מדוע צינור עגול מנירוסטה 304 משחית ומחורר?

פני השטח של הצינור העגול מנירוסטה 304 הם בעלי עמידות גבוהה בפני קורוזיה עקב היווצרות סרט תחמוצת כרום צפוף, וניתן להשתמש בו באופן נרחב בתעשייה כימית, נפט, כוח גרעיני ותחומים אחרים. עם זאת, תוך התנגדות לקורוזיה אחידה, קורוזיה מקומית (כלומר, קורוזיה) של פלדת אל חלד מתרחשת לעתים קרובות. התרחשות קורוזיה בבור מתחילה מפני השטח של החומר, ועוברת שני שלבים: גרעין וצמיחה, ולבסוף מתרחבת במהירות בכיוון העומק מתחת לפני השטח של החומר, וגורמת בקלות לנקב של דופן הצינור. אז למה צינור עגול מנירוסטה 304 שוחה ומחורר?
1. יוני כלוריד הורסים את סרט התחמוצת
Cr ו-Ni גורמים לצינור מוצר הנירוסטה ליצור סרט תחמוצת צפוף מאוד בתווך המחמצן, מפסיבים אותו, מפחיתים את קצב הקורוזיה של הנירוסטה בתווך המחמצן ומשפרים את העמידות בפני קורוזיה. ההפעלה של יוני כלוריד ממלאת תפקיד חשוב בהקמה והרס של סרט התחמוצת על צינורות פלדה.
תיאוריית הספיחה מאמינה שהסיבה הבסיסית לכך שיוני כלוריד הורסים את סרט התחמוצת היא שליוני כלוריד יש יכולת חזקה להיספג על ידי מתכות. הם נספגים באופן מועדף על ידי מתכות ומוציאים חמצן מפני השטח של 304 צינורות נירוסטה. מכיוון שהחמצן קובע את מצב הפסיבציה של המתכת, יוני כלוריד וחמצן מתחרים על נקודות ספיחה על פני המתכת, ואף יכולים להחליף את יוני הפסיבציה הנספגים וליצור כלוריד עם המתכת. ספיחת הכלוריד למשטח המתכת אינה יציבה, ויוצרים חומרים מסיסים, המובילים לקורוזיה מואצת.
2. האצת קורוזיה כלפי מטה הנגרמת על ידי יוני כלוריד
פלדת אל-חלד נוטה לקורוזיה של חריצים במדיה המכילה Cl. הסיבה לכך היא ש-Cl הורס בקלות את סרט התחמוצת על פני הצינור המרותך מנירוסטה, חודר לסרט התחמוצת ופועל על פני הפלדה, חושף את פני הפלדה ליצירת אנודה, מה שגורם לקורוזיה בבור. חורי קורוזיה מתפתחים בדרך כלל לאורך כיוון הכבידה. ברגע שנוצרת קורוזיה בבור, יש לו את הכוח לחפור עמוק יותר, כלומר, היא מואצת אוטומטית לעומק.
בתמיסה המכילה יוני כלוריד, סרט התחמוצת על פני צינור הנירוסטה 304 מומס. הסיבה היא שיוני כלוריד יכולים לספוח באופן מועדף וסלקטיבי על סרט התחמוצת, לגרש אטומי חמצן, ואז להתאחד עם קטיונים בסרט התחמוצת. הוא יוצר כלוריד מסיס, וכתוצאה מכך בורות קורוזיה קטנים בקוטר נקבוביות של 20~30 אום על המתכת הבסיסית. בורות קורוזיה קטנים אלה הם גרעיני קורוזיה. בתנאי קיטוב אנודי חיצוני, כל עוד המדיום מכיל כמות מסוימת של יוני כלוריד, גרעיני קורוזיה עלולים להתפתח לחורי קורוזיה. בקורוזיה בתנאים טבעיים, כאשר המדיום המכיל יוני כלוריד מכיל חמצן או חמצן קטיוני או חמצונים קטיוניים, זה יכול לגרום לגרעיני קורוזיה לצמוח לתוך חורי קורוזיה.
בעוד שסרט הפסיבציה המקומי נהרס, שאר הסרט המגן נשאר שלם, מה שמאפשר ומעצים את התנאים לקורוזיה בבור. על פי מנגנון היצור האלקטרוכימי, פוטנציאל האלקטרודה של צינור הנירוסטה 304 במצב מופעל גבוה בהרבה מזה של צינור הפלדה הפסיבי. תמיסת האלקטרוליטים עונה על התנאים התרמודינמיים של קורוזיה אלקטרוכימית. המצב המופעל הופך לאנודה והמצב הפסיבי משמש כקתודה. נקודת הקורוזיה כוללת רק חלק קטן מהמתכת, שאר פני השטח הם שטח קתודי גדול. בתגובה האלקטרוכימית, התגובה הקתודית ותגובת האנודה נמשכות באותה מהירות, ולכן קצב הקורוזיה המרוכז בנקודת הקורוזיה של האנודה הוא משמעותי מאוד ובעל חדירה ברורה, וכך נוצרת קורוזיה בבור.