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大口径不锈钢管孔蚀的自催化作用

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-09-21  浏览次数:28 选择视力保护色:

[摘要]中华不锈钢网近日获悉:大口径不锈钢管蚀孔是阳极反应的一种独特形态。它是一种自催化过程。在孔内发生迅速的溶解,而在邻近表面则

 中华不锈钢网近日获悉:大口径不锈钢管蚀孔是阳极反应的一种独特形态。它是一种自催化过程。在孔内发生迅速的溶解,而在邻近表面则发生氧的还原。这个过程是自身促进和自身发展的,金属在蚀孔内的迅速溶解会引起蚀孔内产生过多的正电荷,结果就使氯离子迁入以维持电中性。因此,大口径不锈钢管蚀孔内会有高浓度的MCl,产生高浓度的氢离子。氢离子和氯离子都能促进大多数金属和大口径不锈钢管的溶解,并且整个过程随时间而加速。由于氧在浓缩溶液中的溶解度实际等于零,所以蚀孔内不存在氧的还原。蚀孔附近的表面上的阴极氧还原使它不受腐蚀。也可以说,蚀孔使金属表面的其余部分受到阴极保护。
  
  虽然图3-19表明了一个蚀孔怎祥通过自身的促进作用面生长,但它没有直接指明这个过程是怎样开始的。Evans曾指明大口径不锈钢管孔蚀的引发过程。试以一片无蚀孔的金属M浸入充空气的氯化钠溶液中。如果在某一特定点上,不管由什么原因引起瞬间很高的金属溶解速度,氯离子就会向该点迁移。因为氯离子促进金属的溶解,这种变化就会造成有利于该点加速溶解的条件。瞬间的高溶解速度可以局部地发生在一道表面刻痕,位错露头,或其它缺陷,或溶液成分的任何偶然差异之处。很明显,在大口径不锈钢管孔蚀开始或早期生长阶段的条件是并不稳定的。局部高浓度的氯离子和氢离子可能被溶液中杂乱的对流冲散,因为这时还不存在一个保护性蚀孔穴位。作者曾观察到新蚀孔确实是不稳定的,好些孔在生长后几分钟就失去了活性。
  
  1.不锈钢管的磨损规律
  
  机械设备经过长期使用,零件、部件和整机的各种参数都会发生变化。这些变化和耗损主要有三个原因。
  
  a.周围介质和操作工人的作用;
  
  b.与机器运转及各机构工作有关的内部能源的作用:
  
  C.不锈钢材料内部的潜在因素(不锈钢管内应力和装配内应力等)。
  
  这三方面因素突出反映在不锈钢管的孔及其附近区域。这些孔的加工越精密,其表面质量和周围过渡越平滑,孔的损坏就越少。不锈钢管的自然磨损也会使连接件表面形状发生畸变,从而使整个机械的主要性能参数和几何精度下降。当不锈钢管的误差达到一定程度时,机械就发生了故障。
  
  所以,不锈钢管的损坏形式主要是事故性磨损和自然磨损两种。承受交变应力作用的零件还会因疲劳而产生裂纹。迅速修复这些零件,使能继续使用,其经济价值也是很高的。不锈钢管的传统修理工艺主要包括两个方面:一是毛坯恢复准备,二是机加工恢复尺寸。
  
  2.毛坯尺寸的恢复
  
  不锈钢管的磨损规律是,磨损后,尺寸变大。恢复尺寸的方法一般有两种:一是采用堆焊、电镀、喷涂和届;镀的方法缩小孔的尺寸;二是采用镶套的方法,即把已磨损或变形孔的孔,径扩大3-5毫米,另制一个材质与实体基本相同的衬套、以过盈配合压入扩大的孔中。究竞选用哪一种方法,要根据 具体情况确定。
  
  3.机械加工不锈钢管的尺寸恢复
  
  孔的毛坯尺寸恢复后,还要经过多道加工工艺,使其恢复尺寸。高精度不锈钢管的修理工艺主要有以下几种:
  
  (1)将20毫米的孔修复到7级精度(H7),传统的工艺是。用车刀镗孔到19.80毫米→用粗铰刀铰至19.94毫米→再精铰至20H7毫米。许多不锈钢管厂多采用多次铰孔来保证高精度孔的精度。譬如:先用车刀镗孔到19.80毫米→粗铰至19.90毫米→首次精铰至19.95毫米→再次精铰至20H7毫米。也有把粗铰分为两次的。在一些修理条件较差的不锈钢管厂,一般是用车刀镗到19.85毫米后就直接铰至20H7毫米。
  
  (2)将50毫米以上的孔要修复到7级精度(H7),传统工艺通过粗镗一>半精镗—+精镗三个工步来实观。加工余量较大的孔,有时还分为粗镗1→粗镗2→半精镗→精镗。例如,镗80(H 7)孔的备工步尺寸为:原始孔78.50→粗镗1达到79.20→粗镗2至79.75→半精镗至79.95→精镗至80(H7)→再进行一次无进给镗削,以消除弹性变形,提高几何精度和表面光洁度,  达到Ra≤0.4微米。
  
  前面提到过的重力影响是孔蚀自催化性质的一个直接结果。因为蚀孔中重而浓的溶液是其持续活性所需要的,因此蚀孔沿重力方向生长最为稳定。还有,蚀孔一般在大口径不锈钢管的上表面开始,因为在这种条件下氯离子更容易保持住。
  
  中华不锈钢网近日获悉:带有管状腐蚀产物的蚀孔,如图3-1 8所示,生长机理与上述枢似。图3-20所表示的是出Riggs,Sudbury,Hutchinson提出的机理。在大口径不锈钢管蚀孔和邻近表面间的界面处,由阴极反应产生的OH-与孔蚀产物相互作用,生成了氢氧化铁。它又被溶液中溶解的氧继续氧化成Fe(OH)3,Fe3O4,Fe2o3,和其它氧化物。这个“锈”圈长成管状,如图t—2。所示。构成管的氧化物已由x射线衍射所证实。
  
  比较图3-20,3-19和3-10,说明蚀孔生长机理和缝隙腐蚀实质上相同。这种相似性使一些研究者匆忙作出下列结论:大口径不锈钢管孔蚀实质上仅是缝隙腐蚀的一种特殊情形。这种观点有一定道理,因为凡是显示孔蚀的所有体系也都特别容易产生缝隙腐蚀(如不锈钢在海水或三氯化铁溶液中)。然而反过来却并不总是正确的——许多显示缝隙腐蚀的体系在自由暴露的表面上并不产生孔蚀。我们认为孔蚀虽与缝隙腐蚀十分相似,但却值得对其作特殊考虑,因为它是大口径不锈钢管缝隙腐蚀的一种自身诱发的形态。简言之,它不需要一条缝隙——它自己创造蚀孔。

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