一種不銹鋼有可能在許多介質中具有良好的耐蝕性,但在另外某種介質中,卻可能但化學穩定性低而發生腐蝕。也就是說,一種不銹鋼不可能對所有介質都耐腐蝕。


  金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),按機理(li)可分為(wei)物理(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)、化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)與電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)三種(zhong)(zhong)。金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)物理(li)溶(rong)(rong)解屬(shu)(shu)(shu)于物理(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)是(shi)指在介(jie)質(zhi)中直接(jie)發(fa)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)作用,即(ji)(ji)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)同(tong)介(jie)質(zhi)中離子(zi)直接(jie)交(jiao)換(huan)(huan)電(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)(he)。早(zao)先(xian)認為(wei)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)遭受(shou)高溫(wen)而引起(qi)氧化(hua)(hua)(hua)屬(shu)(shu)(shu)于純化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),其實多(duo)數的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)氧化(hua)(hua)(hua)屬(shu)(shu)(shu)于電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。鈍化(hua)(hua)(hua)防(fang)護薄(bo)膜之所以能阻止(zhi)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)再受(shou)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),其重要(yao)的(de)(de)(de)(de)一個方面即(ji)(ji)為(wei)阻礙(ai)其離子(zi)交(jiao)換(huan)(huan)和(he)電(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)(he)交(jiao)換(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)速(su)度。電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)是(shi)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)在電(dian)(dian)(dian)(dian)介(jie)質(zhi)中,由于電(dian)(dian)(dian)(dian)極反應(ying)而發(fa)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。在許多(duo)電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)過程中,有一種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)與另一種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)共同(tong)參(can)(can)與,或者(zhe)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)內部各不同(tong)相(xiang)的(de)(de)(de)(de)組成(cheng)物共同(tong)參(can)(can)與,即(ji)(ji)形成(cheng)所謂電(dian)(dian)(dian)(dian)偶腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。此(ci)種(zhong)(zhong)情況(kuang)下,一種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)構成(cheng)陽極受(shou)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)而發(fa)生(sheng)(sheng)溶(rong)(rong)解,另一種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)構成(cheng)陰極而發(fa)生(sheng)(sheng)還原反應(ying),這(zhe)是(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)特點。在生(sheng)(sheng)活實際、工程實際中的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),絕大多(duo)數都屬(shu)(shu)(shu)于電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。


  不銹鋼的主(zhu)要腐蝕(shi)形態有均勻(yun)腐蝕(shi)(表(biao)面腐蝕(shi))、點腐蝕(shi)、縫隙腐蝕(shi)、晶間腐蝕(shi)和(he)應力腐蝕(shi)等。



1. 均勻腐(fu)蝕(shi)


  均勻腐蝕是指接觸腐蝕介質的金屬表面全面產生腐蝕的現象。均勻腐蝕使金屬截面不斷減少,對于被腐蝕的受力零件而言,會使其承受的真實應力逐漸增加,最終達到材料的斷裂強度而發生斷裂。


  評定均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)方法(fa)是(shi)在試驗條件(jian)下,測出單(dan)位面積上經一定時(shi)間腐(fu)(fu)蝕(shi)以(yi)后所損失的(de)(de)重量(g/㎡·年(nian)),即(ji)為腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率(lv),若以(yi)被(bei)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)深度(mm/年(nian))計(ji),則更便于(yu)(yu)計(ji)算設備(bei)的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)壽命。根據(ju)(ju)腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)不同,可將金屬(shu)材料的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性分為10級(ji),見表1-13。根據(ju)(ju)不同的(de)(de)使用(yong)情(qing)況對耐(nai)蝕(shi)性一般分為兩(liang)大等級(ji):腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)小(xiao)于(yu)(yu)0.01mm/年(nian)的(de)(de),認為是(shi)“完全耐(nai)蝕(shi)”;腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)小(xiao)于(yu)(yu)0.1mm/年(nian)的(de)(de),認為是(shi)“耐(nai)蝕(shi)”。這里顯然意味著,腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)超過0.1mm/年(nian),屬(shu)于(yu)(yu)不耐(nai)蝕(shi)或不太耐(nai)蝕(shi)。此(ci)外,還有別的(de)(de)分級(ji)方法(fa),在此(ci)僅舉此(ci)一種。



  根據其耐蝕性優良(liang)程度,鋼材(cai)又有(you)不銹鋼和耐蝕鋼之(zhi)分(fen)。


 a. 不(bu)銹鋼


    指(zhi)在(zai)大氣(qi)及弱(ruo)腐蝕(shi)介質中(zhong)耐蝕(shi)的(de)鋼。


 b. 耐蝕鋼


   指在各種強烈(lie)腐蝕介質中能耐(nai)蝕的鋼。


  不(bu)銹(xiu)鋼在某(mou)種介質中除有均(jun)勻腐(fu)(fu)蝕(shi)外,還(huan)可(ke)能有其(qi)他形式的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)。任何形式的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)超標均(jun)認為(wei)該(gai)鋼在此介質中不(bu)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)。工程(cheng)實際(ji)中選材和耐(nai)蝕(shi)性的(de)評(ping)價,當然還(huan)要參照設備的(de)設計壽命以及腐(fu)(fu)蝕(shi)產物(wu)可(ke)能對化工物(wu)料的(de)污染或對成品(pin)等(deng)級的(de)降(jiang)低。



2. 點腐蝕


  點腐蝕是指在金屬材料表面大部分不腐蝕或腐蝕輕微,而分散發生高度的局部腐蝕,常見蝕點的尺寸小于1.0mm,深度往往大于表面孔徑,輕者有較深的蝕坑,嚴重的甚至形成穿孔。點腐蝕是金屬表面局部鈍化膜被腐蝕破壞所致。首先形成腐蝕坑,然后從外向內深入發展,屬于局部腐蝕。點腐蝕是不銹鋼常見的腐蝕破壞類型之一。在含有氯離子(Cl-)的介質中,最易引起不銹鋼的點腐蝕。目前,防止不銹鋼點腐蝕破壞的途徑有幾種:


  a. 減(jian)少介質中氯離子(zi)含量(liang)和氧含量(liang);加入緩蝕劑(如CNNO3、SO2等(deng));降低介質溫(wen)度(du)等(deng)。


  b. 在不銹鋼中加入鉬、錳、硅、釩或稀土元素(su)增強合金化,能(neng)有效地增大(da)抗點蝕能(neng)力。


  c. 盡量不進行冷加(jia)工,以減少位錯露頭(tou)處發生點蝕(shi)的可能(neng)。


  d. 降低鋼(gang)(gang)中(zhong)碳的(de)(de)含量,提(ti)高(gao)鉻(ge)、鎳含量,都(dou)能提(ti)高(gao)其(qi)抗(kang)點(dian)腐蝕能力(li)。現有的(de)(de)超(chao)低碳高(gao)鉻(ge)鎳含鉬的(de)(de)奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)板(ban)和超(chao)高(gao)純低碳低氮含鉬的(de)(de)高(gao)鉻(ge)鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)板(ban)均(jun)有較高(gao)的(de)(de)耐點(dian)蝕性能。




3. 縫隙腐蝕


  縫隙(xi)腐(fu)蝕是指在金屬構件縫隙處發生斑點狀或潰瘍形的宏觀蝕坑,是局部腐蝕的一種。常發生在墊圈、鉚接、螺釘聯接的接縫處,搭接的焊接接頭、閥座、堆積的金屬片間等處。由于連接的縫隙處被腐蝕產物覆蓋以及介質擴散受限制等原因,導致該處的介質成分和濃度與整體相比有很大差別,形成“閉塞電池腐蝕”作用。這與點腐蝕形成機制的差異之處在于,縫隙腐蝕主要是介質的電化學不均勻性而引起的。


  部分(fen)(fen)奧氏體(ti)型(xing)、鐵素體(ti)型(xing)和馬氏體(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)板在(zai)海水(shui)中均有(you)程度不等(deng)的(de)(de)(de)縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)傾向(xiang)。在(zai)鋼(gang)(gang)中適當地(di)(di)增大鉻、鉬含量(liang),可以改善抗縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)能力。實際上在(zai)海水(shui)中使用的(de)(de)(de)裝置,只有(you)采用鈦(tai)、高鉬鎳(nie)基合金(jin)和銅合金(jin)等(deng)材料,才能有(you)效地(di)(di)防(fang)止(zhi)縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)發生。改善運(yun)行條件、改變介質成分(fen)(fen)和結構形(xing)式都屬于防(fang)止(zhi)縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)重要措施。



4. 晶間腐蝕(shi)


  晶間腐蝕是一種有選擇性的腐蝕破壞,它與一般選擇性腐蝕的不同之處在于,腐蝕的局部性是顯微尺度的,而宏觀上不一定是局部的。此腐蝕集中發生在金屬顯微組織晶界并向金屬內部深人,稱之為晶間腐蝕。這種類型腐蝕發生以后,有時從外觀上不易被察覺,但由于晶界區因腐蝕已遭到破壞,晶粒間的結合強度幾乎完全喪失。腐蝕深度較大者可失去金屬聲,構件有效承載截面大大減少而導致過載斷裂。受腐蝕嚴重的金屬甚至成為粉末,從構件上脫落下來。這是一種危害性很大的腐蝕破壞。



5. 應力腐蝕


  應力腐蝕是指金屬在某種特定環境與相應水平應力的共同作用下,以裂紋擴展方式發生的與腐蝕有關的斷裂。特定環境下無應力或應力水平太低,不會引起應力腐蝕。同樣,有相當水平應力而無特定環境也不會發生應力腐蝕。所謂特定環境,是指只有當介質的成分和濃度范圍適當時,才能導致某種相應金屬的應力腐蝕。


  20世紀(ji)60年代以來,許多不銹鋼焊接構件(jian)因(yin)應(ying)力腐(fu)蝕導致斷(duan)裂(lie)的事(shi)故(gu)不斷(duan)發生,斷(duan)裂(lie)的模式是完全脆性的。在裂(lie)紋緩慢伸展過程中不出現任何其他的宏觀癥候(hou),一旦達到瞬斷(duan)截面時(shi),立即(ji)快速(su)斷(duan)裂(lie),往往造成災難性事(shi)故(gu),其危害性極(ji)大。因(yin)此(ci),成為當(dang)前十分重視的問(wen)題。