石墨腐蝕

鑄鐵的石墨腐蝕與“石墨化”不同。石墨腐蝕屬於灰鑄鐵的低溫腐蝕。

金屬鐵轉化為腐蝕產物，使石墨保持原封不動。這種狀態導致結構疏散，密度減小，強度極度降低，但從外表看不出有任何損壞。這種類型的侵蝕發生在非常稀的酸液（特別是含硫酸鹽的酸液）、鹽水或土壤中。石器腐蝕常發現在分餾塔的內件，如塔盤及鐘罩上。

基本介紹

• 中文名：石墨腐蝕
• 外文名：Graphite corrosion
• 含義：金屬鐵轉化為腐蝕產物石墨
• 套用：防腐蝕

石墨腐蝕簡介

灰口鑄鐵的石墨腐蝕是除銅基合金以外的最常見的選擇性腐蝕形式。灰口鑄鐵中的石墨以網路狀分布在鐵素體的基體內，對於鐵素體來說它是陰極，在一定的介質條件下發生鐵的選擇性腐蝕而遺留下一個多孔的石墨骨架，秘為石墨腐蝕。石墨腐蝕常發生在鹽水、礦水、土壤或極稀的酸性溶液介質中，如地下管道上。腐蝕後殘留的石墨體多孔而均勻；與黃銅的脫鋅相似，它對金屬的巨觀尺寸引起的變化甚小。

下圖是用於地下消防系統的灰口鑄鐵管遭受石墨腐蝕的外觀照片，此管的外表面與土壤接觸，而內表面與水接觸，沿放在地面土壤上的管子外表面的底部發生嚴重的腐蝕。圖中前面的小直徑件是灰口鐵的泵葉輪，其葉片已由於石墨腐蝕而剝落。

由於石墨腐蝕破壞的灰口鑄鐵管

下圖是船冷凝器的灰鑄鐵發生石是腐蝕的顯微照片，上部是石墨腐蝕區域，帶有嵌埋於銹中的石墨片。下部是未受石墨腐蝕的鑄鐵。

船冷凝器中的灰口鑄鐵發生石墨腐蝕後的顯微照片

石墨腐蝕通常只發生在有石墨網存在的灰口鑄鐵中；沒有自由碳的白口鑄鐵、或是雖有自由碳但不能保持連續石墨殘留物的可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵，一般都不會發生石墨腐蝕。

石墨腐蝕通常是以低的速度進行的，過程相當緩慢。若灰口鑄鐵在強烈的腐蝕介質中，往往不是發生石墨腐蝕，而是整個表面的均勻腐蝕。

過去石墨腐蝕曾被稱為“石墨化”或“石墨化腐蝕”，這種稱呼易與珠光體在較高溫度下分解為鐵素體和自由碳（石墨）的石墨化（graphitization）過程相混淆，故稱“石墨腐蝕”（graphiticcorrosion）較為適當，因前者是一種組織變化，後者是一種腐蝕形式，其本質不同。

石墨腐蝕原理

普通鑄鐵中的石墨以網路狀分布在鐵素體內，在介質為鹽水、礦水、土壤（尤其是含硫酸鹽的土壤）或極稀的酸性溶液申，發生了鐵基體選擇性腐蝕。在這種腐蝕中，石墨對鐵為陰極，形成腐蝕電池，Fe被溶解後，剩下由石墨磷共晶化合物、鐵鏽組成的多孔體，使鑄鐵失去了強度和金屬性。由於石墨沉積在鑄鐵的表面，從形貌來看，似乎是“石墨化”了，因此稱為石墨腐蝕。

石墨腐蝕腐蝕物

下圖是吸收塔冷凝小管腐蝕外觀。

冷凝小管石墨腐蝕圖

在圖中可以看出該管已無金屬光澤，外邊是一層1~2mm的黑色腐蝕生成物，它相當柔軟，可用鉛筆刀切削，管的外徑尺寸未變。經金相鑑定，證實該黑色腐蝕生成物，絕大部分為石墨。還可看到清晰的漸變過渡層區，即鑄鐵、石墨增多、全是石墨的三種形態。

從該黑色腐蝕生成物的化學成分來看（見下表），可以看出，該黑色生成物中含碳量已高達14.6%，為鑄鐵正常含碳量的4~5倍。以上都證實冷凝小管的腐蝕屬於石墨腐蝕類型。

黑色腐蝕生成物化學成分

石墨腐蝕和均勻腐蝕並沒有嚴格的界限，同樣的鑄鐵碳酸化小管由於處在不斷地被氣液、結晶碰撞、流體振盪情況下進行生產的，管子表面的黑色腐蝕生成物早已被沖刷轉移，因此形成的是均勻腐蝕，而不是石墨腐蝕。