耐蝕性是指給定的腐蝕體系內,環境引起金屬腐蝕的能力。不(bu)銹鋼(gang)的耐腐蝕性能一般隨鉻含量的增加而提高。其基本原理是,當鋼中有足夠的鉻時,在鋼的表面形成非常薄且致密的氧化膜,它可以防止進一步的氧化或腐蝕。氧化性的環境可以強化這種膜,而還原性環境則必然破壞這種膜,造成鋼的腐蝕。金屬腐蝕是金屬在介質作用下逐漸破壞的過程。在同一介質中,不同不銹鋼的銹蝕速度不同;而同一不銹鋼在不同腐蝕性介質中,銹蝕情況也不一樣。金屬的腐蝕,按腐蝕機理分為化學腐蝕與電化學腐蝕。
化學(xue)腐蝕(shi)是指(zhi)在介(jie)質(zhi)中直(zhi)接發(fa)生(sheng)的(de)化學(xue)作用,即金屬同介(jie)質(zhi)中的(de)離子直(zhi)接交(jiao)換(huan)電荷(he)。鈍化防(fang)護薄膜之所以能(neng)阻(zu)止金屬再受腐蝕(shi),其重要的(de)一(yi)個(ge)方面是阻(zu)礙其離子交(jiao)換(huan)和電荷(he)交(jiao)換(huan)的(de)速度。
電(dian)化學腐蝕(shi)(shi)是(shi)金(jin)屬(shu)在電(dian)介質中,由于電(dian)極反(fan)應而發生的(de)腐蝕(shi)(shi)。在許(xu)多(duo)電(dian)化學腐蝕(shi)(shi)過程中,有(you)一種金(jin)屬(shu)與(yu)另(ling)一種金(jin)屬(shu)共(gong)(gong)同(tong)參(can)與(yu),或者金(jin)屬(shu)內部各不同(tong)相的(de)組成物(wu)共(gong)(gong)同(tong)參(can)與(yu),即(ji)形成所(suo)謂的(de)電(dian)偶腐蝕(shi)(shi)。此(ci)種情(qing)況下,一種金(jin)屬(shu)構成陽極受腐蝕(shi)(shi)而發生溶(rong)解;另(ling)一種金(jin)屬(shu)構成陰極而發生還(huan)原反(fan)應,工程中的(de)金(jin)屬(shu)腐蝕(shi)(shi),絕大多(duo)數屬(shu)于電(dian)化學腐蝕(shi)(shi)。
不銹鋼的主要腐蝕形式有均勻腐蝕(表面腐蝕)和局部腐蝕,局部腐蝕又分為點(dian)腐蝕(shi)、縫隙腐蝕(shi)、晶間腐蝕和應(ying)力腐蝕等。據分析不銹鋼的腐蝕破壞,90%以上為局部腐蝕造成的。
1. 均勻腐蝕
均勻(yun)腐蝕(shi)是指接觸腐蝕(shi)介質(zhi)的金(jin)屬(shu)表(biao)面(mian)(mian)全部產生腐蝕(shi)的現象。均勻(yun)腐蝕(shi)使(shi)(shi)金(jin)屬(shu)截面(mian)(mian)不斷(duan)減少,對于被(bei)腐蝕(shi)的受(shou)力零件而言,會使(shi)(shi)其(qi)承受(shou)的真實應力逐漸增加,最終達到材料的斷(duan)裂強度(du)而發(fa)生斷(duan)裂。
評定均勻(yun)腐蝕(shi)(shi)的(de)方法(fa)是在(zai)試(shi)驗條件下,測出單(dan)位面積上(shang)經(jing)一(yi)定時間(jian)腐蝕(shi)(shi)以后所(suo)損失的(de)質(zhi)量[g/(㎡·年)],即腐蝕(shi)(shi)速率(lv),若(ruo)以被腐蝕(shi)(shi)的(de)深度(mm/年)計(ji),則更便于計(ji)算設備的(de)耐蝕(shi)(shi)壽命。表1-12 為耐蝕(shi)(shi)性分(fen)級。

2. 點腐蝕(shi)
點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)是指在(zai)金屬(shu)材料表(biao)面(mian)大部分不(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)或(huo)腐(fu)(fu)蝕(shi)輕微,而分散發生高度(du)的(de)局部腐(fu)(fu)蝕(shi),常見蝕(shi)點(dian)的(de)尺寸小于(yu)1.0mm,深度(du)往往大于(yu)表(biao)面(mian)孔徑,輕者為較淺(qian)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)坑,嚴(yan)重(zhong)的(de)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)會形成穿孔。
點腐蝕是不銹鋼常見的腐蝕破壞類型之一。它是在介質作用下,由于表面有一些缺欠,如夾雜物、貧鉻區、晶界、位錯在表面暴露出來,使鈍化膜在這些地方被破壞,接觸腐蝕介質后形成腐蝕坑,然后從外向內發展,從而遭到嚴重的陽極腐蝕。點腐蝕屬于局部腐蝕,不銹鋼在含有氯離子(Cl-)的介質中,最易引起點腐蝕。
在(zai)不銹鋼(gang)中加入鉬、錳、硅、釩或(huo)稀土合金元(yuan)素,降低鋼(gang)中碳的含量,提高(gao)鉻(ge)、鎳(nie)含量均能有(you)(you)效(xiao)地提高(gao)抗點(dian)蝕能力。現有(you)(you)的超(chao)低碳高(gao)鉻(ge)鎳(nie)含鉬的奧氏體不銹鋼(gang)和超(chao)高(gao)純低碳低氮(dan)含鉬的高(gao)鉻(ge)鐵素體不銹鋼(gang)均有(you)(you)較高(gao)的耐點(dian)腐蝕性能。
3. 縫隙(xi)腐蝕
縫(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)是指由于金(jin)屬(shu)表面或(huo)非金(jin)屬(shu)表面形(xing)成(cheng)狹縫(feng)(feng)或(huo)間(jian)隙,在狹縫(feng)(feng)內或(huo)近旁發生的局部腐(fu)蝕(shi)。縫(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)為(wei)斑點(dian)狀或(huo)潰瘍形(xing)狀的宏(hong)觀(guan)腐(fu)蝕(shi)坑。縫(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)主要是介質的電化學不均勻性引起的。
縫隙腐蝕常發(fa)生在墊(dian)圈、鉚接、螺釘(ding)連(lian)接的(de)接縫處(chu),搭接的(de)焊接接頭、閥(fa)座、堆積的(de)金屬片間等處(chu)。由于連(lian)接的(de)縫隙處(chu)被(bei)腐蝕產物覆蓋以及介質(zhi)擴散受到限制等原因,導(dao)致該處(chu)的(de)介質(zhi)成分(fen)和濃度與(yu)整體(ti)相比有很(hen)大差別,形(xing)成“閉塞電池腐蝕”作用(yong)。
部(bu)分(fen)奧氏體(ti)型不(bu)銹鋼(gang)、鐵(tie)素體(ti)型不(bu)銹鋼(gang)和馬(ma)氏體(ti)型不(bu)銹鋼(gang)在海水中(zhong)(zhong)均(jun)有不(bu)同程(cheng)度(du)的縫隙腐蝕(shi)傾向。在鋼(gang)中(zhong)(zhong)適(shi)當地(di)增加(jia)鉻、鉬含量,可以改善抗(kang)縫隙腐蝕(shi)能力。
4. 晶間(jian)腐蝕
沿(yan)著或緊挨(ai)著金屬(shu)晶(jing)(jing)界(jie)產生(sheng)的(de)腐蝕,稱之為晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕。
晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕是(shi)(shi)一(yi)種(zhong)有選擇(ze)性的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕破壞,它與一(yi)般選擇(ze)性腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕的(de)不(bu)同之處(chu)在(zai)于,腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕的(de)局(ju)部性是(shi)(shi)顯微尺(chi)度(du)的(de),而(er)(er)宏觀(guan)上(shang)(shang)不(bu)一(yi)定(ding)是(shi)(shi)局(ju)部的(de)。這種(zhong)類型(xing)的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕發生以(yi)后,有時從外觀(guan)上(shang)(shang)不(bu)易被察覺,但晶(jing)界(jie)區因腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕已遭到破壞,晶(jing)粒間(jian)的(de)結合(he)強度(du)幾乎(hu)完全喪失。腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕深度(du)較大(da)(da)者可失去金屬聲,構(gou)件有效承載(zai)截面大(da)(da)減而(er)(er)導致過載(zai)斷裂。受腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕嚴(yan)重的(de)金屬甚(shen)至成為(wei)粉末,從構(gou)件上(shang)(shang)脫落(luo)下來(lai)。這是(shi)(shi)一(yi)種(zhong)危害性很大(da)(da)的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕破壞。
奧氏體型(xing)不銹(xiu)鋼會(hui)發生晶間(jian)(jian)腐蝕是由于(yu)這類鋼加(jia)熱到600~800℃溫度區間(jian)(jian)會(hui)發生敏(min)化(hua),其機理是過飽和固溶的(de)(de)碳(tan)(tan)向晶粒(li)邊(bian)界(jie)(jie)擴散(san),與(yu)晶界(jie)(jie)附(fu)近(jin)的(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)結(jie)合形(xing)成鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)(CrFe)23C6并在(zai)(zai)晶界(jie)(jie)沉(chen)淀(dian)析出;由于(yu)碳(tan)(tan)比鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)擴散(san)快得多,鉻(ge)(ge)(ge)來不及(ji)從晶內補充到晶界(jie)(jie)附(fu)近(jin),因而晶界(jie)(jie)區貧鉻(ge)(ge)(ge)而形(xing)成晶間(jian)(jian)腐蝕。在(zai)(zai)某(mou)些超低碳(tan)(tan)含(han)鉬奧氏體型(xing)不銹(xiu)鋼中,在(zai)(zai)敏(min)化(hua)溫度區間(jian)(jian)的(de)(de)晶界(jie)(jie)析出鉻(ge)(ge)(ge)含(han)量很(hen)高的(de)(de)σ相,其鄰近(jin)區也會(hui)貧鉻(ge)(ge)(ge),貧鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)金(jin)屬在(zai)(zai)腐蝕介質(zhi)作用下,首(shou)先被腐蝕溶解。這些都(dou)是金(jin)屬出現晶間(jian)(jian)腐蝕的(de)(de)原因。鐵素體型(xing)不銹(xiu)鋼也有(you)形(xing)成晶間(jian)(jian)腐蝕的(de)(de)傾向。
5. 應力腐蝕(shi)
應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕是(shi)指金(jin)屬在某種(zhong)特定環(huan)境與相(xiang)應(ying)(ying)(ying)水平應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(拉應(ying)(ying)(ying)力(li)(li))的(de)(de)共同(tong)作用下(xia),以裂(lie)紋擴(kuo)展方式發(fa)生(sheng)的(de)(de)與腐(fu)蝕有關的(de)(de)斷裂(lie)。特定環(huan)境下(xia)無應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)或應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)水平太低,不(bu)會(hui)引起(qi)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕。同(tong)樣的(de)(de),有相(xiang)當水平應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)而(er)無特定環(huan)境也不(bu)會(hui)發(fa)生(sheng)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕。所(suo)謂(wei)特定環(huan)境,是(shi)指只有當介質的(de)(de)成(cheng)分和(he)濃度范圍適當時,才能導致某種(zhong)相(xiang)應(ying)(ying)(ying)金(jin)屬的(de)(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕。
不(bu)銹鋼(gang)焊(han)接構件應力腐蝕斷(duan)裂(lie),斷(duan)口呈脆性斷(duan)裂(lie)特征。常在未(wei)發現的情況下發生斷(duan)裂(lie),而且是(shi)瞬間斷(duan)裂(lie),往(wang)往(wang)造成災難性事故,其危害性極大,因此,不(bu)銹鋼(gang)焊(han)接構件應力腐蝕問題應當(dang)引起高度重(zhong)視。

