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)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的純度,降低鋼(gang)中(zhong)氣體和(he)非金屬(shu)夾雜物(wu)的含量,可提(ti)高(gao)耐孔(kong)蝕(shi)(shi)性能(neng)(neng),降低鋼(gang)中(zhong)的組織(zhi)不(bu)(bu)均勻性,減少(shao)M23C6等碳化物(wu)和(he)o、X相等金屬(shu)間相析出(chu),減少(shao)各種缺陷都可以提(ti)高(gao)耐孔(kong)蝕(shi)(shi)性能(neng)(neng)。


二、縫隙腐蝕


  金(jin)屬(shu)(shu)表面(mian)上由于存在異物(wu)或結構上的原因而(er)形(xing)成縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi),使縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)(nei)溶(rong)液(ye)中與(yu)腐(fu)(fu)蝕(shi)有(you)關的物(wu)質遷移困(kun)(kun)難(nan),所(suo)(suo)引起的縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)(nei)金(jin)屬(shu)(shu)的腐(fu)(fu)蝕(shi),總稱為(wei)縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)。幾乎所(suo)(suo)有(you)金(jin)屬(shu)(shu)和所(suo)(suo)有(you)的腐(fu)(fu)蝕(shi)介質都有(you)可(ke)能產生(sheng)縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi),縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)尺寸有(you)一定的要(yao)求(qiu),即要(yao)使縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)(nei)外溶(rong)液(ye)之間的物(wu)質遷移發生(sheng)困(kun)(kun)難(nan),同(tong)時溶(rong)液(ye)又能進入縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)(nei)。縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)一般在0.025~0.1mm之間,就可(ke)能發生(sheng)縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)。腐(fu)(fu)蝕(shi)形(xing)態從縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)(nei)金(jin)屬(shu)(shu)的孔蝕(shi)到均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)都有(you)。


  縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)可(ke)分(fen)為孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)(shi)型縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)和活(huo)化(hua)(hua)型縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)兩種。孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)(shi)型縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是由(you)孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)(shi)起源(yuan)(yuan)的(de)(de)(de),這種腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)過(guo)程中,縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)(nei)(nei)(nei)溶(rong)液(ye)中金屬鹽的(de)(de)(de)濃縮,使(shi)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)(nei)(nei)(nei)金屬表(biao)面鈍化(hua)(hua)膜發生(sheng)(sheng)氧化(hua)(hua)性破壞(huai)(被擊穿),產生(sheng)(sheng)由(you)孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)(shi)起源(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。活(huo)化(hua)(hua)型縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是由(you)于(yu)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)的(de)(de)(de)存在(zai),縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)(nei)(nei)(nei)溶(rong)液(ye)組成(cheng)物(wu)質遷移產生(sheng)(sheng)困難。例如,溶(rong)液(ye)中的(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)氧只能通過(guo)擴散才能進(jin)入(ru),而(er)且擴散緩慢,為維(wei)(wei)持(chi)不(bu)銹(xiu)鋼鈍態,縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)(nei)(nei)(nei)溶(rong)解(jie)氧迅速消耗掉(diao),而(er)又得不(bu)到(dao)(dao)及(ji)時(shi)補充,當縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)(nei)(nei)(nei)溶(rong)解(jie)氧降到(dao)(dao)一定程度(du)時(shi),致使(shi)不(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面鈍化(hua)(hua)膜開始還(huan)原性溶(rong)解(jie),這種溶(rong)解(jie)的(de)(de)(de)結果使(shi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)產物(wu)金屬鹽逐漸濃縮,通過(guo)水解(jie),縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)(nei)(nei)(nei)溶(rong)液(ye)的(de)(de)(de)pH值急(ji)劇下降,當pH值降低到(dao)(dao)溶(rong)液(ye)不(bu)能使(shi)不(bu)銹(xiu)鋼維(wei)(wei)持(chi)鈍態的(de)(de)(de)臨界pH值時(shi),縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)(nei)(nei)(nei)不(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面的(de)(de)(de)鈍化(hua)(hua)膜產生(sheng)(sheng)還(huan)原性破壞(huai)而(er)形成(cheng)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(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。