Ăn mòn rỗ là hiện tượng ăn mòn cục bộ điển hình nhất của 316 ống gia nhiệt trong clorua-có chứa nước thải, nước muối và dung dịch tẩy rửa. Nó bắt đầu từ các lỗ nhỏ li ti trên thành ngoài, phát triển nhanh chóng vào trong dọc theo hướng xuyên tâm của thành ống và cuối cùng hình thành rò rỉ lỗ kim xuyên thấu. Không giống như sự ăn mòn đồng đều với sự mỏng đi của vật liệu tổng thể, rỗ có khả năng che giấu và đột ngột mạnh mẽ, thường khiến thiết bị ngừng hoạt động và rò rỉ trung bình mà không có cảnh báo sớm. Bài viết này trình bày chi tiết về nguyên tắc hình thành và các phương pháp điều khiển-đa chiều của nó.
1. Cơ chế tạo điện hóa của ăn mòn rỗ
Lớp màng thụ động Cr₂O₃ còn nguyên vẹn trên bề mặt 316 có thể cách ly ma trận khỏi môi trường ăn mòn. Khi các ion clorua có khả năng xuyên thấu mạnh hấp phụ lên các khuyết tật của màng như vết trầy xước, tạp chất và vết oxy hóa trong mối hàn, chúng sẽ thay thế các nguyên tử oxy trong màng thụ động để tạo ra clorua crom hòa tan, phá hủy tính liên tục của lớp bảo vệ và làm lộ ra lớp nền kim loại mới. Khu vực nhỏ bị hư hỏng biến thành cực dương có diện tích nhỏ, trong khi bề mặt thụ động hoàn toàn xung quanh đóng vai trò là cực âm lớn. Kim loại hòa tan liên tục ở đáy hố và các ion clorua tiếp tục di chuyển vào hố để cân bằng điện tích. Quá trình thủy phân ion kim loại làm giảm độ pH bên trong hố tạo thành môi trường vi mô có tính axit, đẩy nhanh quá trình giãn nở của hố theo chiều sâu. Phản ứng tự xúc tác này cho phép các vết rỗ xuyên qua thành ống nhanh hơn nhiều so với hiện tượng ăn mòn thông thường.
2. Vị trí kích thích chính và điều kiện kích hoạt
(1) Các khuyết tật cố hữu trên bề mặt
Các vết xước cơ học, tạp chất sắt bám vào, màu nhiệt hàn và các điểm tẩy không đều trở thành điểm khởi đầu ưa thích cho rỗ.
(2) Yếu tố môi trường trung bình
Nồng độ ion clorua vượt quá 200ppm, nhiệt độ làm việc tăng và độ axit của dung dịch tăng sẽ làm giảm đáng kể khả năng rỗ tới hạn và rút ngắn thời gian ủ rỗ.
(3) Vùng dao động mức chất lỏng
Khu vực khô-ướt xen kẽ ở bề mặt phân cách khí-lỏng liên tục tích tụ quá trình kết tinh muối clorua, đây là khu vực có tỷ lệ xảy ra thủng lỗ rỗ cao nhất.
(4) Thiệt hại cháy khô
Quá nhiệt do cháy khô làm nứt và bong tróc màng thụ động trên diện rộng, làm lộ ra trực tiếp nền kim loại và tạo ra các điểm rỗ dày đặc sau khi tiếp xúc lại với chất lỏng.
3. Các biện pháp phòng ngừa theo cấp bậc từ vật liệu đến ứng dụng
① Tối ưu hóa lựa chọn vật liệu
Sử dụng thép không gỉ cacbon thấp 316L-cho ống gia nhiệt hàn để giảm độ nhạy của mối hàn và tạo ra khuyết tật; đối với điều kiện làm việc có hàm lượng clorua-cao, hãy nâng cấp lên thép song công 2205, thép không gỉ siêu austenit 254SMO hoặc ống titan TA2 để tăng khả năng chống rỗ nội tại.
② Xử lý tăng cường bề mặt tiên tiến
Đánh bóng bằng điện loại bỏ các khuyết tật vi mô trên bề mặt và các vật chất lạ bám vào, làm giảm đáng kể các điểm nguồn rỗ; quá trình thụ động hóa học tích hợp làm phong phú hàm lượng crom bề mặt và cải thiện độ nén của màng thụ động, đây là một quá trình hậu{0}}cần thiết đối với các ống gia nhiệt chống{1}}ăn mòn thông thường.
③ Chuẩn hóa kỹ thuật hàn và gia công
Sử dụng lớp bảo vệ mặt sau bằng argon khi hàn để tránh hiện tượng oxy hóa mối hàn và bám xỉ; áp dụng hàn bỏ qua với các khoảng thời gian làm mát để giảm thiểu diện tích vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt{0}}nhạy cảm và giảm các vùng ăn mòn yếu.
④-quản lý tiêu chuẩn hoá hoạt động tại chỗ
Lắp đặt bảo vệ khóa liên động ở mức chất lỏng để loại bỏ hoàn toàn hiện tượng cháy khô; tránh mức chất lỏng cố định-lâu dài để tránh làm giàu muối ở bề mặt phân cách; thường xuyên làm sạch cặn bẩn và cặn trong bể để ngăn chặn lớp cặn bám-gây ra hiện tượng rỗ dưới lớp cặn lắng.
⑤ Kiểm soát thông số trung bình
Pha loãng nước thải clorua có nồng độ-cao đúng cách nếu quy trình cho phép; thêm chất ức chế ăn mòn để giảm hoạt động của ion clorua và làm chậm quá trình phân hủy màng thụ động.
4. So sánh hiệu quả phòng ngừa của các phương án khác nhau
表格
| Biện pháp kiểm soát | Hiệu ứng chống rỗ | Điều kiện làm việc phù hợp |
|---|---|---|
| Sự thụ động đơn giản 316 + thông thường | Bảo vệ cơ bản | Nước tuần hoàn có hàm lượng clo thấp, nhiệt độ phòng |
| 316L + đánh bóng điện | Bảo vệ mạnh mẽ | Làm sạch nước thải và tẩy chua thông thường |
| Nâng cấp lên thép song công / titan | Bảo vệ tuyệt vời | Nước muối có nhiệt độ cao và độ mặn cao |
Phần kết luận
Ăn mòn rỗ trên 316 ống gia nhiệt bắt nguồn từ sự phá vỡ cục bộ của màng thụ động. Bắt đầu từ việc loại bỏ các nguồn khuyết tật bề mặt, tối ưu hóa cấp độ vật liệu, tiêu chuẩn hóa quá trình xử lý nhiệt và điều chỉnh-môi trường vận hành tại chỗ, việc tạo ra hiện tượng ăn mòn rỗ có thể được hạn chế một cách hiệu quả, tránh các sự cố thủng và rò rỉ không mong muốn trong thiết bị sưởi công nghiệp.
