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2 耐浸泡狀態(tài)化學(xué)品介質(zhì)腐蝕的涂料或襯里的選擇建議
2.1化學(xué)品介質(zhì)的腐蝕特性
①介質(zhì)成分（酸、堿、鹽、溶劑類型）
酸、堿類介質(zhì)的腐蝕性，首先是取決于它們的強(qiáng)度。強(qiáng)酸(如硫酸、硝酸、鹽酸)、強(qiáng)堿(如氫氧化鈉)對(duì)材料有較大的腐蝕性，其中含氧酸對(duì)有機(jī)材料的破壞性最大。濃硫酸、硝酸對(duì)木材、瀝青的腐蝕，在短時(shí)間內(nèi)就使材料失去強(qiáng)度。強(qiáng)度相同的含氧酸和無氧酸對(duì)無機(jī)材料的腐蝕性大致相等。氫氟酸對(duì)許多有機(jī)和無機(jī)材料的腐蝕性不大，但是卻對(duì)二氧化硅和含氧化硅成分的材料(如玻璃、陶瓷等)具有強(qiáng)烈的腐蝕性。中等強(qiáng)度的磷酸和弱酸對(duì)有機(jī)材料腐蝕性很小，甚至沒有腐蝕，例如磷酸對(duì)瀝青，醋酸對(duì)木材等。
在堿類介質(zhì)中，苛性堿的腐蝕性最大，堿性碳酸鹽(如碳酸鈉)次之。氨的水溶液的腐蝕性相對(duì)比較小，因?yàn)樗谒芤褐须x解度低，而且揮發(fā)性大。
鹽類介質(zhì)的腐蝕性比較復(fù)雜。鹽溶液的腐蝕有化學(xué)和物理的兩個(gè)方面。在干濕交替和溫度變化條件下，多數(shù)鹽溶液都會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶膨脹，因此它對(duì)混凝土、磚砌體、木材等材料均有物理破壞作用。由鈉、鉀、銨、鎂、銅、鐵與硫酸根離子所構(gòu)成的硫酸鹽對(duì)混凝土、粘土磚的腐蝕性最大，但是硫酸鹽對(duì)木材的 腐蝕性較小。含氯鹽對(duì)鋼和鋼筋混凝土內(nèi)的鋼筋均有較大腐蝕性，但相比之下對(duì)混凝土的腐蝕性較小。
②介質(zhì)的含量、濃度、pH值
介質(zhì)的腐蝕性與其含量或濃度有密切的關(guān)系。酸堿濃度最直觀可以采用pH值表達(dá)。在多數(shù)情況下，介質(zhì)的含量或濃度愈高，腐蝕性愈強(qiáng)。但也有少數(shù)例外，例如；濃硫酸作用于鋼或濃硝酸作用于鋁，都能在材料表面生成保護(hù)性的鈍化膜；對(duì)某些自由基固化類熱固性樹脂，稀堿比濃堿的腐蝕性大，水玻璃類材料耐濃酸的性能比耐稀酸的性能好。含多種介質(zhì)時(shí)，需要去深究每種介質(zhì)的濃度和含量。部分情況下存在疊加效應(yīng)，如酸的疊加效應(yīng)。部分還存在協(xié)同效應(yīng)，如鉻酸中含硫或者硫酸，腐蝕性能就會(huì)因協(xié)同效應(yīng)而加倍。實(shí)際生產(chǎn)過程中，介質(zhì)的濃度往往是變化的，因此在對(duì)介質(zhì)的濃度作出估計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮其各種因素。
濃度的影響不一，例如在鹽酸中，一般濃度愈大，腐蝕愈嚴(yán)重。碳鋼、不銹鋼等在濃度為50%左右的硫酸中腐蝕最嚴(yán)重，而當(dāng)濃度增加到60%以上時(shí)，腐蝕反而急劇下降。鉛則相反，硫酸濃度愈小，腐蝕也小，當(dāng)硫酸濃度超過96%，腐蝕急劇上升。不銹鋼對(duì)稀硝酸的抗蝕能力很強(qiáng)，但在95％以上的濃硝酸中腐蝕加重。鋁在80%以上的濃硝酸中耐蝕性很強(qiáng)，但在中或低濃度的（＞0.5%）硝酸中腐蝕反而嚴(yán)重。這與膜的生成或破壞、絡(luò)合離子的產(chǎn)生等有關(guān)。
一般地說，對(duì)腐蝕性不強(qiáng)的電解液，如鹽溶液、水等，隨電解質(zhì)濃度的増加，溶液的導(dǎo)電性增加，因此腐蝕性也有所增長。對(duì)于非電解液如有機(jī)溶液，其腐蝕性一般也隨濃度增大而增加。在選材時(shí)，若濃度變動(dòng)范圍包含腐蝕突變邊緣，就須特別注意，如設(shè)備內(nèi)硫酸的濃度通常在80%以上，但偶爾也會(huì)低到60%以下，那么設(shè)備就不應(yīng)用碳鋼制造。
還必須注意一些特殊情況，如貯存濃度98%硫酸的鋼槽，偶爾會(huì)放空，這時(shí)槽壁粘附的濃硫酸吸收了空氣中水分，變?yōu)橄∷幔瑢?duì)槽壁會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。解決的辦法就是使鋼設(shè)備內(nèi)總是充滿濃硫酸，否則就需釆取防護(hù)措施，如加耐酸磚襯里。另外也要防止稀溶液變濃，如碳鋼鍋爐鉚釘縫內(nèi)貯存的稀堿液，和不銹鋼設(shè)備縫隙內(nèi)含氯離子的稀液，蒸發(fā)后達(dá)到一定的濃度，可引起應(yīng)力腐蝕破裂。
設(shè)備由各部分濃度不同，則會(huì)引起濃差電池。如容器底部沉積了泥漿，溶液變濃，上部液體流動(dòng)，濃度保持一定，兩部分濃度產(chǎn)生了差別，使底部成為電池的陽極而加速腐蝕。
氫離子是有效的陰極去極劑，所以一般pH值越小，金屬的腐蝕越大。在電動(dòng)序中位于氫前面（電位比氫低）的金屬在酸中已將氫置換。當(dāng)溶液中有氫放出時(shí)，說明金屬的腐蝕過大，沒有實(shí)用價(jià)值，兩性金屬如鋁、鋅、鉛則在pH較高的溶液中腐蝕嚴(yán)重。pH值改變，腐蝕產(chǎn)物和保護(hù)膜的溶解度也有所改變。如鋁在pH為5～8時(shí)，保護(hù)膜是穩(wěn)定的，在低于5和高于8時(shí)，腐蝕增大。表2-1列出了一些金屬產(chǎn)生最小腐蝕時(shí)的pH值。還可以利用“電位-pH值”來研究pH值在不同電位下對(duì)金屬腐蝕的影響。選材時(shí)對(duì)水、海水、中性溶液、鹽溶液等介質(zhì)應(yīng)注意它們的pH值。
| 金屬 | 鋁 | 鉛 | 錫 | 鋅 | 鐵 |
| pH值 | 6.5 | 8 | 8.5 | 11 | 14 |
③含水量、雜質(zhì)，氧、氧化劑和還原劑
氣體、固體和非水溶液的含水量（廣義含水量）有時(shí)對(duì)腐蝕起著重要作用。一般情況下，干燥大氣的腐蝕性較小，越潮濕，對(duì)金屬的腐蝕也越大。少量水分對(duì)腐蝕可能產(chǎn)生不同的影響，有些有機(jī)物含少量水分(0.1%)時(shí)對(duì)金屬不腐蝕，完全無水時(shí)腐蝕反而增強(qiáng)，如醇類對(duì)鋁，酚類對(duì)低碳鋼的腐蝕就是如此。相反，無水的氯化溶劑不腐蝕，但如含有少量水時(shí)，則會(huì)生成腐蝕性強(qiáng)的鹽酸，干的氧化鋁和氧化鎂不產(chǎn)生腐蝕，當(dāng)有少量水時(shí)腐蝕性増加。超過露點(diǎn)，水就變?yōu)槠麘B(tài)了。所以選材時(shí)要注意處于露點(diǎn)邊緣的環(huán)境，因?yàn)槲ｋU(xiǎn)的腐蝕液在低于露點(diǎn)時(shí)就會(huì)冷凝下來，由于空氣中存在水分，許多物質(zhì)具有吸水性，接觸空氣后會(huì)由干變濕，由濃變稀。前已述及，如貯存硫酸的空鋼槽和貯存硝酸的空鋁槽，由于有空氣進(jìn)入，空氣中的水分使槽壁殘留的酸變稀，引起腐蝕，所以這類貯槽應(yīng)始終保持密閉，不讓濕空氣進(jìn)入。
選材者往往只注意環(huán)境中主要成分，而忽略雜質(zhì)，特別是微量雜質(zhì)。但在某些情況下卻往往由于雜質(zhì)引起了嚴(yán)重的腐蝕。雜質(zhì)的影響不一。如酸溶液中含有微量氯離子，就會(huì)生成腐蝕性很強(qiáng)的鹽酸，即使在中性溶液中，氯離子也會(huì)破壞鈍化膜，使不銹鋼這類易鈍化的金屬產(chǎn)生晶間腐蝕（往往以孔蝕表現(xiàn)出來）。醋酸中如含有氯離子、氯酸根離子，腐蝕會(huì)劇增，如在99%醋酸中，氯離子濃度為0.002%時(shí)，腐蝕率為0.001毫米/年，當(dāng)氯離子濃度為0.002%時(shí)，腐蝕率激増到1.8毫米/年。氯離子還可引起奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕破裂。微量的氨或銨離子則會(huì)引起銅和銅合金的應(yīng)力腐蝕破裂。硫也是一種有害雜質(zhì)。原油、氣和石油產(chǎn)品如含有少量硫，腐蝕就劇増。大氣中含有微量SO2或H2S（可能由煙囪氣排出），也使腐蝕性大大增加，還能引起設(shè)備、建筑物的應(yīng)力腐蝕破裂。CN-、NH4+能與金、銀、銅等形成絡(luò)離子，因此會(huì)促進(jìn)這些金屬的腐蝕。Fe3+、 Cu2+等因能促進(jìn)陰極去極化（在陰極吸收電子還原為Fe2+、Cu+），所以也會(huì)促進(jìn)金屬的腐蝕。對(duì)于不銹鋼來說，因?yàn)檫@些氧化性離子可以將腐蝕電位提高到鈍化區(qū)，促進(jìn)鈍化，所以反而有利。不銹鋼設(shè)備外部用石棉絕熱層包住，由于石棉層有Cl-（MgCl2）浸出，水分蒸發(fā)后，Cl-濃度增大，以至使不銹鋼產(chǎn)生應(yīng)力磨蝕破裂。微生物也可算一種雜質(zhì)，例如硫酸鹽還原細(xì)菌就是引起石油和土壤腐蝕的一個(gè)重要因素。還有些特殊的因素是選材時(shí)考慮不到的。在分析腐蝕原因時(shí)，不可忽略這些因素。
溶液內(nèi)有沒有溶解的氧或氧化劑，在許多情況下對(duì)腐蝕起決定作用。含有氧時(shí)，對(duì)鎳、銅及其合金有害，對(duì)于能生成保護(hù)性氧化膜的金屬則有利。后者要看氧化能力是否使金屬正好達(dá)到鈍化區(qū)內(nèi)，如過大（過鈍化）或過小都會(huì)使腐蝕增加。選材時(shí)應(yīng)先確定環(huán)境內(nèi)有沒有氧化劑或還原劑。有時(shí)認(rèn)為沒有氧，結(jié)果卻有氧進(jìn)入，引起了意外的腐蝕。有時(shí)以為有氧，但因同時(shí)有還原劑，結(jié)果氧被除去了。例如泵的填料可以漏入氧，接觸空氣的液面也能進(jìn)氧。硫化物、污水、甚至腐蝕產(chǎn)物都是去氧的還原劑。加熱到沸點(diǎn)也能趕走氧。鉻鎳奧氏體鋼在無氧的還原酸中最易腐蝕。用它作酸洗黃銅件的硫酸槽時(shí)，效果很好。后來改為酸洗鋼件，槽很快就被腐蝕了。這是因?yàn)樗嵯袋S銅時(shí)，產(chǎn)生的硫酸銅是氧化劑，起了緩蝕作用。氧和氧化劑在不同環(huán)境對(duì)不同金屬所起的作用不同。
④介質(zhì)的相態(tài)、流速
腐蝕介質(zhì)的形態(tài)分為氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種。一般說來，液態(tài)介質(zhì)的腐蝕性最大，氣態(tài)介質(zhì)次之，固態(tài)介質(zhì)最小。氣態(tài)介質(zhì)是通過溶解于空氣中的水分，形成溶液后才對(duì)材料產(chǎn)生腐蝕。固態(tài)介質(zhì)只有吸濕潮解成為溶液才有腐蝕作用。完全干燥的氣體或固體不具有腐蝕性。但是，自然環(huán)境中不存在完全干燥的條件，因此，凡是有腐蝕性介質(zhì)的地方，就會(huì)不同程度地產(chǎn)生腐蝕，其中重要條件之一便是環(huán)境濕度、水分和介質(zhì)的溶解度。氣體腐蝕的強(qiáng)度一般不會(huì)達(dá)到類似溶液腐蝕的強(qiáng)度。溶解度小、吸濕性差的固態(tài)介質(zhì)，其腐蝕性一般較小。
流速對(duì)腐蝕的影響是復(fù)雜的，多數(shù)情況下，流速越高，腐蝕越大。在腐蝕發(fā)生時(shí)，金屬面上會(huì)生成一層腐蝕產(chǎn)物的保護(hù)膜，另外，和金屬面接觸的活性物質(zhì)的濃度比溶液中活性物質(zhì)的濃度低。當(dāng)溶液流動(dòng)快時(shí)，一方面把腐蝕產(chǎn)物沖走，一方面又帶來更多的活性物質(zhì)（如氧），促進(jìn)陰極去極化，加速了腐蝕的進(jìn)行。上述情況，限于濃差控制的腐蝕過程。對(duì)于活化控制的類型，流速的影響則不大。
在濃度較低的溶液中，腐蝕后金屬表面活性物質(zhì)的濃度大為降低，因此溶液流動(dòng)對(duì)于腐蝕能否繼續(xù)進(jìn)行起著重要作用。如水中氧的濃度很低，腐蝕發(fā)生后氧很快被消耗，腐蝕會(huì)停止，這時(shí)水的流動(dòng)就成為補(bǔ)充氧的因素，也是使腐蝕繼續(xù)進(jìn)行的最重要因素。對(duì)于易鈍化的金屬，當(dāng)流速增大時(shí)，如果氧化能力使金屬達(dá)到鈍態(tài)，腐蝕反而會(huì)下降。
流速增大還有一些好處，可使金屬表面各部分溶液成分均一，避免形成濃差電池而產(chǎn)生孔蝕。縫隙和死角處氧不易達(dá)到，緩蝕劑也不易補(bǔ)充，最易遭受局部腐蝕，而高流速可減輕這種危害，特別是對(duì)于易產(chǎn)生孔蝕的鈍態(tài)金屬如不銹鋼、鋁等更為有利。不銹鋼在靜止的海水中容易產(chǎn)生孔蝕，但作為泵葉輪耐蝕性卻良好。有一臺(tái)不銹鋼透平機(jī)停車后沒有將海水放出，結(jié)果使部件發(fā)生孔蝕。
還要注意設(shè)備內(nèi)部介質(zhì)流速變化引起的濃差電池，如換熱器列管內(nèi)可保持常速，但管外則不可能，由于流速不同，會(huì)引起局部地區(qū)的腐蝕。設(shè)計(jì)時(shí)一般使腐蝕性較強(qiáng)的液體在管內(nèi)流，冷卻水則在管外，以減輕腐蝕。
流速過大總是不利，它會(huì)沖刷保護(hù)膜，產(chǎn)生旋渦、湍流、空泡，引起嚴(yán)重的沖擊、摩損和空泡腐蝕。泵的葉輪和殼體、液體進(jìn)口和出口、管道的轉(zhuǎn)折點(diǎn)、法蘭的接頭等處都容易發(fā)生湍流，破壞鈍化膜，使暴露的金屬面成為易腐蝕的陽極。適當(dāng)加大管徑，如濃硫酸管管徑加大可減小流速，避免產(chǎn)生嚴(yán)重的旋渦和湍流。設(shè)備或管道的被沖擊部位要加厚或使流體改變流向。為了避免空泡形成，流體應(yīng)保持較小的壓差。
一般流速應(yīng)保持在0.7mm/s～2.6mm/s之間。高速下的腐蝕常為低速的數(shù)倍，如輸送發(fā)煙硫酸的碳鋼管可以較長期使用，但碳鋼離心泵72小時(shí)就腐蝕壞了。選材時(shí)對(duì)高速環(huán)境一定要用腐蝕率較小的材料。
⑤介質(zhì)的溫度、溫變、溫變頻率、濕度
溫度、溫差、溫度變化頻率對(duì)介質(zhì)的腐蝕程度是有直接影響的。一般說來，溫度升高，腐蝕性加大。例如，耐酸磚可耐常溫下堿液的作用；但是當(dāng)堿液升溫到40℃以上時(shí)，耐酸磚會(huì)逐漸出現(xiàn)腐蝕；而當(dāng)堿液達(dá)到熔融狀態(tài)時(shí)，耐酸磚就完全不耐蝕了。不同介質(zhì)對(duì)不同材料的腐蝕，其溫度的影響是不一樣，有的影響小些，有的影響很大。介質(zhì)的溫度影響，需要結(jié)合具體生產(chǎn)條件進(jìn)行判定。溫差越大、溫度變化頻率越高，大部分情況下，腐蝕性越大。
腐蝕是一種化學(xué)反應(yīng)，每升溫10℃，腐蝕速度約增加1～3倍，通常腐蝕率總是隨溫度而上升。溫度升高，擴(kuò)散速度增大，同時(shí)電解液電阻下降，所以使腐蝕電池的反應(yīng)加快。但也有例外。因?yàn)橛绊懜g的因素很多，當(dāng)升溫可以降低其它因素的作用時(shí)，腐蝕也可能隨之降低。例如氧在水中是陰極去極劑，是促進(jìn)腐蝕反應(yīng)的主要因素，升溫后氧在水中的液解度減小，達(dá)到70℃～80℃以上時(shí)，腐蝕顯著下降。溫度對(duì)膜層也有重要影響，在一種溫度下生成的膜在另一溫度下就可能溶解。例如鋅在自來水中，50℃時(shí)產(chǎn)生的膜是有保護(hù)性的，50℃～90℃間，膜的保護(hù)性較差，附著力低，90℃以上時(shí)又形成緊密的保護(hù)膜。
有些介質(zhì)在濕態(tài)（有水存在）時(shí)使材料嚴(yán)重腐蝕，在干態(tài)時(shí)（無水，或水蒸汽）腐蝕減小。如鹽酸在露點(diǎn)以下時(shí)對(duì)鋼鐵腐蝕嚴(yán)重，超過露點(diǎn)，腐蝕反而下降，直到260℃以上，鹽酸的氣體與鐵的高溫反應(yīng)又激烈増加。
溫度對(duì)腐蝕的影響是復(fù)雜的，不能由一個(gè)溫度下的腐蝕率去推斷其它溫度下的腐蝕率。但是，除了一些特殊情況外，一般地可以對(duì)某料材料在一定的環(huán)境中規(guī)定一個(gè)溫度極限，超過這個(gè)極限，腐蝕過大，就不能應(yīng)用。
選材者一般不會(huì)忽略環(huán)境的溫度，但是不僅要注意主流溫度，還應(yīng)注意各部分是否存在溫差。溫差會(huì)產(chǎn)生溫差電池，使高溫部分遭受意外腐蝕。另外，有些部位局部過熱，可能超過溫度極限，有些有可能局部過冷，使有危險(xiǎn)的冷凝液析出。在熔鹽、堿和液態(tài)金屬中，溫差還會(huì)產(chǎn)生物質(zhì)轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，金屬在熱端溶解，在冷端沉積，造成破壞。
對(duì)于換熱設(shè)備，因?yàn)榻饘俦谏洗嬖谝粚訜嶙璞∧ぃ詡鳠崦婧土黧w本身存在一溫差，根據(jù)傳熱公式可以大致算出兩壁和流體的溫差。有一個(gè)不銹鋼（鉻18鎳9鉬2）蒸汽加熱盤管，用來加熱稀硫酸至60℃，根據(jù)在60℃稀硫酸中的試驗(yàn)結(jié)果，腐蝕率只有0.1毫米/年左右，但只用了幾個(gè)月就腐蝕穿透了。原來是因盤管內(nèi)蒸汽壓高，管壁溫度實(shí)際上達(dá)到100℃。改用耐100℃稀硫酸的20號(hào)合金，用了五年以后仍未壞。
換熱器入口處溫度常超過器內(nèi)液體的平均溫度，入口附近溶液甚至可以沸騰。器壁如結(jié)垢或生成腐蝕產(chǎn)物膜，由于導(dǎo)熱不良，也會(huì)引起局部過熱。石油裂解氣溫度在800℃以上，在不銹鋼換熱器內(nèi)通入過熱蒸汽冷卻，由于蒸汽內(nèi)含有微量NaCl，在管內(nèi)壁沉積，造成局部過熱，達(dá)到800℃，使NaCl熔融，嚴(yán)重腐蝕不銹鋼。要避免這種情況，需要使用絕對(duì)不含NaCl雜質(zhì)的二次蒸汽。
煙道氣在高溫下對(duì)碳鋼不腐蝕，但經(jīng)過一系列設(shè)備后，溫度下降到露點(diǎn)，液體開始冷凝，煙道氣含有微量SO2，一部分又轉(zhuǎn)化為SO3，因此冷凝液中含有亞硫酸和硫酸，使鋼板腐蝕，若加入少量氨與硫酸反應(yīng)生成硫酸銨，既可降低露點(diǎn)，還能增加熱效，減少腐蝕。
總之，溫度對(duì)腐蝕是一個(gè)重要因素，選材時(shí)不僅要考慮正常的溫度波動(dòng)范圍，還應(yīng)考慮各種意外情況。
濕度是決定氣態(tài)和固態(tài)介質(zhì)腐蝕速度的重要因素。對(duì)金屬材料而言，當(dāng)空氣中的水分不足以在其表面形成液膜時(shí)，電化學(xué)腐蝕過程就無法進(jìn)行。對(duì)鋼筋混凝土也是如此，水分加速混凝土的碳化，也為混凝土內(nèi)鋼筋的腐蝕提供了條件。各種金屬都有一個(gè)使腐蝕速度急劇加快的濕度范圍，稱臨界濕度。鋼鐵的臨界濕度為60%～70%。對(duì)混凝土內(nèi)的鋼筋，在相對(duì)濕度接近80%，且處于干濕交替條件下，腐蝕最容易發(fā)生。當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度小于60%時(shí)，對(duì)各種建筑材料的腐蝕大大減緩。干濕交替環(huán)境容易使材料產(chǎn)生腐蝕。它可以促使鹽類溶液再結(jié)晶，使金屬材料具備電化學(xué)腐蝕所需的水分和氧，使固態(tài)、液態(tài)介質(zhì)相互轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生滲透和結(jié)晶膨脹。環(huán)境中的水對(duì)腐蝕影響也很大，不但提高環(huán)境濕度，而且可直接溶解介質(zhì)，例如易溶固體在有水作用的環(huán)境下(常見的如室外雨水)．可以形成濃度很高的鹽溶液，大大加劇了腐蝕性。
⑥設(shè)備載荷、應(yīng)力、應(yīng)變、震動(dòng)、變化頻率、開停車狀態(tài)等其它因素
介質(zhì)的作用條件包括介質(zhì)作用的頻繁程度，作用量多少，持續(xù)作用時(shí)間的長短等。例如容器中的介質(zhì)對(duì)容器的內(nèi)壁是長期持續(xù)作用；偶爾泄漏的介質(zhì)對(duì)地面的作用是短期的；水溝內(nèi)的污水則是經(jīng)常、大量作用。經(jīng)常、大量、長期作用的介質(zhì)的腐蝕性較大。
外界作用條件主要包括載荷、應(yīng)力、應(yīng)變、震動(dòng)等因素。這些因素是從側(cè)面影響介質(zhì)對(duì)材料的腐蝕性的，尤其是涂料、襯里防腐時(shí)，由于外界作用力使防腐層容易脫落，介質(zhì)更容易滲透穿過防腐層，侵蝕基材。
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