湍流腐蚀的影响因素

湍流腐蚀的影响因素如下。

1)金属或合金的性质

材料耐湍流腐蚀性能主要取决于其表面保护层生成的难易与快慢程度、表面膜对机械破坏的抵抗力及膜破坏后的再生能力等,所以金属的性质及合金化对材料耐腐蚀性能有显著影响。此外,材料的硬度也很重要,一般软质的材料易于发生湍流腐蚀,也应注意有些热处理硬化手段析出沉积相,反而会降低材料的耐湍流腐蚀性。

2)介质

流体可以按照流速的大小分为层流和湍流。层流流速较慢,流体质点迹线有条不紊,一般流体雷诺数小于2300;湍流流速较快,流体质点互相混杂,流速及压强有不规则涨落,雷诺数大于2300。大多数情况下,介质流速增加,介质中反应物质(如氧)与金属表面接触的量增加,也使反应产物离开金属表面的速度增加,湍流腐蚀严重。然而,对形成保护膜的金属,供氧速度增加,反而对耐蚀性有利。流速增加,达到湍流状态,湍流液体会击穿紧贴金属表面的几乎静止的边界层,产生切应力。

流体的切应力可以在剥除保护膜上起主要作用,增加材料的腐蚀速率。如图3.25(a)所示,当流速为零或很低时,铝在发烟HNO 中几乎不受腐蚀,这是因为铝在此介质中生成氧化铝钝化膜,当流速增大,由于部分氧化膜被剥除,腐蚀率不断增大。如图3.25(b)所示,在相同介质中,347型不锈钢随流速增大,腐蚀率反而下降,这是由于该钢在静止的HNO 中具有自催化腐蚀特性(阴极反应生成亚硝酸),具有高的腐蚀速率。随着流速增大,腐蚀性亚硝酸盐被冲走,腐蚀率不断减小。

图3.25 3003铝和347型不锈钢在42℃发烟HNO 中的腐蚀
(腐蚀率为四个周期,每周期24h的平均结果)

另外,介质中悬浮的固体颗粒越多、越硬,湍流腐蚀速率越快。

3)与其他腐蚀共同作用

在湍流腐蚀中,往往存在其他局部腐蚀,如电偶腐蚀、缝隙腐蚀等,几种腐蚀共同作用,腐蚀速率剧增,后果十分严重。

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