腐蝕與劣化
孔蝕(pitting corrosion)
有時一塊看起來完美光亮、乾淨的金屬,正被幾個你幾乎看不見的微小深孔悄悄鑽穿。孔蝕就是這種陰險的局部腐蝕:侵蝕不是全面均勻地變薄,而是集中在少數幾個往下直鑽的窄孔裡。由於整體損失的金屬極少,一個布滿孔蝕的零件可能通過重量檢查、看起來也沒事,但單單一個孔就能穿透槽壁或引發裂縫——孔蝕之所以危險,正因為它會藏。
它通常始於保護性鈍化膜的弱點——夾雜物、刮痕、灰塵顆粒——而一個侵略性離子(最常見的是來自鹽或海水的氯離子)就在那裡打穿薄膜。孔一旦張開便會自我餵養(自催化):孔內金屬作為陽極溶解,正的金屬離子累積,為了平衡電荷把更多氯離子吸進來,被困住的溶液變成一個又熱、又酸、富含氯的口袋,溶解金屬更快、也阻止薄膜癒合。孔內那個微小陽極,由周圍一整片明亮鈍態金屬的大陰極供養,於是孔以猛烈的速率往下鑽。
孔蝕是不鏽鋼與鋁合金在含氯環境中的經典失效模式——游泳池、海事五金、化工廠、道路撒鹽的飛濺。工程師用孔蝕抗力當量值(PREN)評估合金抗力,大致 PREN = %Cr + 3.3 x %Mo + 16 x %N;加入鉬正是為什麼「316」不鏽鋼抗海水遠勝過普通的「304」。防護之道包括:選用高 PREN 合金、保持表面潔淨、不讓含氯沉積物滯留,以及避免鹹水積存在金屬上。
1985 年瑞士一座懸吊式混凝土游泳池屋頂倒塌,造成十二人死亡:池水蒸發帶出的氯離子,在潮濕的天花板空氣中對不鏽鋼吊桿造成孔蝕,每根桿子整體幾乎沒損失多少金屬,卻發展出深到足以在受載下把它切斷的孔洞。
孔蝕幾乎不減損質量,卻能把零件穿透或切斷;用整體重量損失來評估,會嚴重低估其危險。
不鏽鋼並非對腐蝕免疫——它只在鈍化膜存活時免疫;在滯留、缺氧的條件下,單單一顆富含氯的水滴,正是打破那層膜、開啟孔蝕的元兇。
又称
另见