Môi trường khô-ướt xen kẽ có đẩy nhanh quá trình ăn mòn của Monel 400 không?
Monel 400 là hợp kim dung dịch đồng rắn-niken có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời trong nhiều môi trường trung tính, khử và biển. Nhìn chung, điều kiện khô-ướt xen kẽ có thể đẩy nhanh quá trình ăn mòn của Monel 400 so với điều kiện ngâm liên tục hoặc khô hoàn toàn và cơ chế này chủ yếu được phản ánh ở các khía cạnh sau:
Tác dụng làm giàu oxy
Ở trạng thái ngâm hoàn toàn, lượng oxy hòa tan trong dung dịch tương đối hạn chế và một lớp màng thụ động hoặc chống ăn mòn tương đối ổn định có thể được hình thành trên bề mặt Monel 400. Trong chu trình khô ướt, màng chất lỏng trên bề mặt hợp kim liên tục bay hơi và ngưng tụ. Trong giai đoạn khô, oxy liên tục xuyên qua màng chất lỏng mỏng và được làm giàu cục bộ, tạo thành tế bào tập trung oxy trên bề mặt. Điều này dẫn đến sự không đồng nhất về điện hóa cục bộ, khiến các khu vực có hàm lượng oxy thấp đóng vai trò là cực dương và đẩy nhanh quá trình hòa tan cục bộ.
Nồng độ các ion ăn mòn
Khi độ ẩm bề mặt bay hơi, các ion clorua, ion sunfua và các môi trường ăn mòn khác trong nước biển, đất hoặc môi trường khí quyển công nghiệp sẽ tập trung trong màng chất lỏng còn sót lại. Sự gia tăng nồng độ ion sẽ làm giảm đáng kể độ ổn định của màng bề mặt Monel 400, thúc đẩy sự phá vỡ màng thụ động và gây ra hiện tượng ăn mòn rỗ và ăn mòn kẽ hở. Đặc biệt là trong các vùng khí quyển biển và vùng ven biển, là môi trường xen kẽ khô-ướt điển hình, tốc độ ăn mòn rỗ của Monel 400 rõ ràng là cao hơn so với khi ngâm trong nước biển sâu.
Ứng suất và vỡ màng do thay đổi âm lượng
Trong quá trình làm ướt và làm khô lặp đi lặp lại, sự hấp phụ và giải hấp của các phân tử nước, cũng như sự hình thành và khử nước của các sản phẩm ăn mòn sẽ gây ra sự giãn nở và co lại thể tích nhẹ của lớp bề mặt. Sự thay đổi thể tích theo chu kỳ này tạo ra ứng suất cơ học xen kẽ, dễ gây nứt và bong tróc màng sản phẩm ăn mòn bề mặt. Ma trận hợp kim mới tiếp xúc hoạt động mạnh hơn và phản ứng ăn mòn diễn ra liên tục, tạo thành một chu kỳ vỡ màng - tái ăn mòn - tái vỡ.
Làm trầm trọng thêm tình trạng ăn mòn vi sinh vật
Môi trường khô ướt xen kẽ phù hợp cho sự tồn tại và sinh sản của các vi sinh vật như vi khuẩn khử sunfat{0}}và vi khuẩn sắt. Vi khuẩn hình thành màng sinh học trên bề mặt hợp kim, tạo ra môi trường vi mô có tính axit và khử cục bộ. Hiệu ứng sinh học này sẽ phá vỡ hơn nữa tính ổn định nhiệt động của Monel 400 và đẩy nhanh quá trình ăn mòn điện hóa, đặc biệt là trong môi trường nước thải công nghiệp và đất có chất hữu cơ.
Tuy nhiên, cần nhấn mạnh rằng Monel 400 vẫn cho thấy hiệu quả hoạt động tốt hơn thép carbon thông thường và nhiều loại thép không gỉ trong điều kiện xen kẽ ướt-khô. Hiệu ứng tăng tốc chỉ tương đối đáng kể trong môi trường khắc nghiệt có hàm lượng clorua và tạp chất axit cao.
