氯離子不但能引起不銹鋼孔蝕,更能引起不銹鋼的應力腐蝕破裂。發生應力腐蝕破裂的臨界氯離子濃度隨溫度的上升而減小,高溫下,氯離子濃度只要達到10-6kg/kg(pppm),即能引起破裂。發生氯離子應力腐蝕破裂的臨界溫度為70℃。具有氯離子濃縮的條件(反復蒸干、潤濕)是最易發生破裂的。工業中發生不銹鋼氯離子應力腐蝕破裂的情況相當普遍。不銹鋼氯離子應力腐蝕破裂不僅發生在管道的內壁,發生在管道外壁的事例也屢見不鮮。
至今人們對氯離子如何使鈍化金屬轉變為活化狀態的機理還沒有定論,但大致可分為2種觀點:
①. 成相膜理論的觀點認為,由于氯離子半徑小,穿透能力強,故它最容易穿透氧化膜內極小的孔隙,到達金屬表面,并與金屬相互作用形成可溶性化合物,使氧化膜的結構發生變化,金屬產生腐蝕。
②. 吸附理論則認為,氯離子破壞氧化膜的根本原因是由于氯離子有很強的可被金屬吸附的能力,它們優先被金屬吸附,并從金屬表面把氧排掉。因為氧決定著金屬的鈍化狀態,氯離子和氧爭奪金屬表面上的吸附點,甚至可以取代吸附中的鈍化離子與金屬形成氯化物,氯化物與金屬表面的吸附并不穩定,形成了可溶性物質,這樣導致了腐蝕的加速。
具有自鈍化特性的金屬在含有氯離子的介質中,經常發生孔蝕。蝕孔通常沿著重力方向或橫向方向發展,孔蝕一旦形成,具有深挖的動力,即向深處自動加速。含有氯離子的水溶液中,不銹鋼表面的氧化膜便產生了溶解,其原因是氯離子能優先有選擇地吸附在氧化膜上,把氧原子排掉,然后和氧化膜中的陽離子結合成可溶性氯化物,結果在基底金屬上生成孔徑為20~30μm小蝕坑,這些小蝕坑便是孔蝕核。在外加陽極極化條件下,只要介質中含有一定量的氯離子,便可能使蝕核發展成蝕孔。在自然條件下的腐蝕,含氯離子的介質中含有氧或陽離子氧或陽離子氧化劑時,能促使蝕核長大成蝕孔。耐孔蝕不銹鋼基本上可分為3類:鐵素體不銹鋼;鐵素體-奧氏體雙相鋼;奧氏體不銹鋼。
降低氯離子腐蝕的措施有:
①. 設計時應優先選用耐孔蝕材料。
②. 降低氯離子在介質中的含量,操作時嚴防跑、冒、滴、漏等現象的發生。
③. 在工藝條件許可的情況下,可加入緩蝕劑。對緩蝕劑的要求是,增加鈍化膜的穩定性或有利于受損鈍化膜得以再鈍化。例如,在10%的FeCl3溶液中加入3%的NaNO2,可長期防止1Cr18Ni9Ti鋼的孔蝕。
④. 采用外加陰極電流保護,抑制孔蝕。加強管理,做好管道的定期檢驗,以保證管道在合理的壽命期限內安全運行。材料耐氯離子腐蝕能力不僅與氯離子濃度有關系,與介質溫度也有關系。
作為管外側的腐蝕因素,被認為是保溫材料的問題,對保溫材料進行分析,被檢驗出含有約0.5%的氯離子。這個數位可認為是保溫材料中含有的雜質,或由于保溫層破損、浸入的雨水中帶入并經過濃縮的結果。