熱腐蝕的三大機理

硫化模型，認為熱腐蝕是由硫酸鹽與金屬反應產物硫化物的

②鹽熔模型，認為熱腐蝕是合金表面保護性氧化物在熔鹽作用下發生鹼性或酸性溶解，隨後在熔鹽中以疏鬆無保護性粒子形式發生再沉積的過程。所以又稱為氧化物的溶解/再沉積模型。

③電化學模型，把熱腐蝕描述為電化學反應過程。一般情況下，熱腐蝕機理可歸結為由硫化物形成引起的緻密氧化層的蜕變對陽極過程的加速作用。

在高温條件下，主要存在4種腐蝕現象：高温氧化、氣體腐蝕、鹽腐蝕（熱腐蝕）和高温磨蝕。

1、高温氧化

在金屬的表面都會存在一層緻密的氧化層，起着保護內部金屬進一步氧化的作用。但是，實際上這一層保護性的氧化層並不是嚴格的化學計量比，總是存在結構缺陷。氧氣容易穿過存在缺陷的氧化層而進一步引起內部金屬氧化，同時，內部金屬離子也容易擴散出氧化層而被氧化。在高温條件下，氧氣滲透和金屬離子擴散過程進一步加劇，高温氧化過程更加嚴重，氧化層加厚。氧化膜的膨脹係數與金屬的膨脹係數並不一致，在急冷急熱過程中容易脱落，失去對金屬的保護作用，進一步加快了金屬的氧化。因此，管壁不斷變薄引起變形加劇，應力增加，最後引起爆管的發生。

金屬的硫化和氧化非常相似，此時表面形成的是硫化物，金屬硫化物的晶體缺陷比氧化物更加嚴重，有利於金屬離子或硫離子通過硫化膜的擴散，因此硫化膜的保護性比氧化膜的差，因而硫化速度比氧化速度更快。有關研究表明，同一金屬在同一温度條件下，硫化拋物線常數要比氧化拋物線常數大幾個數量級。另外，硫化物的熔點比相應氧化物的低許多，因此金屬硫化物和金屬-金屬硫化物共晶在高温下呈熔融狀態，破壞了硫化物和氧化物的保護性。

2、氣體腐蝕

氣體中除了氧氣，往往還存在N2、H2O、CO2、SO2、H2S等等氣體。在高温條件下形成一種保護性差的多種產物的複合層。同時，在複合層晶界外，氧氣的分壓降低而其他氣體分壓升高，引起氧化物的分解。如含鉻合金在SO2存在下的氧化物-金屬界面處，Cr2O3會發生分解而形成硫化鉻。

N2也會使碳化物轉變為碳氮化物或氮化物，使保護失效。水蒸汽引起金屬析氫反應，CO和CO2會引起滲碳反應，破壞金屬的晶相結構而引起應力腐蝕加劇。

3、鹽腐蝕

在高温環境下，金屬表面沉積的熔融鹽常會加快金屬的腐蝕，這種沉積物加速腐蝕就稱為鹽腐蝕或熱腐蝕。以硫酸鈉為例：

金屬在熔融硫酸鈉鹽膜下氧化消耗了氧，使得氧化物-鹽界面處的O2分壓降低，硫分壓升高，加快金屬硫化物的形成。金屬硫化物的熔點一般較低，如Ni-Ni3S2的共晶點只有645℃，流動的硫化物更加劇了硫化的破壞作用。

由於硫化過程消耗了SO3，導致Na2O升高，鹼性增加，達到一定值後便會導致兩性氧化物（AL2O3，Cr2O3）鹼懷熔融：

使得保護性的氧化物失去其保護作用而腐蝕加速。同樣，如果氣相中存在SO3就會引起酸性熔融。

4、磨蝕

在許多情況下，發生高温腐蝕的同時還存在氣流的沖刷和固體顆粒的磨蝕，不斷消耗氧化層而加速腐蝕過程。在很多情況下，磨蝕和腐蝕都是相互促進的。

因此，對於高温防腐蝕塗層而言，必須具備以下幾個條件才可適用：

①　耐高温

②　硬度高，耐磨蝕

③　塗層緻密，能有效阻止腐蝕介質的擴散

④　與基材附着力強，塗層不易脱落。