金属材料由于受到介质的作用而发生状态的变化,转变为新相,从而遭受破坏,称为腐蚀。介质对金属腐蚀可分为两类,物理作用与化学作用。化学作用又分两种,即化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀指金属与接触物质直接发生化学反应引起的腐蚀;电化学腐蚀指不纯的金属(或合金)接触电解质溶液时发生原电池反应造成的腐蚀。钢铁在水中的腐蚀就是电化学腐蚀:阳极:Fe—Fe2++2e;阴极1/2O2+H2O+2e—20H-:总反应式:Fe+1/2O2+H2O—Fe(OH)2
因为氧是阴极去极化剂,因此称此类反应为溶解氧电化学腐蚀。
很显然,在溶解氧饱和的冷却水中一般的碳钢必将发生这类均匀的微电池的腐蚀,但只要能抑制阳极或者阴极反应,就能抑制电化学腐蚀的进行。不锈钢就是通过改变钢铁化学组成,使之在表面成膜,并抑制这类阴、阳反应的进行。
1.2局部腐蚀
不锈钢合金之所以耐蚀,是因为有一层超薄的氧化铬薄膜,当含铬的质量分数大于11%的钢碰到水时,这层膜瞬间就形成了。这层氧化膜成为钢和环境间的壁垒,能有效地钝化处于腐蚀介质中的金属表面。当环境有助于保持钝化时,不锈钢合金的腐蚀速率极低。除了特殊环境外,奥氏不锈钢不会发生均匀腐蚀。如果保护氧化物不稳定,或是钝化作用消失,膜遭到破坏时,不锈钢就将发生腐蚀。由于大阴极对小阳极的缘故,这类腐蚀是局部腐蚀,包括孔蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂(SCC)等等。
在氧化条件下不锈钢的性能最好,水相中的氧则是保持不锈钢钝化的基础。当不锈钢表面比较清洁,而又处于流水中时其耐蚀性最强。为保持不锈钢换交换器管的清洁,需要保持一定的水流速度,低于0.9m/s的工况应予以避免。因为流速较低和在折流挡板及管板处较易产生沉积,用不锈钢制造的冷却水壳程换热器更易发生孔蚀和微生物引起的腐蚀(MIC),这对于不锈钢设备的长周期运转是有害的。已有报道说,当水压试验后不锈钢系统中残留死水时会发生快速的MIC。