不銹鋼具有良(liang)好(hao)的自鈍(dun)化(hua)性(xing),其耐(nai)腐蝕性(xing)主要源于表面的保護膜,稱(cheng)之(zhi)為在線亞洲日產一區二區:鈍化膜在線亞洲日產一區二區:不銹鋼中(zhong)的(de)(de)鉻(ge)元素對氧(yang)元素有(you)很大的(de)(de)親和力,鉻(ge)和氧(yang)在(zai)常溫中(zhong)就可以(yi)發(fa)生化(hua)學反應(ying),生成致密的(de)(de)氧(yang)化(hua)膜(mo)(mo),氧(yang)化(hua)膜(mo)(mo)將基體材料(liao)與外界環境隔(ge)離,起到保(bao)護作(zuo)用。研究表明,鈍化(hua)膜(mo)(mo)由兩層(ceng)物質構成:外層(ceng)以(yi)鐵(tie)的(de)(de)氧(yang)化(hua)物和氫(qing)氧(yang)化(hua)物為主,內層(ceng)以(yi)鉻(ge)的(de)(de)氧(yang)化(hua)物Cr2O3為主。但是(shi)當(dang)溫(wen)度(du)較高、應力(li)較大(特(te)別是(shi)拉(la)應力(li))或者存在侵蝕性(xing)離子時,會破壞鈍化膜的完整性(xing),引起在線亞洲日產一區二區:局部腐蝕。不銹鋼腐(fu)蝕(shi)受材(cai)料(liao)、環境(jing)、應力、結構等多個方面的影響,有些參數(shu)的分散(san)性(xing)比(bi)較大,從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)腐(fu)蝕(shi)發生以及(ji)腐(fu)蝕(shi)速率(lv)存(cun)在很(hen)大不確定性(xing)。


  腐蝕(shi)(shi)的(de)分類(lei)方法及種類(lei)如表(biao)1-2所示(shi)。常用的(de)分類(lei)方法是根據腐蝕(shi)(shi)形態。


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  全(quan)面腐蝕是一種均勻腐蝕(shi),腐蝕速率相對比較平穩,在外觀上很容易被觀察到,即使在設備內部發生腐蝕,壁厚的整體減薄在常規檢查中也容易被發現;而且全面腐蝕可以提前防范。局部腐蝕的種類較多,對于奧氏體不銹鋼材料,其腐蝕類型大多為局部腐蝕,常見的局部腐蝕有點蝕(shi)應力腐蝕縫隙腐蝕以及晶(jing)間腐蝕等。局部腐蝕常發生在設備結構無任何宏觀變化的情況下,突然的破壞往往帶來災難性的后果。在文獻統計的我國石化企業310件腐蝕失效案例中,局部腐蝕占了四分之三以上,如圖1-8所示。


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1. 點蝕(shi)


  點蝕(shi)(shi)(shi)也(ye)稱(cheng)為小(xiao)孔(kong)(kong)腐蝕(shi)(shi)(shi),是一(yi)種位于金屬表面較(jiao)小(xiao)范圍內的(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)形(xing)(xing)態。點蝕(shi)(shi)(shi)往(wang)往(wang)起源于金屬表面夾雜物、機械破(po)壞處等,從(cong)表面沿(yan)厚度方向不(bu)斷延伸,極易(yi)造成設備(bei)穿孔(kong)(kong)。點蝕(shi)(shi)(shi)在(zai)金屬表面的(de)(de)(de)(de)分布情況(kuang)(kuang)不(bu)一(yi):有(you)時局部(bu)比較(jiao)密(mi)集,有(you)時比較(jiao)分散。點蝕(shi)(shi)(shi)坑一(yi)般具有(you)孔(kong)(kong)小(xiao)口(kou)深的(de)(de)(de)(de)特點,呈花邊樣孔(kong)(kong)口(kou),常見的(de)(de)(de)(de)點蝕(shi)(shi)(shi)形(xing)(xing)貌如圖1-9所示。點蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)孔(kong)(kong)口(kou)形(xing)(xing)狀與受(shou)(shou)力(li)情況(kuang)(kuang)有(you)關,在(zai)不(bu)受(shou)(shou)應(ying)(ying)力(li)的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)(kuang)下,孔(kong)(kong)口(kou)近似(si)為圓形(xing)(xing);在(zai)受(shou)(shou)拉應(ying)(ying)力(li)的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)(kuang)下,孔(kong)(kong)口(kou)近似(si)為橢圓形(xing)(xing),而(er)且在(zai)受(shou)(shou)拉應(ying)(ying)力(li)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)下,點蝕(shi)(shi)(shi)位置(zhi)極易(yi)產生裂紋,引發應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)開裂,如圖1-9(b)、(c)所示。


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2. 縫(feng)隙腐蝕


  在縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)和其他隱蔽的區(qu)域內(nei)(nei)發(fa)(fa)生的局部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi),稱為縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。該類腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)常發(fa)(fa)生于孔穴、墊片接(jie)觸面、緊固件縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)內(nei)(nei)等位置。表面氧化膜具有(you)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)的金(jin)屬易(yi)發(fa)(fa)生縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi),幾乎所有(you)的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)介質都可以引(yin)起縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi),因(yin)此,縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是(shi)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)設(she)備(bei)中常見的一種腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)形態。縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)的寬度(du)處于0.025~0.1mm之間(jian)時,易(yi)發(fa)(fa)生縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)主(zhu)要原因(yin)是(shi)進入縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)內(nei)(nei)的介質處于滯流狀態,縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)內(nei)(nei)外離(li)子形成濃(nong)差,使縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)內(nei)(nei)金(jin)屬加速腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。


  縫(feng)(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)發(fa)(fa)生后,設(she)備的承(cheng)載能力減小,構(gou)件之間也會(hui)由于縫(feng)(feng)隙的擴(kuo)大而出現局(ju)部膨脹,從而使部分(fen)構(gou)件之間難以實(shi)現良好配(pei)合,這種腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的形(xing)成和發(fa)(fa)展一般都是在縱深處,甚至還可能導(dao)致非常嚴重(zhong)的破壞(huai)性事(shi)故,縫(feng)(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的檢測難度較大,發(fa)(fa)生前的孕育時間較長,但是縫(feng)(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率較快(kuai)。圖1-10為實(shi)驗縫(feng)(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)形(xing)貌。


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3. 應力腐(fu)蝕


  應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕斷(duan)裂是(shi)金屬在應(ying)(ying)力(li)和環(huan)(huan)境(jing)共同(tong)作(zuo)用下發生(sheng)的(de)(de)(de)破壞,并(bing)不是(shi)所有的(de)(de)(de)金屬都會發生(sheng)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕,不同(tong)的(de)(de)(de)金屬發生(sheng)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)環(huan)(huan)境(jing)是(shi)不一樣(yang)的(de)(de)(de),表(biao)1-3列出了目(mu)前(qian)發現的(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕合(he)金+環(huan)(huan)境(jing)體系。從表(biao)1-3可(ke)以看出,奧氏體不銹鋼(gang)發生(sheng)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)環(huan)(huan)境(jing)較廣,在高溫環(huan)(huan)境(jing)中的(de)(de)(de)水(shui)蒸氣、濕(shi)潤空氣等(deng)環(huan)(huan)境(jing)中都可(ke)能發生(sheng)。



  對于奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)設(she)備,應(ying)力腐(fu)蝕(shi)是(shi)危害性(xing)(xing)較(jiao)(jiao)為嚴重、普遍(bian)性(xing)(xing)較(jiao)(jiao)高(gao)的一(yi)種腐(fu)蝕(shi)類(lei)型。較(jiao)(jiao)高(gao)的鎳含量,使得奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)成本相對較(jiao)(jiao)高(gao),因此,該(gai)類(lei)腐(fu)蝕(shi)一(yi)般出(chu)現在腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)較(jiao)(jiao)高(gao)、可靠性(xing)(xing)要(yao)求(qiu)較(jiao)(jiao)高(gao)的石油化工、核電行(xing)業和衛(wei)生(sheng)要(yao)求(qiu)高(gao)的食(shi)品機(ji)械行(xing)業。在這些行(xing)業中,設(she)備一(yi)旦發生(sheng)腐(fu)蝕(shi)就會(hui)產生(sheng)嚴重的安(an)全事故或(huo)造成食(shi)品污染。如前所述,氯離子是(shi)奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的“天敵”,在拉應(ying)力共(gong)存(cun)的情況下,很容易引起設(she)備的應(ying)力腐(fu)蝕(shi)開裂。由于氯離子存(cun)在的普遍(bian)性(xing)(xing),造成奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)發生(sheng)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)的概率極大。


  應力腐蝕(shi)的發生(sheng)不(bu)僅在于它的普遍性,更可怕的是(shi)引起(qi)設(she)備“毫無預兆”的破壞。應力腐蝕(shi)裂紋(wen)(wen)(wen)起(qi)源(yuan)于材料表面(mian),其裂紋(wen)(wen)(wen)向(xiang)橫縱向(xiang)同(tong)時擴(kuo)展(zhan),其形貌為典型的“樹枝狀”,即裂紋(wen)(wen)(wen)有一(yi)(yi)主干(gan),隨著裂紋(wen)(wen)(wen)的擴(kuo)展(zhan),不(bu)斷有分支生(sheng)成。一(yi)(yi)般來(lai)說(shuo),起(qi)始位置裂紋(wen)(wen)(wen)較粗,后面(mian)的裂紋(wen)(wen)(wen)越(yue)來(lai)越(yue)細,如圖(tu)1-11所示。


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4. 晶間腐(fu)蝕(shi)


  晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是一種(zhong)危害性(xing)極(ji)大(da)的(de)(de)(de)局部(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)形式,其特點(dian)是腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)沿著金屬(shu)(shu)內部(bu)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)界面(mian)擴(kuo)展(zhan)。晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)破壞了晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)之間(jian)的(de)(de)(de)結合力(li)(li),使金屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)強(qiang)度大(da)大(da)降低,承受應力(li)(li)的(de)(de)(de)能力(li)(li)極(ji)弱。晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)具有極(ji)大(da)的(de)(de)(de)隱蔽性(xing),當金屬(shu)(shu)發(fa)生(sheng)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)時,金屬(shu)(shu)外觀仍然有一定光澤,肉眼(yan)很難觀察到(dao),但(dan)是只要(yao)輕微敲擊腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)處(chu),材(cai)料就發(fa)生(sheng)碎裂(lie)。晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)產生(sheng)的(de)(de)(de)原因主要(yao)是由于在(zai)金屬(shu)(shu)處(chu)理過程(cheng)中造(zao)成(cheng)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)表(biao)面(mian)和(he)內部(bu)化(hua)學成(cheng)分的(de)(de)(de)不(bu)(bu)均勻(yun),或者晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)界存(cun)在(zai)夾雜物或應力(li)(li),造(zao)成(cheng)電(dian)化(hua)學腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。到(dao)目前為止,晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)依然是奧氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)工程(cheng)應用(yong)中沒有解(jie)決的(de)(de)(de)難題,特別是對于不(bu)(bu)銹鋼(gang)焊(han)接件,焊(han)縫處(chu)易產生(sheng)“貧鉻”現象,從(cong)而(er)引起晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。文獻作者對某(mou)地區電(dian)站奧氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)管道(dao)開裂(lie)進行了調查研究,結果如(ru)表(biao)1-4所(suo)示(shi)(shi),開裂(lie)位置(zhi)主要(yao)發(fa)生(sheng)在(zai)焊(han)接及彎管處(chu)。腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)微觀形貌(mao)如(ru)圖1-12所(suo)示(shi)(shi),圖1-12(a)中有較(jiao)粗的(de)(de)(de)裂(lie)紋,該裂(lie)紋沒有分支(zhi),與(yu)應力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)裂(lie)紋明顯不(bu)(bu)同;圖1-12(b)中不(bu)(bu)存(cun)在(zai)裂(lie)紋,但(dan)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)之間(jian)已完全被腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。



  一直以來,人們用“貧鉻”理論來解釋奧氏體不銹鋼晶間腐蝕。金屬在晶界處析出第二相Cr23C6,使晶界處鉻元素含量降低,如圖1-13所示。從電化學角度來講,晶界區和晶粒區存在電位差,晶界作為陽極,形成“小陽極、大陰極”的腐蝕電池,造成晶界處金屬的快速溶解。


  奧氏體不(bu)銹鋼的(de)貧鉻主要是(shi)由于在熱處理、焊接中,由于溫度處在450~850℃時,碳化(hua)鉻會在晶間析出(chu),造(zao)成材料敏化(hua)。研究表(biao)明,不(bu)銹鋼的(de)晶間腐(fu)蝕(shi)在弱(ruo)腐(fu)蝕(shi)性(xing)介質(如(ru)充氣海水)、強腐(fu)蝕(shi)性(xing)介質(如(ru)濃硝酸)的(de)環境中更加嚴重,但是(shi)基本不(bu)受(shou)介質溫度、受(shou)力方向的(de)影響。


  為了(le)減緩腐(fu)蝕(shi),對于不(bu)銹(xiu)鋼設備,使用之前一般都(dou)要進行(xing)酸(suan)洗處(chu)(chu)理,此外涂層處(chu)(chu)理也是不(bu)銹(xiu)鋼腐(fu)蝕(shi)防腐(fu)的一種常(chang)用方(fang)法(fa),電極(ji)保護、電鍍、在溶液中添加緩蝕(shi)劑以及(ji)對材料(liao)表(biao)面(mian)強化處(chu)(chu)理等也是一些防腐(fu)方(fang)法(fa)。


  浙江(jiang)至德鋼業有限公(gong)司主要分析(xi)奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)局部(bu)腐蝕(shi),對(dui)設(she)備的(de)(de)制造和使用提出一些建(jian)議,降低發生(sheng)腐蝕(shi)的(de)(de)可能性。同(tong)時,書中也分析(xi)了腐蝕(shi)發生(sheng)的(de)(de)概率問題(ti)。