,因为在这种条件下氯离子更容易保留。

用管状腐蚀产物腐蚀孔,如图3-1 8表明生长机理与上述相似。图3-20显示了里格斯、萨德伯里和哈钦森提出的机制。在大直径不锈钢管腐蚀孔与邻近表面的界面上,阴极反应产生的羟基与孔蚀产物相互作用生成氢氧化铁。它被溶液中的溶解氧进一步氧化成铁(羟基)3、Fe3O4、Fe2o3和其他氧化物。这个“锈”环长成一个管子,如图t-2。显示。x射线衍射证实了形成管子的氧化物。

比较图3-20、图3-19和图3-10,可以看出腐蚀孔和缝隙腐蚀的生长机理基本相同。这种相似性导致一些研究人员匆忙得出以下结论:孔蚀的大直径不锈钢管实际上只是缝隙腐蚀的一个特例。这一观点是合理的,因为所有显示孔蚀的系统特别容易发生缝隙腐蚀(如海水中的不锈钢或氯化铁溶液)。然而,另一方面,——并不总是正确的。许多显示缝隙腐蚀的系统不会在自由暴露的表面上产生孔蚀。尽管孔蚀与缝隙腐蚀非常相似,但它值得特别考虑,因为它是大直径不锈钢管道缝隙腐蚀的一种自诱发形式。简而言之,它不需要狭缝——。它创造了一个蚀刻的孔.


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