随着海洋资源的大量开发与利用,性能优异的316L不锈钢管被广泛应用在海洋工业中。由于海水作为一种特殊的腐蚀介质,使得暴露在海№洋环境中的316L不锈钢管十分容易发生腐蚀。其腐蚀速率主要由阴极氧的去极化控制,阴极氧的去极化过程则由氧到达金属表面的扩散步骤控制。在外界环境和金属材料自身成分、相的不均匀分布的共同影响下,所以在316L不锈钢管的表面会形成无数个微电池,对应的阴♀极反应和阳极反应分别为:

阳极反应:

FeFe2++2e?(1-1)

阴极反应:

O2+2H2O+4e?→4OH?(1-2)

金属基体中的Fe被溶解生成Fe2+,并在︼金属表面沉积,此时腐蚀产物主要为Fe(OH)(2+X)(1-x)H2O[7]。然后腐蚀产物被氧化,并与海洋环境中的Cl-发生反应并形成GR(Cl-)。海水中会溶解一部分氧,与腐蚀产物反应并生成γ-FeOOH,γ-FeOOH被还原╱后生成Fe3O4,这个过程通常可以被分为两步,Fe2+在γ-FeOOH表面吸附形成一种中间体;中间体转化成为Fe3O4

316L不锈钢管作为一种具有良好耐蚀性、高强度、成本低、使∏用周期长、污染小的材料,被广泛用于海水设备、化工、建筑、基↘础设施等各个领域。不锈钢的耐蚀性主要是靠表面一层钝化膜实〓现,钝化膜可以将不锈钢基体同外界腐蚀环境隔绝,其主要包◣含两种成分,一种是含铬的氧化物,一种是铁的氧化物与氢氧化物,钝化膜的致密度与耐蚀性的好坏紧密相关。海洋环境中,Cl-SO42-离子含量很高,Cl-离子容易对含铬的氧化物造成破坏,其浓度与钝化膜在海水中溶解速卐度成正比,故在海水中不锈钢表面钝化膜不够致密,使得Cl-离子能够接触到不锈◆钢基体并与之发生反应,不锈钢耐蚀性下降。通常316L不锈钢管在服役过程中的腐蚀类型包括晶间腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、应力腐⌒蚀等局部腐蚀,而在海水中腐蚀类型主要是点蚀和缝隙腐蚀。有的√研究认为,316L不锈钢管在海水中∑ 腐蚀行为的影响因素中,氧含量最为关键,在深海环境★中,316L不锈钢管发生的主要腐蚀类型为缝隙腐蚀,而大部分情况下,在海水中Cl-离子和微生物的共同作用下,不锈钢在海水中以点蚀为主。

316L不锈钢管点蚀机理:由于不锈钢本身具☉有一定的缺陷、杂质,成分也可能存在不均匀,导致钝Ψ化膜在该位置出现不均匀的情况。海水中的Cl-和微生物在该位置∴更容易对不锈钢基体进行破坏,点蚀更容易在此处形核。海水中与孔中溶解的氧出现浓度差异,形成氧浓差电池。

同碳钢在海水中腐蚀的阳极∩反应一样,孔中出现的阳极溶解反应为:(苏州不锈钢管)

FeFe2++2e?(1-3)

O2+2H2O+4e?→4OH?(1-4)

随着反应的进行,孔外的Cl-不断向孔中转移,蚀孔开始向着垂直表面的方向发展,蚀孔直径基本保持不变,孔中金属离子浓度不断增加,孔中的氯化物开始发生水解反应:

FeCl2+2H2OFeOH3+2HCl(1-5)

此时,孔中由于该水解反应,逐渐趋于酸性◆,更加促进了孔中的腐蚀反应。