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(bu)銹鋼(gang)不可能對所有介質都耐腐蝕。
金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),按機理可分為物(wu)理腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)、化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)與(yu)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)三種(zhong)(zhong)。金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)物(wu)理溶解屬(shu)于(yu)物(wu)理腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)是(shi)指在(zai)(zai)介(jie)質(zhi)中直接發生(sheng)的(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)作用(yong),即金(jin)(jin)屬(shu)同(tong)介(jie)質(zhi)中離子直接交換(huan)電(dian)(dian)(dian)荷。早先認為金(jin)(jin)屬(shu)遭受高溫(wen)而引起氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)屬(shu)于(yu)純化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),其(qi)實(shi)(shi)(shi)多(duo)數(shu)的(de)(de)(de)高溫(wen)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)屬(shu)于(yu)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)防護薄(bo)膜(mo)之所以能阻止金(jin)(jin)屬(shu)再受腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),其(qi)重要的(de)(de)(de)一個方面即為阻礙(ai)其(qi)離子交換(huan)和(he)電(dian)(dian)(dian)荷交換(huan)的(de)(de)(de)速度(du)。電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)是(shi)金(jin)(jin)屬(shu)在(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)介(jie)質(zhi)中,由于(yu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)反應而發生(sheng)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。在(zai)(zai)許(xu)多(duo)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)過程(cheng)中,有一種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)與(yu)另一種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)共同(tong)參(can)與(yu),或者金(jin)(jin)屬(shu)內部各不同(tong)相的(de)(de)(de)組成物(wu)共同(tong)參(can)與(yu),即形成所謂電(dian)(dian)(dian)偶腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。此種(zhong)(zhong)情況下,一種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)構(gou)成陽極(ji)受腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)而發生(sheng)溶解,另一種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)構(gou)成陰極(ji)而發生(sheng)還原反應,這是(shi)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)特點。在(zai)(zai)生(sheng)活實(shi)(shi)(shi)際、工程(cheng)實(shi)(shi)(shi)際中的(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),絕大(da)多(duo)數(shu)都屬(shu)于(yu)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。
不銹鋼的(de)主(zhu)要腐(fu)(fu)蝕(shi)形(xing)態有均(jun)勻腐(fu)(fu)蝕(shi)(表面腐(fu)(fu)蝕(shi))、點腐(fu)(fu)蝕(shi)、縫隙腐(fu)(fu)蝕(shi)、晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)和應力腐(fu)(fu)蝕(shi)等。
1. 均勻腐蝕
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(jun)勻腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的方法是在試驗條(tiao)件下,測出單位面積上經一(yi)(yi)定時間腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)以(yi)后所(suo)損失(shi)的重量(liang)(g/㎡·年(nian)(nian)),即為(wei)(wei)(wei)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv),若以(yi)被(bei)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的深(shen)度(mm/年(nian)(nian))計,則更便于計算(suan)設備的耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)壽(shou)命。根(gen)據腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)不同(tong),可(ke)將金屬(shu)材(cai)料(liao)的耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性分(fen)為(wei)(wei)(wei)10級(ji),見表(biao)1-13。根(gen)據不同(tong)的使(shi)用情況對耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性一(yi)(yi)般分(fen)為(wei)(wei)(wei)兩(liang)大等級(ji):腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)小于0.01mm/年(nian)(nian)的,認為(wei)(wei)(wei)是“完全耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)”;腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)小于0.1mm/年(nian)(nian)的,認為(wei)(wei)(wei)是“耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)”。這里顯然意味著,腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)超過0.1mm/年(nian)(nian),屬(shu)于不耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)或不太(tai)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。此(ci)外,還(huan)有別的分(fen)級(ji)方法,在此(ci)僅舉(ju)此(ci)一(yi)(yi)種。


根據其耐蝕性優良(liang)程度,鋼(gang)材又有不銹鋼(gang)和耐蝕鋼(gang)之分。
a. 不銹(xiu)鋼(gang)
指在(zai)大氣及弱腐蝕介質中耐(nai)蝕的鋼。
b. 耐蝕鋼
指在(zai)各種強(qiang)烈腐蝕介質中能耐蝕的鋼(gang)。
不銹(xiu)鋼在某(mou)種介(jie)質(zhi)中除(chu)有均勻腐(fu)蝕外(wai),還可(ke)能(neng)有其他形式(shi)的(de)腐(fu)蝕。任(ren)何形式(shi)的(de)腐(fu)蝕超標均認為該鋼在此介(jie)質(zhi)中不耐腐(fu)蝕。工程實際中選材(cai)和耐蝕性(xing)的(de)評價(jia),當然(ran)還要參照設(she)備(bei)的(de)設(she)計壽命以及腐(fu)蝕產(chan)物可(ke)能(neng)對化工物料(liao)的(de)污染或對成品(pin)等級的(de)降(jiang)低。
2. 點(dian)腐蝕(shi)
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(shao)介質(zhi)(zhi)中氯離子(zi)含量和氧含量;加入緩(huan)蝕劑(如CNNO3、SO2等);降(jiang)低介質(zhi)(zhi)溫度等。
b. 在不銹鋼中加入(ru)鉬、錳、硅、釩或稀土元素增強(qiang)合金(jin)化,能(neng)有效地增大抗(kang)點蝕能(neng)力。
c. 盡量(liang)不(bu)進(jin)行(xing)冷(leng)加工,以減少位錯露頭處發生點(dian)蝕(shi)的可能。
d. 降低(di)鋼中碳(tan)的含(han)量,提高(gao)(gao)鉻、鎳含(han)量,都(dou)能(neng)提高(gao)(gao)其抗點(dian)腐蝕能(neng)力。現有的超(chao)低(di)碳(tan)高(gao)(gao)鉻鎳含(han)鉬(mu)的奧氏體不銹鋼板(ban)和超(chao)高(gao)(gao)純低(di)碳(tan)低(di)氮(dan)含(han)鉬(mu)的高(gao)(gao)鉻鐵素體不銹鋼板(ban)均有較高(gao)(gao)的耐(nai)點(dian)蝕性能(neng)。
3. 縫隙腐蝕
縫(feng)隙腐蝕(shi)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)奧氏體型(xing)(xing)、鐵素體型(xing)(xing)和(he)馬氏體型(xing)(xing)不(bu)銹鋼(gang)的(de)鋼(gang)板在海(hai)水(shui)中(zhong)均(jun)有(you)程(cheng)度不(bu)等的(de)縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕傾向。在鋼(gang)中(zhong)適當地增大鉻、鉬含量,可以改善抗縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕能力。實際上在海(hai)水(shui)中(zhong)使用的(de)裝置(zhi),只有(you)采用鈦、高(gao)鉬鎳(nie)基合金(jin)和(he)銅合金(jin)等材料,才能有(you)效地防(fang)止縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕的(de)發生。改善運行條件、改變介質成分(fen)(fen)和(he)結(jie)構形式都屬(shu)于(yu)防(fang)止縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕的(de)重要措(cuo)施。
4. 晶間腐蝕(shi)
晶間腐(fu)蝕(shi)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(fu)蝕
應(ying)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60年代以來,許多不銹鋼焊接構(gou)件(jian)因應力(li)腐蝕導(dao)致斷裂的(de)事故(gu)不斷發生(sheng),斷裂的(de)模(mo)式(shi)是完全脆性(xing)(xing)的(de)。在裂紋緩慢伸展過程中(zhong)不出現任何其(qi)他的(de)宏觀癥(zheng)候(hou),一旦達(da)到瞬斷截面時,立即快(kuai)速斷裂,往(wang)(wang)往(wang)(wang)造成災(zai)難性(xing)(xing)事故(gu),其(qi)危害性(xing)(xing)極(ji)大。因此,成為當前十分重視的(de)問題。

