电化学腐蚀是反应釜在潮湿或含电解质环境中发生的主要腐蚀形式,其本质是金属与电解质溶液通过电极反应引发的氧化还原过程。反应釜的电化学腐蚀可细分为以下类型,每种类型均伴随的机理与破坏特征:
一、均匀腐蚀
机理:金属表面整体与电解质接触,形成无数微小原电池,阳极反应(金属溶解)与阴极反应(氧化剂还原)均匀分布,导致金属整体减薄。
案例:碳钢反应釜在稀硫酸环境中,铁作为阳极失去电子生成Fe²⁺,溶液中的H⁺在阴极还原为H₂,形成均匀腐蚀层。
二、局部腐蚀
点蚀(孔蚀)
机理:钝化膜局部破损后,蚀孔内形成自催化酸化环境:Cl⁻富集导致孔内pH下降,加速阳极溶解;孔外作为阴极发生氧还原反应,形成闭塞电池。
案例:不锈钢反应釜在含Cl⁻的酸性介质中,蚀孔直径可达毫米级,但深度可达数厘米,易引发穿孔泄漏。
缝隙腐蚀
机理:铆接、螺纹连接等缝隙内溶液停滞,氧浓度低于外部,形成氧浓差电池,缝隙内金属作为阳极被加速腐蚀。
案例:搪玻璃反应釜的法兰连接处,若搪瓷层破损,缝隙内碳钢基体在酸性介质中发生缝隙腐蚀。
晶间腐蚀
机理:焊接或敏化处理导致晶界处析出碳化铬,形成贫铬区,在腐蚀介质中作为阳极优先溶解,破坏晶间结合力。
案例:奥氏体不锈钢反应釜的焊缝区在450-900℃敏化温度下,晶间腐蚀沿晶界扩展,导致材料脆化。
三、应力腐蚀开裂(SCC)
机理:拉应力(如焊接残余应力、机械应力)与腐蚀介质(如湿H₂S、Cl⁻)协同作用,引发阳极溶解型裂纹扩展。
案例:碳钢反应釜在含H₂S的湿环境中,氢原子渗入金属内部,在应力集中处聚集形成氢分子,导致局部高压引发裂纹。
危害:裂纹扩展迅速,可能导致反应釜突发破裂,引发安全事故。
四、电偶腐蚀
机理:异种金属接触时,电位较负的金属(如碳钢)作为阳极加速溶解,电位较正的金属(如不锈钢)作为阴极保护。
案例:碳钢反应釜与不锈钢管道连接时,若未采用绝缘垫片,碳钢在电解质溶液中会加速腐蚀。
防护策略
材料选择:根据介质特性选用耐蚀合金(如哈氏合金、钛材)或复合材料(如不锈钢衬聚四氟乙烯)。
表面处理:采用电镀镍、化学镀镍磷合金或热喷涂铝涂层,形成致密隔离层。
阴极保护:对碳钢反应釜施加外加电流或牺牲阳极(如镁合金),抑制阳极溶解。
结构设计:避免缝隙、死角,采用全焊透结构减少焊接残余应力。
电化学腐蚀的复杂性要求从材料、工艺、环境多维度综合防控,以保障反应釜的长期安全运行。