前言：

氯離子是由氯原子獲得一個(gè)電子形成的帶負(fù)電荷的離子，化學(xué)符號(hào)為Cl?。在天然水體中普遍存在。氯相當(dāng)活潑，濕的氯氣比干的還活潑，與氧結(jié)合后具有很強(qiáng)的腐蝕性。因此不銹鋼產(chǎn)品在使用過程中對(duì)氯離子含量的管控尤其重要；GB/T150-2024《壓力容器》規(guī)定，不銹鋼產(chǎn)品用水氯離子含量不得超過25mg/L。氯離子對(duì)不銹鋼產(chǎn)品的腐蝕是導(dǎo)致產(chǎn)品失效的主要因素。

一、氯離子的腐蝕作用

氯離子是一種強(qiáng)氧化劑，在水中會(huì)形成氫氧根離子和次氯酸根離子。因此，在含氯介質(zhì)的溶液中，碳鋼和不銹鋼都容易發(fā)生腐蝕。

不同之處在于；碳鋼因不含鉻元素會(huì)發(fā)生均勻腐蝕，也就是常說的表面生銹，而不銹鋼則可能出現(xiàn)危害更大的點(diǎn)蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕等，導(dǎo)致產(chǎn)品急速失效。

二、碳鋼的腐蝕情況

碳鋼在含氯介質(zhì)中容易發(fā)生均勻腐蝕，因?yàn)樘间摰闹饕煞质氰F和碳，并不含有抵抗腐蝕的元素。當(dāng)碳鋼表面遇到氯離子時(shí)，氯離子與鐵離子及氧會(huì)迅速反應(yīng)，發(fā)生氧化，使得表面形成氧化鐵物質(zhì)，產(chǎn)生紅棕色的銹跡。碳鋼的均勻腐蝕速率比不銹鋼慢，但是一旦腐蝕開始就會(huì)迅速加劇。

三、不銹鋼的腐蝕情況

不銹鋼材料中含有12%以上的鉻，因?yàn)橹挥泻?/span>12%的鉻元素，材料表面才能產(chǎn)生鈍化反應(yīng)，能夠形成一層致密的氧化膜，氧化膜可以抵御均勻腐蝕的發(fā)生。

然而，不銹鋼在含氯介質(zhì)中也可能出現(xiàn)點(diǎn)蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕等問題。點(diǎn)蝕是因?yàn)椴糠謪^(qū)域的氧化膜被破壞，導(dǎo)致局部腐蝕，晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕是由于不銹鋼在加工過程中受到鐵離子污染，以及使用過程中受到機(jī)械力量及溫度的影響，使得局部鉻元素含量減少到12%以下，形成了易腐蝕區(qū)域。

最常見的晶間腐蝕是奧氏體不銹鋼因退火、焊接等原因，緩慢地通過一個(gè)特定的溫度區(qū)(427~816℃)，從而使不銹鋼對(duì)晶間腐蝕變得敏感，通常稱為敏化。

這個(gè)特定的溫度區(qū)間稱為不銹鋼的敏化溫度區(qū)。沿著敏化了的不銹鋼晶界，有富含鉻的碳化物（Cr23C6）析出，使碳化物附近產(chǎn)生鉻貧乏的晶界區(qū)，即貧鉻區(qū)（下圖是以18Cr-8Ni不銹鋼為例的貧鉻晶粒分布示意圖）。

使得貧鉻區(qū)內(nèi)鉻的含量低于耐晶間腐蝕所必需12%的鉻。因此，敏化了的不銹鋼就會(huì)在特定的介質(zhì)中發(fā)生晶間腐蝕。

根據(jù)美國ASME A923氯離子對(duì)304不銹鋼腐蝕的測試，在氯化鈉溶液中，304不銹鋼的年腐蝕率都在0.05~0.5mm，如在緩慢流動(dòng)的溫水中年腐蝕率甚至更高。

四、防腐方法

由于氯離子對(duì)碳鋼和不銹鋼的腐蝕作用都很強(qiáng)，因此在含氯介質(zhì)中，需要采取相應(yīng)的防腐方法。

1、采用適當(dāng)?shù)臒崽幚恚苊馍韶氥t的晶界。

1.1 對(duì)奧氏休不銹鋼；可在1050~1100℃進(jìn)行固溶處理，快速通過其427~816℃敏化溫度區(qū)，避免在晶界形成連續(xù)的網(wǎng)狀碳化物。

1.2 對(duì)鐵素體不銹鋼；只有加熱至925℃以上才能引起晶間腐蝕。消除這種鋼晶間腐蝕的有效方法是在800℃左右退火，或以緩慢的冷卻速度通過700~900℃的溫度區(qū)間，使鉻重新擴(kuò)散返回到貧鉻的晶界，還有就是改進(jìn)焊接工藝，盡量縮短焊縫兩側(cè)基材在敏化溫度的滯留時(shí)間，也是防止晶間腐蝕的有效方法。

3、嚴(yán)格控制含氯離子循環(huán)水的流速及溫度；流速慢，氯離子容易富集，腐蝕速度越快。溫度越高；氯離子越活潑，反應(yīng)越大。

天津某公司常年加工真空室系列產(chǎn)品，經(jīng)常遇到爐體外殼冷卻循環(huán)水滲漏的現(xiàn)象，給公司帶來很大的負(fù)面影響，工程師老葛反復(fù)查閱資料，對(duì)出廠到各地區(qū)的真空室詳細(xì)記錄；經(jīng)過多次對(duì)比、研究發(fā)現(xiàn)；南方的客戶反饋率高于北方，沿海地區(qū)反饋率高于非沿海地區(qū)。開始老葛很是納悶，經(jīng)過深入研究和詳細(xì)查閱相關(guān)資料老葛發(fā)現(xiàn)；在高溫環(huán)境下，氯離子的擴(kuò)散速度快，而且高溫還影響了材料內(nèi)部的化學(xué)平衡，使得材料更容易被氯離子侵蝕。冷卻水流速慢，氯離子容易富集，也加速腐蝕。整明白以后老葛感慨道：“這小小的氯離子對(duì)溫度的要求真是太微妙了，差點(diǎn)把我整懵了”。

4、采用超低碳不銹鋼，只有更強(qiáng)的耐晶間腐蝕性能，才能有效防止晶間腐蝕。

【總結(jié)】

氯離子是一種常見的化學(xué)元素；與氧、硫等元素一樣在大自然中合理存在。對(duì)于碳鋼和不銹鋼產(chǎn)品使用中；只要接觸到水即會(huì)產(chǎn)生腐蝕，甚至在空氣中也不能避免被氧化。但兩種不同的材料，腐蝕程度也不同；根據(jù)產(chǎn)品終端使用環(huán)境選材尤為重要。碳鋼容易發(fā)生均勻腐蝕即表面片狀腐蝕，導(dǎo)致材料厚度減少。而不銹鋼則可能出現(xiàn)點(diǎn)蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕等問題。總之，無論是碳鋼還是不銹鋼產(chǎn)品在含氯介質(zhì)中都需要采取相應(yīng)的防腐方法，才能有效防止在役產(chǎn)品的腐蝕性失效。