一、孔蝕
孔蝕指在金屬表面上局部形成的具有一定深度的小孔或銹斑腐蝕,在許多資料上,也叫點蝕。孔蝕常常被銹層、腐蝕產物等覆蓋,因而難以發現。孔蝕一般系在特定的腐蝕介質中產生,特別是在含有Cl-(包括Br-,I-)離子的介質中產生。孔蝕不僅可導致設備、管線等穿孔而破壞,而且常常誘發晶間腐蝕、應力腐蝕破裂和腐蝕疲勞。
一般認為,不銹鋼的孔蝕是在金屬表面非金屬夾雜物、析出相、晶界、位錯露頭等缺陷處,由于此處鈍化膜較脆弱,在特定腐蝕介質作用下,鈍化膜修復能力差而造成的破壞。孔蝕的出現包括成核和擴展兩個階段,現以鋼的表面上存在硫化錳夾雜為例簡述如下。孔蝕的成核。在溶液中有Cl-存在時,金屬表面有硫化錳夾雜的部位,由于難以鈍化和再鈍化而產生優先溶解并形成小孔坑,硫化物溶解產生H+(或硫化氫),對金屬的新鮮表面產生活化作用,阻止小蝕坑的再鈍化,使其繼續溶解,蝕坑溶解到超過臨界尺寸(數十微米),便成為孔蝕源。
孔蝕的擴展。孔蝕源形成后,溶解下來的金屬離子會產生水解而生成H+并使局部溶液的pH值下降,進而又加速金屬的溶解,使孔坑進一步擴大、加深。隨著腐蝕孔的加深并由于腐蝕產物覆蓋了蝕坑口,從而使腐蝕孔物質遷移困難,導致腐蝕孔內pH值的進一步降低,同時,Cl-在腐蝕孔內富集,使腐蝕孔進一步加速擴大并加深,最后形成孔蝕。溶液中Cl-濃度升高、溫度升高及pH值下降都使孔蝕容易產生且加速腐蝕。鉻、鉬、氮等元素對提高不銹鋼耐孔蝕性能非常有效,目前人們多用孔蝕抗力當量PRE值來表示不銹鋼的耐孔蝕能力,PRE值可根據鋼的化學成分計算,PRE值越高,鋼的耐孔蝕性能越好。
PRE=%Cr+3.3×%Mo+(13~30)×%N
提(ti)高不銹鋼(gang)(gang)的(de)純度(du),降低(di)(di)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)氣體和非金屬(shu)夾雜(za)物的(de)含量,可提(ti)高耐孔蝕性(xing)能,降低(di)(di)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)組(zu)織不均勻性(xing),減少M23C6等碳化物和o、X相等金屬(shu)間相析出,減少各種缺(que)陷(xian)都(dou)可以提(ti)高耐孔蝕性(xing)能。
二、縫隙腐(fu)蝕
金(jin)屬(shu)(shu)表面上由于存在異物或(huo)結(jie)構上的原因而形成縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi),使縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)溶(rong)(rong)液(ye)中與腐(fu)(fu)蝕有關的物質(zhi)遷(qian)移(yi)困難(nan),所(suo)引(yin)起的縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)金(jin)屬(shu)(shu)的腐(fu)(fu)蝕,總(zong)稱為縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕。幾乎(hu)所(suo)有金(jin)屬(shu)(shu)和所(suo)有的腐(fu)(fu)蝕介質(zhi)都(dou)有可能產(chan)生(sheng)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕,縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)尺(chi)寸有一(yi)定的要求,即要使縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)外溶(rong)(rong)液(ye)之間(jian)的物質(zhi)遷(qian)移(yi)發(fa)生(sheng)困難(nan),同時溶(rong)(rong)液(ye)又能進入縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)。縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)一(yi)般在0.025~0.1mm之間(jian),就可能發(fa)生(sheng)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕。腐(fu)(fu)蝕形態從縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)金(jin)屬(shu)(shu)的孔蝕到均勻腐(fu)(fu)蝕都(dou)有。
縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)可分為孔(kong)(kong)蝕(shi)型(xing)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)和活化(hua)型(xing)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)兩種(zhong)。孔(kong)(kong)蝕(shi)型(xing)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)是由(you)(you)孔(kong)(kong)蝕(shi)起(qi)源的(de)(de)(de)(de),這(zhe)種(zhong)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)過程(cheng)中,縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)溶(rong)(rong)液中金屬(shu)鹽的(de)(de)(de)(de)濃(nong)縮,使縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)金屬(shu)表面(mian)鈍(dun)(dun)化(hua)膜發生(sheng)氧(yang)化(hua)性破(po)(po)壞(huai)(被擊穿),產(chan)生(sheng)由(you)(you)孔(kong)(kong)蝕(shi)起(qi)源的(de)(de)(de)(de)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。活化(hua)型(xing)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)是由(you)(you)于縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)存在,縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)溶(rong)(rong)液組(zu)成物質(zhi)遷移產(chan)生(sheng)困難。例如,溶(rong)(rong)液中的(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解氧(yang)只(zhi)能(neng)(neng)通過擴(kuo)散(san)才能(neng)(neng)進入,而(er)且(qie)擴(kuo)散(san)緩慢,為維持(chi)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼鈍(dun)(dun)態,縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)溶(rong)(rong)解氧(yang)迅速消耗掉,而(er)又得不(bu)(bu)到(dao)及(ji)時(shi)補充(chong),當(dang)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)溶(rong)(rong)解氧(yang)降到(dao)一定程(cheng)度時(shi),致使不(bu)(bu)銹(xiu)鋼表面(mian)鈍(dun)(dun)化(hua)膜開始還原(yuan)性溶(rong)(rong)解,這(zhe)種(zhong)溶(rong)(rong)解的(de)(de)(de)(de)結(jie)果(guo)使腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)產(chan)物金屬(shu)鹽逐漸(jian)濃(nong)縮,通過水解,縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)溶(rong)(rong)液的(de)(de)(de)(de)pH值(zhi)(zhi)急劇下降,當(dang)pH值(zhi)(zhi)降低到(dao)溶(rong)(rong)液不(bu)(bu)能(neng)(neng)使不(bu)(bu)銹(xiu)鋼維持(chi)鈍(dun)(dun)態的(de)(de)(de)(de)臨界pH值(zhi)(zhi)時(shi),縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼表面(mian)的(de)(de)(de)(de)鈍(dun)(dun)化(hua)膜產(chan)生(sheng)還原(yuan)性破(po)(po)壞(huai)而(er)形(xing)成縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。
為防止縫隙腐蝕,主要是在結構設計中盡量避免形成縫隙,避免造成容易產生表面沉積的幾何條件,選擇合適材料。對于不銹鋼來說,提高鉻、鉬含量,有利于耐腐蝕性能,有的資料提出,不銹鋼耐縫隙腐蝕的當量為%Cr+3.3×%Mo+30×%N。盡管有高鉻、鉬含量各類不銹鋼,但它們的耐縫隙腐蝕仍不十分理想,一般認為,高鉻、鉬鎳基合金或鐵鎳基合金有很好的耐腐蝕性能,如 Iconel 625、 Hastelloy C-276、 Hastelloy C-4 等合金。

