電化學腐蝕是反應釜在潮濕或含電解質環境中發生的主要腐蝕形式,其本質是金屬與電解質溶液通過電極反應引發的氧化還原過程。反應釜的電化學腐蝕可細分為以下類型,每種類型均伴隨的機理與破壞特征:
一、均勻腐蝕
機理:金屬表面整體與電解質接觸,形成無數微小原電池,陽極反應(金屬溶解)與陰極反應(氧化劑還原)均勻分布,導致金屬整體減薄。
案例:碳鋼反應釜在稀硫酸環境中,鐵作為陽極失去電子生成Fe²?,溶液中的H?在陰極還原為H?,形成均勻腐蝕層。
二、局部腐蝕
點蝕(孔蝕)
機理:鈍化膜局部破損后,蝕孔內形成自催化酸化環境:Cl?富集導致孔內pH下降,加速陽極溶解;孔外作為陰極發生氧還原反應,形成閉塞電池。
案例:不銹鋼反應釜在含Cl?的酸性介質中,蝕孔直徑可達毫米級,但深度可達數厘米,易引發穿孔泄漏。
縫隙腐蝕
機理:鉚接、螺紋連接等縫隙內溶液停滯,氧濃度低于外部,形成氧濃差電池,縫隙內金屬作為陽極被加速腐蝕。
案例:搪玻璃反應釜的法蘭連接處,若搪瓷層破損,縫隙內碳鋼基體在酸性介質中發生縫隙腐蝕。
晶間腐蝕
機理:焊接或敏化處理導致晶界處析出碳化鉻,形成貧鉻區,在腐蝕介質中作為陽極優先溶解,破壞晶間結合力。
案例:奧氏體不銹鋼反應釜的焊縫區在450-900℃敏化溫度下,晶間腐蝕沿晶界擴展,導致材料脆化。
三、應力腐蝕開裂(SCC)
機理:拉應力(如焊接殘余應力、機械應力)與腐蝕介質(如濕H?S、Cl?)協同作用,引發陽極溶解型裂紋擴展。
案例:碳鋼反應釜在含H?S的濕環境中,氫原子滲入金屬內部,在應力集中處聚集形成氫分子,導致局部高壓引發裂紋。
危害:裂紋擴展迅速,可能導致反應釜突發破裂,引發安全事故。
四、電偶腐蝕
機理:異種金屬接觸時,電位較負的金屬(如碳鋼)作為陽極加速溶解,電位較正的金屬(如不銹鋼)作為陰極保護。
案例:碳鋼反應釜與不銹鋼管道連接時,若未采用絕緣墊片,碳鋼在電解質溶液中會加速腐蝕。
防護策略
材料選擇:根據介質特性選用耐蝕合金(如哈氏合金、鈦材)或復合材料(如不銹鋼襯聚四氟乙烯)。
表面處理:采用電鍍鎳、化學鍍鎳磷合金或熱噴涂鋁涂層,形成致密隔離層。
陰極保護:對碳鋼反應釜施加外加電流或犧牲陽極(如鎂合金),抑制陽極溶解。
結構設計:避免縫隙、死角,采用全焊透結構減少焊接殘余應力。
電化學腐蝕的復雜性要求從材料、工藝、環境多維度綜合防控,以保障反應釜的長期安全運行。
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