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          陽極反應直接生成氧化物是鋼管厚壁不銹鈍化理論的成膜理論

          文章作者:不銹鋼管編輯 人氣: 發表時間:2020-06-03 09:32:30

          厚壁不銹鋼管的鈍化只是一種界面現象,因為它不會改變厚壁鋼管管體的性能,而只會改變厚壁鋼管在介質中的表面穩定性。鈍化的原因相對復雜,對其機理仍有不同的看法。人們普遍認為,厚壁不銹鋼管表面形成的某些氧化物或鹽決定了厚壁不銹鋼管的鈍化行為。至于鈍化表面上的氧化膜具有什么樣的結構,它是獨立相膜還是吸附膜,以及為什么這些氧化膜會阻礙厚壁不銹鋼管的溶解等。到目前為止,在這些問題上仍有許多爭論,沒有一個完整的理論能解釋所有的鈍化現象。下面只是一個簡單的介紹。目前,有兩種理論可以很好地解釋大部分實驗事實,即成膜理論和吸附理論。

          一,成膜理論

          該理論認為,當厚壁不銹鋼管的陽極溶解時,在厚壁不銹鋼管表面會形成一層致密、覆蓋良好的固體產物膜。該產品薄膜形成獨立的固相。形成膜層,從而將厚壁不銹鋼管的表面與介質隔離,或者使電極反應繼續增加很多困難,導致厚壁不銹鋼管的溶解速率大大降低,使厚壁不銹鋼管進入被動狀態。一些厚壁不銹鋼管也可以在強氧化劑介質中形成氧化物來鈍化它們。

          鈍化膜理論的有力證據是可以直接觀察到鈍化膜的存在,304不銹鋼管廠家并通過光學方法和電化學研究方法測量鈍化膜的厚度。例如,鐵在硝酸溶液中的鈍化膜的厚度測量為25-30A,碳鋼的鈍化膜的厚度大約為90-100A,不銹鋼的鈍化膜的厚度大約為9-10A。用電子衍射法對鈍化膜進行的物相分析也證實了鈍化膜的大部分是由厚壁不銹鋼管氧化物組成的。例如,鐵的鈍化膜是釔鐵203,釔鐵氧。鋁是釔鋁203等。此外,一些鈍化膜由厚壁不銹鋼管的不溶性鹽組成。如硫酸鹽、鉻酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽等。由于膜的溶解是一個純化學過程,它的溶解速率應該與電位無關。鈍化膜非常薄。厚壁不銹鋼管中的離子和溶液中的陰離子可以通過膜遷移,即成相膜具有一定的離子導電性。因此,厚壁不銹鋼管的溶解在達到鈍化狀態后并沒有完全停止,而是溶解速度大大降低。有人做過這樣的試驗,將鈍化的厚壁不銹鋼管如鐵、鉻、錳、鎂等放入堿性溶液中進行機械去膜,測量去膜前后腐蝕穩定電位的變化,如表5-2所示。發現穩態電位從非激活態到激活態再到負值變化很大。可以看出,盡管鈍化膜具有一定的離子導電性,但它具有高穩定性。

          如果鈍化的厚壁不銹鋼管被陰極電流激活,所獲得的陰極激活充電曲線通常表現為電位變化緩慢的水平階段,如圖5-11。這表明在減少鈍化膜時需要消耗一定量的電。鈣、銀、鉛等厚壁不銹鋼管的活化電位。非常接近鈍化電位,這表明這些厚壁不銹鋼管上鈍化膜的生長和消失是在近質子可逆性條件下進行的。這些電勢通常接近厚壁不銹鋼管中已知化合物的熱力學平衡電勢。此外不銹鋼管廠家,電位隨溶液酸堿度的變化規律與氧化物電極的平衡電極電位公式一致,即與下述電極反應的電極電位公式一致。

          此外,根據熱力學計算,大多數厚壁不銹鋼管的氧化物生成電位遠低于氧的沉淀電位。因此,有可能

          成相氧化膜是一種保護性鈍化膜。鈍化只能通過在厚壁不銹鋼管表面直接形成固體產品膜來實現。這種表面膜可能是由表面厚壁不銹鋼管原子與定向吸附的水分子(酸性溶液)或吸附的羥基離子(堿性溶液)相互作用形成的。一旦鈍化膜形成,該膜將在適當的條件下繼續生長。這可能是厚壁不銹鋼管離子和陰離子在膜/溶液界面或厚壁不銹鋼管/膜界面進一步相互作用的結果(取決于膜的性質)。

          鹵素等陰離子對厚壁不銹鋼管的鈍化有兩種影響。當厚壁不銹鋼管仍處于活化狀態時,它們可以與電極表面的水分子離子和氫氧根離子競爭吸附,延遲或阻止該過程。當固體鈍化膜存在于厚壁不銹鋼管表面時,它們可以吸附在厚壁不銹鋼管氧化物和溶液的界面上,并通過擴散和電場作用成為膜層中的雜質成分進入。這種摻雜效應可以顯著改變膜層的離子電導率和電子電導率,提高厚壁不銹鋼管的氧化速率。



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