金屬材料跟周邊環境間產生的電化學或者化學反應而導致材料被破壞或者使材料產生變質的現象稱為金屬材料腐蝕。金屬腐蝕產生的重要條件為所處環境中必須具有能夠讓金屬發生氧化的物質，這種物質能夠與金屬構成熱力學不穩定體系。金屬發生腐蝕的類型可以分局部腐蝕跟均勻腐蝕，其中局部腐蝕包括孔蝕、應力腐蝕、縫隙腐蝕等。對于雙相不銹鋼來講，點蝕(shi)和應力腐(fu)蝕(shi)都具有沒有明顯預兆、不易被察覺、破壞性極大的特點，是在化工生產、海洋等行業中經常遇到的問題，所以雙相不銹鋼的應力腐蝕破裂和孔蝕受到了研究者的廣泛關注。


1. 均(jun)勻腐蝕


  均勻腐(fu)蝕（Uniform Corrosion)表(biao)(biao)(biao)示腐(fu)蝕環(huan)境中(zhong)于金(jin)(jin)屬(shu)所有表(biao)(biao)(biao)面(mian)或者金(jin)(jin)屬(shu)表(biao)(biao)(biao)面(mian)絕(jue)大(da)多數區(qu)域進行(xing)的(de)腐(fu)蝕，因而(er)也可稱為全面(mian)腐(fu)蝕，其往(wang)往(wang)能夠導致(zhi)金(jin)(jin)屬(shu)變(bian)薄。從重量角度來說，均勻腐(fu)蝕是(shi)金(jin)(jin)屬(shu)材料最大(da)破壞程度的(de)代表(biao)(biao)(biao)，導致(zhi)的(de)金(jin)(jin)屬(shu)損(sun)耗最為嚴重，但是(shi)由于其發生在金(jin)(jin)屬(shu)的(de)全部表(biao)(biao)(biao)面(mian)，易(yi)于發現和控(kong)制，因而(er)從技(ji)術層面(mian)來說其危害性(xing)不大(da)。


2.點蝕


  點(dian)(dian)(dian)蝕又稱小孔腐(fu)蝕、孔蝕或(huo)者(zhe)點(dian)(dian)(dian)蝕，是(shi)集中在(zai)金(jin)(jin)屬表(biao)面較小區域內(nei)、能夠向金(jin)(jin)屬內(nei)部(bu)發展、直徑小而深(shen)的(de)(de)一類腐(fu)蝕狀態。小孔腐(fu)蝕的(de)(de)嚴重程度(du)一般用點(dian)(dian)(dian)蝕系數（蝕孔的(de)(de)最大深(shen)度(du)和金(jin)(jin)屬平均腐(fu)蝕深(shen)度(du)之間的(de)(de)比值(zhi)）表(biao)征，點(dian)(dian)(dian)蝕系數越高，點(dian)(dian)(dian)蝕產(chan)生的(de)(de)程度(du)越深(shen)。當氧化(hua)劑跟鹵素(su)離(li)子(zi)同(tong)時存在(zai)時，就會導致金(jin)(jin)屬局部(bu)溶解進(jin)而形成孔穴促進(jin)點(dian)(dian)(dian)蝕的(de)(de)產(chan)生。


 a. 點蝕產生(sheng)的主要條(tiao)件


 ①. 一般情況下點蝕(shi)較容(rong)易發(fa)生在表面(mian)(mian)具(ju)有(you)陰(yin)極(ji)性(xing)鍍層或表面(mian)(mian)存在鈍化膜(mo)的金屬(shu)(shu)上。當(dang)金屬(shu)(shu)表面(mian)(mian)這(zhe)些(xie)膜(mo)的局部位置產生破壞，裸露出的新表面(mian)(mian)（陽極(ji)）與該膜(mo)層未被(bei)破壞區域(yu)（陰(yin)極(ji)）就(jiu)會(hui)形(xing)成(cheng)活(huo)化－鈍化腐蝕(shi)電池，進而導致腐蝕(shi)朝著金屬(shu)(shu)內部縱深處發(fa)展促進小孔的生成(cheng)。


 ②. 點蝕常發生于含(han)有特殊離(li)子的腐蝕環(huan)境中(zhong)，例如(ru)，雙相不銹鋼對鹵素離(li)子比(bi)較敏感，如(ru)氯離(li)子、溴(xiu)離(li)子、碘離(li)子等(deng)，這些鹵素離(li)子會不均勻(yun)吸附在雙相不銹鋼的表面，進而促進材(cai)料表面膜(mo)發生不均勻(yun)破壞。


 ③. 點蝕(shi)的發生(sheng)存在一個臨界電(dian)位(wei)(wei)，這個電(dian)位(wei)(wei)被稱為(wei)點蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)或者(zhe)擊穿電(dian)位(wei)(wei)，一般情(qing)況下(xia)當(dang)電(dian)位(wei)(wei)高于點蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)時會發生(sheng)點蝕(shi)。


 b. 點蝕機理


  點(dian)蝕(shi)的發生主要有(you)三個(ge)階段：


 ①. 蝕孔成核


     鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)(mo)(mo)吸附(fu)跟破(po)壞(huai)(huai)理論可(ke)(ke)以用(yong)來解釋蝕(shi)(shi)孔成核的(de)(de)原(yuan)因(yin)(yin)。鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)(mo)(mo)破(po)壞(huai)(huai)理論認(ren)為(wei)：因(yin)(yin)為(wei)腐蝕(shi)(shi)性陰離(li)子半徑比較小，因(yin)(yin)而(er)當其吸附(fu)在(zai)雙相不(bu)(bu)銹鋼(gang)表面(mian)(mian)鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)(mo)(mo)上時(shi)就(jiu)(jiu)(jiu)會(hui)很(hen)容易穿透鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)(mo)(mo)，進(jin)(jin)(jin)而(er)導(dao)致“氧化(hua)膜(mo)(mo)(mo)受到污(wu)染(ran)”及(ji)促進(jin)(jin)(jin)強烈的(de)(de)感應離(li)子導(dao)電的(de)(de)形(xing)成，因(yin)(yin)此于一定點(dian)(dian)處(chu)該膜(mo)(mo)(mo)可(ke)(ke)以保持比較高的(de)(de)電流密度，導(dao)致陽(yang)離(li)子無規律移動(dong)進(jin)(jin)(jin)而(er)變(bian)得(de)活躍，當溶(rong)液(ye)一膜(mo)(mo)(mo)之間的(de)(de)界面(mian)(mian)電場到達某個臨界值時(shi)就(jiu)(jiu)(jiu)會(hui)產(chan)(chan)(chan)生點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)。鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)(mo)(mo)吸附(fu)理論指出點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)的(de)(de)產(chan)(chan)(chan)生是(shi)氧跟氯離(li)子之間競爭吸附(fu)導(dao)致的(de)(de)，因(yin)(yin)為(wei)當氯離(li)子取代了金屬表面(mian)(mian)氧的(de)(de)吸附(fu)點(dian)(dian)后就(jiu)(jiu)(jiu)會(hui)產(chan)(chan)(chan)生可(ke)(ke)溶(rong)性的(de)(de)金屬－羥－氯絡合(he)物，導(dao)致金屬表面(mian)(mian)膜(mo)(mo)(mo)發生破(po)壞(huai)(huai)進(jin)(jin)(jin)而(er)促進(jin)(jin)(jin)了點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)的(de)(de)產(chan)(chan)(chan)生，蝕(shi)(shi)核產(chan)(chan)(chan)生以后這個點(dian)(dian)依然有再(zai)鈍(dun)(dun)化(hua)的(de)(de)能(neng)力，如果該點(dian)(dian)的(de)(de)再(zai)鈍(dun)(dun)化(hua)能(neng)力很(hen)強，蝕(shi)(shi)核就(jiu)(jiu)(jiu)不(bu)(bu)會(hui)繼續變(bian)大。小蝕(shi)(shi)孔表現(xian)為(wei)開放式的(de)(de)狀態，在(zai)晶界上碳化(hua)物沉積、金屬內(nei)部(bu)硫化(hua)物夾雜及(ji)晶界、金屬表面(mian)(mian)的(de)(de)劃痕、位(wei)錯(cuo)露頭等缺陷處(chu)更容易形(xing)成蝕(shi)(shi)核。


 ②. 蝕孔生長階段


   蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)生(sheng)成(cheng)之后，孔(kong)(kong)(kong)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發展(zhan)是十(shi)分迅速的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，一(yi)般(ban)用(yong)自(zi)催化過(guo)程來解(jie)釋蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)長，如圖所(suo)示(shi)。雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼在(zai)存(cun)在(zai)氯離子的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶液中，陰極處(chu)會發生(sheng)吸氧(yang)反應(ying)使孔(kong)(kong)(kong)內氧(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃度降低，然(ran)而孔(kong)(kong)(kong)外(wai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)、氧(yang)濃度依然(ran)較(jiao)高，所(suo)以孔(kong)(kong)(kong)內外(wai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“供養差異電池”較(jiao)容(rong)易形(xing)成(cheng)。在(zai)孔(kong)(kong)(kong)內金屬(shu)(shu)(shu)離子連(lian)續變(bian)多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)，蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)外(wai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氯離子會向孔(kong)(kong)(kong)內移動從而達到(dao)能夠維持(chi)溶液電中性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。此外(wai)，孔(kong)(kong)(kong)內金屬(shu)(shu)(shu)離子漸漸變(bian)多(duo)并發生(sheng)水解(jie)導(dao)致(zhi)蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)內部(bu)H+濃度不(bu)(bu)斷升高，這時(shi)蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)內部(bu)酸化就會造成(cheng)孔(kong)(kong)(kong)內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)金屬(shu)(shu)(shu)材料表現(xian)為活(huo)(huo)化溶解(jie)狀態；而蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)外(wai)部(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面膜由(you)于依然(ran)保持(chi)鈍態進(jin)而形(xing)成(cheng)了(le)活(huo)(huo)化（蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)內）－鈍化（蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)外(wai)）電池，促使金屬(shu)(shu)(shu)不(bu)(bu)斷產生(sheng)溶解(jie)，進(jin)而導(dao)致(zhi)孔(kong)(kong)(kong)蝕(shi)(shi)按照(zhao)自(zi)催化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)程繼續發展(zhan)，促使腐蝕(shi)(shi)產生(sheng)。


圖1.jpg


 ③. 蝕孔再鈍化(hua)階(jie)段


  蝕孔(kong)內(nei)(nei)(nei)金屬(shu)(shu)發生(sheng)的(de)(de)(de)再(zai)鈍(dun)(dun)化會導致(zhi)(zhi)孔(kong)蝕進(jin)行(xing)到(dao)某個深度(du)之(zhi)后就不會繼續進(jin)行(xing)了。造成(cheng)蝕孔(kong)再(zai)鈍(dun)(dun)化的(de)(de)(de)成(cheng)因(yin)有三種：一是(shi)蝕孔(kong)內(nei)(nei)(nei)電位(wei)朝(chao)著負方向(xiang)移動至小(xiao)于保護(hu)電位(wei)（E.)時金屬(shu)(shu)就會進(jin)入到(dao)鈍(dun)(dun)化區域(yu)，金屬(shu)(shu)再(zai)鈍(dun)(dun)化的(de)(de)(de)產(chan)生(sheng)也可能是(shi)周邊區域(yu)的(de)(de)(de)孔(kong)蝕劇烈發展(zhan)或腐蝕介質的(de)(de)(de)氧(yang)化還(huan)原電位(wei)降低所造成(cheng)的(de)(de)(de)；二是(shi)金屬(shu)(shu)表(biao)面鈍(dun)(dun)化膜比較脆弱的(de)(de)(de)區域(yu)被消(xiao)除，如夾雜物及晶間沉(chen)淀(dian)，金屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)再(zai)鈍(dun)(dun)化有可能在其被消(xiao)除之(zhi)后而(er)(er)產(chan)生(sheng)；三是(shi)蝕孔(kong)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)歐姆電壓(ya)會隨(sui)著孔(kong)蝕的(de)(de)(de)生(sheng)長(chang)而(er)(er)漸漸變大，導致(zhi)(zhi)蝕孔(kong)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)電位(wei)轉移到(dao)鈍(dun)(dun)化區域(yu)，從而(er)(er)使(shi)金屬(shu)(shu)發生(sheng)再(zai)鈍(dun)(dun)化現象(xiang)。


 3. 縫隙腐蝕


    金(jin)(jin)屬(shu)(shu)跟非(fei)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)或者金(jin)(jin)屬(shu)(shu)跟金(jin)(jin)屬(shu)(shu)表面具有縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)，并(bing)(bing)且腐蝕(shi)介(jie)質(zhi)也(ye)同(tong)(tong)時存在時產(chan)生的(de)(de)(de)腐蝕(shi)稱為(wei)縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐蝕(shi)。通常情(qing)況(kuang)下，縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐蝕(shi)發(fa)生的(de)(de)(de)縫(feng)(feng)寬為(wei)0.025~0.1mm,這個寬度(du)能夠讓電解質(zhi)溶液(ye)進(jin)入，進(jin)而(er)導致縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)內部(bu)(bu)(bu)(bu)跟外部(bu)(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)組成短路(lu)電池發(fa)生強烈的(de)(de)(de)腐蝕(shi)，并(bing)(bing)且縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)內部(bu)(bu)(bu)(bu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)作為(wei)陽極，縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)外部(bu)(bu)(bu)(bu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)作為(wei)陰極。其擴(kuo)展機理與(yu)點(dian)蝕(shi)類似都是自催化過(guo)程，但是始發(fa)的(de)(de)(de)機理是不一樣的(de)(de)(de)，此外就同(tong)(tong)一種金(jin)(jin)屬(shu)(shu)而(er)言相，對(dui)于點(dian)蝕(shi)較易產(chan)生縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐蝕(shi)。


 4. 晶間腐蝕(shi)


   在(zai)特定(ding)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)環境中，沿(yan)著或者緊挨著金屬(shu)晶(jing)(jing)粒(li)邊界產生(sheng)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)稱為晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)。晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)是(shi)一(yi)種局部破壞(huai)現象(xiang)，可(ke)以讓金屬(shu)晶(jing)(jing)粒(li)之間的(de)(de)結合力消失。當金屬(shu)發生(sheng)晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)并且(qie)有應力對(dui)其(qi)進行(xing)作(zuo)用(yong)時，金屬(shu)的(de)(de)強度就會幾乎全部喪失、會沿(yan)晶(jing)(jing)界發生(sheng)斷裂，但是(shi)金屬(shu)發生(sheng)的(de)(de)這(zhe)種破壞(huai)是(shi)不易(yi)被(bei)觀察到的(de)(de)，因為在(zai)其(qi)表面依然會呈(cheng)現出(chu)一(yi)定(ding)的(de)(de)金屬(shu)光澤(ze)，所以晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)是(shi)一(yi)類比較(jiao)危險的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)。


 5. 應力腐蝕(shi)


 應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)破裂(lie)（SCC)是(shi)(shi)指在腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)介(jie)質(zhi)和拉(la)伸(shen)應力(li)兩者共(gong)同影響下造成(cheng)金屬發生脆性(xing)斷裂(lie)的(de)現(xian)象。材料與介(jie)質(zhi)的(de)匹配(pei)性(xing)是(shi)(shi)應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)破裂(lie)的(de)一個(ge)主(zhu)要特點之一。應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)破裂(lie)是(shi)(shi)在無顯著征兆的(de)情況下突然發生的(de)，因(yin)而(er)破壞(huai)性(xing)及危險性(xing)極大，在不銹(xiu)鋼腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)破壞(huai)形(xing)式中，應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)占20%以上(shang)，因(yin)此，雙相不銹(xiu)鋼的(de)應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)(shi)一個(ge)很(hen)重要的(de)實際(ji)問題。