前言：

氯离子是由氯原子获得一个电子形成的带负电荷的离子，化学符号为Cl⁻。在天然水体中普遍存在。氯相当活泼，湿的氯气比干的还活泼，与氧结合后具有很强的腐蚀性。因此不锈钢产品在使用过程中对氯离子含量的管控尤其重要；GB/T150-2024《压力容器》规定，不锈钢产品用水氯离子含量不得超过25mg/L。氯离子对不锈钢产品的腐蚀是导致产品失效的主要因素。

一、氯离子的腐蚀作用

氯离子是一种强氧化剂，在水中会形成氢氧根离子和次氯酸根离子。因此，在含氯介质的溶液中，碳钢和不锈钢都容易发生腐蚀。

不同之处在于；碳钢因不含铬元素会发生均匀腐蚀，也就是常说的表面生锈，而不锈钢则可能出现危害更大的点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等，导致产品急速失效。

二、碳钢的腐蚀情况

碳钢在含氯介质中容易发生均匀腐蚀，因为碳钢的主要成分是铁和碳，并不含有抵抗腐蚀的元素。当碳钢表面遇到氯离子时，氯离子与铁离子及氧会迅速反应，发生氧化，使得表面形成氧化铁物质，产生红棕色的锈迹。碳钢的均匀腐蚀速率比不锈钢慢，但是一旦腐蚀开始就会迅速加剧。

三、不锈钢的腐蚀情况

不锈钢材料中含有12%以上的铬，因为只有含12%的铬元素，材料表面才能产生钝化反应，能够形成一层致密的氧化膜，氧化膜可以抵御均匀腐蚀的发生。

然而，不锈钢在含氯介质中也可能出现点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等问题。点蚀是因为部分区域的氧化膜被破坏，导致局部腐蚀，晶间腐蚀和应力腐蚀是由于不锈钢在加工过程中受到铁离子污染，以及使用过程中受到机械力量及温度的影响，使得局部铬元素含量减少到12%以下，形成了易腐蚀区域。

最常见的晶间腐蚀是奥氏体不锈钢因退火、焊接等原因，缓慢地通过一个特定的温度区(427~816℃)，从而使不锈钢对晶间腐蚀变得敏感，通常称为敏化。

这个特定的温度区间称为不锈钢的敏化温度区。沿着敏化了的不锈钢晶界，有富含铬的碳化物（Cr23C6）析出，使碳化物附近产生铬贫乏的晶界区，即贫铬区（下图是以18Cr-8Ni不锈钢为例的贫铬晶粒分布示意图）。

使得贫铬区内铬的含量低于耐晶间腐蚀所必需12%的铬。因此，敏化了的不锈钢就会在特定的介质中发生晶间腐蚀。

根据美国ASME A923氯离子对304不锈钢腐蚀的测试，在氯化钠溶液中，304不锈钢的年腐蚀率都在0.05~0.5mm，如在缓慢流动的温水中年腐蚀率甚至更高。

四、防腐方法

由于氯离子对碳钢和不锈钢的腐蚀作用都很强，因此在含氯介质中，需要采取相应的防腐方法。

1、采用适当的热处理，避免生成贫铬的晶界。

1.1 对奥氏休不锈钢；可在1050~1100℃进行固溶处理，快速通过其427~816℃敏化温度区，避免在晶界形成连续的网状碳化物。

1.2 对铁素体不锈钢；只有加热至925℃以上才能引起晶间腐蚀。消除这种钢晶间腐蚀的有效方法是在800℃左右退火，或以缓慢的冷却速度通过700~900℃的温度区间，使铬重新扩散返回到贫铬的晶界，还有就是改进焊接工艺，尽量缩短焊缝两侧基材在敏化温度的滞留时间，也是防止晶间腐蚀的有效方法。

3、严格控制含氯离子循环水的流速及温度；流速慢，氯离子容易富集，腐蚀速度越快。温度越高；氯离子越活泼，反应越大。

天津某公司常年加工真空室系列产品，经常遇到炉体外壳冷却循环水渗漏的现象，给公司带来很大的负面影响，工程师老葛反复查阅资料，对出厂到各地区的真空室详细记录；经过多次对比、研究发现；南方的客户反馈率高于北方，沿海地区反馈率高于非沿海地区。开始老葛很是纳闷，经过深入研究和详细查阅相关资料老葛发现；在高温环境下，氯离子的扩散速度快，而且高温还影响了材料内部的化学平衡，使得材料更容易被氯离子侵蚀。冷却水流速慢，氯离子容易富集，也加速腐蚀。整明白以后老葛感慨道：“这小小的氯离子对温度的要求真是太微妙了，差点把我整懵了”。

4、采用超低碳不锈钢，只有更强的耐晶间腐蚀性能，才能有效防止晶间腐蚀。

【总结】

氯离子是一种常见的化学元素；与氧、硫等元素一样在大自然中合理存在。对于碳钢和不锈钢产品使用中；只要接触到水即会产生腐蚀，甚至在空气中也不能避免被氧化。但两种不同的材料，腐蚀程度也不同；根据产品终端使用环境选材尤为重要。碳钢容易发生均匀腐蚀即表面片状腐蚀，导致材料厚度减少。而不锈钢则可能出现点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等问题。总之，无论是碳钢还是不锈钢产品在含氯介质中都需要采取相应的防腐方法，才能有效防止在役产品的腐蚀性失效。