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(gao)不(bu)銹鋼的(de)純度,降低(di)鋼中氣體和非金屬夾雜物的(de)含(han)量,可提(ti)高(gao)耐(nai)(nai)孔蝕性能,降低(di)鋼中的(de)組(zu)織不(bu)均勻性,減少M23C6等碳(tan)化物和o、X相(xiang)等金屬間相(xiang)析(xi)出,減少各種缺陷都可以提(ti)高(gao)耐(nai)(nai)孔蝕性能。


二、縫(feng)隙(xi)腐蝕


  金屬表面上(shang)由于存在(zai)(zai)異物或結構上(shang)的(de)(de)原(yuan)因而形(xing)成縫(feng)隙,使縫(feng)隙內(nei)溶液(ye)中與(yu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)有關的(de)(de)物質遷移(yi)(yi)困難(nan),所引(yin)起的(de)(de)縫(feng)隙內(nei)金屬的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),總稱為縫(feng)隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。幾乎所有金屬和所有的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)介(jie)質都(dou)有可能(neng)(neng)產生(sheng)(sheng)縫(feng)隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),縫(feng)隙尺寸有一(yi)定(ding)的(de)(de)要求,即要使縫(feng)隙內(nei)外溶液(ye)之間的(de)(de)物質遷移(yi)(yi)發生(sheng)(sheng)困難(nan),同時(shi)溶液(ye)又能(neng)(neng)進入(ru)縫(feng)隙內(nei)。縫(feng)隙一(yi)般在(zai)(zai)0.025~0.1mm之間,就可能(neng)(neng)發生(sheng)(sheng)縫(feng)隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)形(xing)態從縫(feng)隙內(nei)金屬的(de)(de)孔蝕(shi)(shi)(shi)到均勻腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)都(dou)有。


  縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)可分為孔(kong)蝕(shi)(shi)型縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)和活化(hua)(hua)(hua)型縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)兩種。孔(kong)蝕(shi)(shi)型縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是由孔(kong)蝕(shi)(shi)起源的(de),這(zhe)種腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong),縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)中(zhong)金屬(shu)(shu)鹽的(de)濃縮,使縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)金屬(shu)(shu)表(biao)面鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)膜發生(sheng)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)性破(po)壞(被(bei)擊穿),產生(sheng)由孔(kong)蝕(shi)(shi)起源的(de)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。活化(hua)(hua)(hua)型縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是由于縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)存在,縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)組(zu)成(cheng)物(wu)質(zhi)遷移產生(sheng)困難(nan)。例如,溶(rong)(rong)(rong)液(ye)中(zhong)的(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)氧(yang)只能通(tong)過(guo)擴散(san)才能進入,而(er)且擴散(san)緩慢,為維持不(bu)銹鋼(gang)(gang)鈍(dun)態(tai),縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)氧(yang)迅速消耗(hao)掉,而(er)又得不(bu)到及時補(bu)充,當縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)氧(yang)降到一定程(cheng)度(du)時,致使不(bu)銹鋼(gang)(gang)表(biao)面鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)膜開始還(huan)原性溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie),這(zhe)種溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)的(de)結果(guo)使腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產物(wu)金屬(shu)(shu)鹽逐漸濃縮,通(tong)過(guo)水解(jie)(jie),縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)pH值(zhi)急劇(ju)下降,當pH值(zhi)降低(di)到溶(rong)(rong)(rong)液(ye)不(bu)能使不(bu)銹鋼(gang)(gang)維持鈍(dun)態(tai)的(de)臨界pH值(zhi)時,縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)不(bu)銹鋼(gang)(gang)表(biao)面的(de)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)膜產生(sheng)還(huan)原性破(po)壞而(er)形成(cheng)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(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 625Hastelloy C-276Hastelloy C-4 等合金。