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,一種不銹鋼不可能對所有介質都耐腐蝕。


  金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi),按(an)機理可分為物理腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)與(yu)電(dian)化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)三種。金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)物理溶解屬(shu)于(yu)物理腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是指在(zai)(zai)(zai)介質中(zhong)直接發生(sheng)的(de)(de)(de)化(hua)學(xue)作用(yong),即(ji)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)同(tong)介質中(zhong)離(li)子直接交(jiao)換電(dian)荷。早先認(ren)為金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)遭受(shou)(shou)高(gao)溫(wen)而引起氧化(hua)屬(shu)于(yu)純(chun)化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi),其(qi)實(shi)多(duo)數的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)氧化(hua)屬(shu)于(yu)電(dian)化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。鈍化(hua)防護薄膜之(zhi)所以能阻止金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)再受(shou)(shou)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi),其(qi)重要(yao)的(de)(de)(de)一(yi)個方面即(ji)為阻礙其(qi)離(li)子交(jiao)換和(he)電(dian)荷交(jiao)換的(de)(de)(de)速度。電(dian)化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)在(zai)(zai)(zai)電(dian)介質中(zhong),由于(yu)電(dian)極(ji)(ji)反應(ying)而發生(sheng)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。在(zai)(zai)(zai)許多(duo)電(dian)化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)過(guo)程中(zhong),有一(yi)種金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)與(yu)另一(yi)種金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)共(gong)同(tong)參與(yu),或者金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)內部各不同(tong)相(xiang)的(de)(de)(de)組(zu)成物共(gong)同(tong)參與(yu),即(ji)形(xing)成所謂電(dian)偶(ou)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。此種情況下,一(yi)種金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)構成陽極(ji)(ji)受(shou)(shou)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)而發生(sheng)溶解,另一(yi)種金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)構成陰(yin)極(ji)(ji)而發生(sheng)還原(yuan)反應(ying),這是電(dian)化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)特點。在(zai)(zai)(zai)生(sheng)活實(shi)際、工程實(shi)際中(zhong)的(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi),絕(jue)大多(duo)數都屬(shu)于(yu)電(dian)化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。


  不銹(xiu)鋼的主要腐(fu)(fu)蝕形態有均(jun)勻腐(fu)(fu)蝕(表面腐(fu)(fu)蝕)、點腐(fu)(fu)蝕、縫隙腐(fu)(fu)蝕、晶(jing)間腐(fu)(fu)蝕和(he)應力腐(fu)(fu)蝕等。



1. 均勻腐(fu)蝕(shi)


  均勻(yun)腐(fu)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。


  評定均勻(yun)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)方法(fa)是(shi)在試驗條(tiao)件下,測出單位面積(ji)上經一定時間腐(fu)蝕(shi)(shi)以后(hou)所損失的(de)(de)(de)重(zhong)量(liang)(g/㎡·年(nian)),即(ji)為腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv),若以被腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)深度(mm/年(nian))計,則更便于(yu)計算(suan)設備的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)壽命。根據腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)不(bu)同,可(ke)將金(jin)屬材料(liao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性分為10級(ji),見表1-13。根據不(bu)同的(de)(de)(de)使用情況對耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性一般分為兩大等級(ji):腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)小(xiao)于(yu)0.01mm/年(nian)的(de)(de)(de),認為是(shi)“完全耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)”;腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)小(xiao)于(yu)0.1mm/年(nian)的(de)(de)(de),認為是(shi)“耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)”。這里顯然意味著,腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)超過0.1mm/年(nian),屬于(yu)不(bu)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)或不(bu)太耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)。此(ci)外,還有別的(de)(de)(de)分級(ji)方法(fa),在此(ci)僅舉此(ci)一種。



  根據其耐(nai)蝕性優良(liang)程度,鋼(gang)材(cai)又有不銹鋼(gang)和耐(nai)蝕鋼(gang)之分。


 a. 不銹鋼


    指在大氣及(ji)弱(ruo)腐(fu)蝕(shi)介(jie)質中耐蝕(shi)的鋼。


 b. 耐蝕鋼


   指(zhi)在各(ge)種強烈(lie)腐蝕介質中能耐蝕的鋼。


  不銹(xiu)鋼在某種(zhong)介(jie)質中(zhong)(zhong)除有均(jun)勻腐(fu)(fu)蝕(shi)外,還可能有其他形式的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)。任何形式的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)超標均(jun)認為該鋼在此介(jie)質中(zhong)(zhong)不耐腐(fu)(fu)蝕(shi)。工程實(shi)際中(zhong)(zhong)選材(cai)和耐蝕(shi)性的(de)(de)(de)評價,當(dang)然還要參照設備的(de)(de)(de)設計壽命(ming)以及(ji)腐(fu)(fu)蝕(shi)產物可能對化工物料(liao)的(de)(de)(de)污染(ran)或對成品等(deng)級(ji)的(de)(de)(de)降低。



2. 點腐(fu)蝕


  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. 減少介(jie)質中(zhong)氯離子(zi)含(han)量(liang)(liang)和氧含(han)量(liang)(liang);加入緩蝕(shi)劑(如CNNO3、SO2等);降低介(jie)質溫度等。


  b. 在不銹鋼(gang)中(zhong)加入鉬、錳、硅、釩或稀土元(yuan)素增(zeng)強合金化,能有效地增(zeng)大(da)抗點蝕能力。


  c. 盡(jin)量不進行(xing)冷加工,以減少位錯露頭處(chu)發生(sheng)點蝕(shi)的可能。


  d. 降低(di)鋼(gang)中碳(tan)的(de)(de)(de)含(han)量(liang),提(ti)高(gao)(gao)鉻(ge)(ge)、鎳(nie)含(han)量(liang),都能(neng)提(ti)高(gao)(gao)其抗點腐蝕能(neng)力。現(xian)有的(de)(de)(de)超低(di)碳(tan)高(gao)(gao)鉻(ge)(ge)鎳(nie)含(han)鉬(mu)的(de)(de)(de)奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)板和超高(gao)(gao)純低(di)碳(tan)低(di)氮含(han)鉬(mu)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)鉻(ge)(ge)鐵(tie)素體(ti)不銹鋼(gang)板均有較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)耐點蝕性能(neng)。




3. 縫隙腐蝕


  縫隙腐蝕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。


  部分奧(ao)氏體型、鐵(tie)素體型和(he)馬氏體型不銹鋼的(de)(de)鋼板在海(hai)水中均有(you)程度(du)不等的(de)(de)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)傾向。在鋼中適當地增大鉻、鉬含量,可以改善抗縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)能(neng)力。實際(ji)上(shang)在海(hai)水中使用的(de)(de)裝置,只有(you)采用鈦、高鉬鎳基合金和(he)銅(tong)合金等材料,才(cai)能(neng)有(you)效地防(fang)止縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)發生。改善運行條件、改變介質成(cheng)分和(he)結(jie)構形式都屬于防(fang)止縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)重(zhong)要措施。



4. 晶(jing)間腐蝕(shi)


  晶間腐蝕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. 應力腐蝕


  應力(li)腐(fu)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(ji)60年代以來(lai),許多不(bu)(bu)銹(xiu)鋼焊接構(gou)件因應(ying)力(li)腐(fu)蝕導致斷(duan)裂(lie)的(de)事(shi)(shi)故(gu)不(bu)(bu)斷(duan)發生,斷(duan)裂(lie)的(de)模(mo)式是完(wan)全(quan)脆性(xing)(xing)的(de)。在(zai)裂(lie)紋(wen)緩慢伸展過程(cheng)中不(bu)(bu)出現(xian)任何其他的(de)宏(hong)觀癥候,一旦達(da)到(dao)瞬斷(duan)截(jie)面時(shi),立(li)即快速斷(duan)裂(lie),往(wang)往(wang)造成災難性(xing)(xing)事(shi)(shi)故(gu),其危害性(xing)(xing)極大。因此(ci),成為當(dang)前十分重視的(de)問(wen)題。