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)屬(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),按(an)機理(li)可(ke)分(fen)為物(wu)理(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)與電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)三種。金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)溶(rong)解屬(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)物(wu)理(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是指在(zai)介(jie)(jie)質中(zhong)(zhong)(zhong)直接發(fa)生的(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)作用,即金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)同(tong)(tong)介(jie)(jie)質中(zhong)(zhong)(zhong)離子(zi)直接交(jiao)換(huan)電(dian)荷(he)。早先(xian)認為金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)遭受高(gao)溫而(er)引起氧化(hua)(hua)(hua)屬(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)純化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),其(qi)實多數(shu)的(de)(de)(de)高(gao)溫氧化(hua)(hua)(hua)屬(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。鈍化(hua)(hua)(hua)防護薄膜之所以能阻止金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)再受腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),其(qi)重要的(de)(de)(de)一個方(fang)面即為阻礙其(qi)離子(zi)交(jiao)換(huan)和電(dian)荷(he)交(jiao)換(huan)的(de)(de)(de)速度。電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)在(zai)電(dian)介(jie)(jie)質中(zhong)(zhong)(zhong),由于(yu)電(dian)極(ji)反應而(er)發(fa)生的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。在(zai)許多電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong),有一種金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)與另一種金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)共同(tong)(tong)參(can)與,或者金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)內部各不(bu)同(tong)(tong)相的(de)(de)(de)組成物(wu)共同(tong)(tong)參(can)與,即形成所謂電(dian)偶(ou)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。此(ci)種情況下,一種金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)構(gou)(gou)成陽極(ji)受腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)而(er)發(fa)生溶(rong)解,另一種金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)構(gou)(gou)成陰極(ji)而(er)發(fa)生還原反應,這是電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)特(te)點。在(zai)生活實際、工程實際中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),絕大(da)多數(shu)都屬(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。


  不(bu)銹(xiu)鋼的主要(yao)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)形態有均勻腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(表面腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi))、點腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)、縫隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)、晶間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)和應(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)等。



1. 均勻腐(fu)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。


  評定均勻腐(fu)蝕(shi)的(de)方法(fa)是在(zai)試驗條件下(xia),測出單位面積上經一定時間腐(fu)蝕(shi)以后所(suo)損失的(de)重量(g/㎡·年(nian)(nian)(nian)),即為(wei)(wei)腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)(lv),若以被(bei)腐(fu)蝕(shi)的(de)深度(mm/年(nian)(nian)(nian))計(ji),則(ze)更便于計(ji)算設備的(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)壽命。根(gen)據(ju)腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)(lv)不(bu)同,可將金屬(shu)材料(liao)的(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性分(fen)為(wei)(wei)10級,見表1-13。根(gen)據(ju)不(bu)同的(de)使用(yong)情況對(dui)耐(nai)(nai)蝕(shi)性一般分(fen)為(wei)(wei)兩大等級:腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)(lv)小(xiao)于0.01mm/年(nian)(nian)(nian)的(de),認(ren)為(wei)(wei)是“完全(quan)耐(nai)(nai)蝕(shi)”;腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)(lv)小(xiao)于0.1mm/年(nian)(nian)(nian)的(de),認(ren)為(wei)(wei)是“耐(nai)(nai)蝕(shi)”。這里顯然(ran)意味著,腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)(lv)超過0.1mm/年(nian)(nian)(nian),屬(shu)于不(bu)耐(nai)(nai)蝕(shi)或不(bu)太耐(nai)(nai)蝕(shi)。此外,還有別的(de)分(fen)級方法(fa),在(zai)此僅舉此一種。



  根據其耐蝕(shi)性優良程度,鋼(gang)材又有不銹鋼(gang)和耐蝕(shi)鋼(gang)之分。


 a. 不銹鋼


    指在大氣及弱(ruo)腐蝕(shi)介質中耐(nai)蝕(shi)的鋼(gang)。


 b. 耐蝕(shi)鋼


   指在各(ge)種強烈腐蝕(shi)介(jie)質中能(neng)耐蝕(shi)的鋼。


  不銹(xiu)鋼(gang)在某種介(jie)質(zhi)中除(chu)有均(jun)勻腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)外,還可(ke)(ke)能(neng)(neng)有其他形(xing)式(shi)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。任(ren)何形(xing)式(shi)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)超標均(jun)認為該鋼(gang)在此介(jie)質(zhi)中不耐腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。工(gong)程實(shi)際中選(xuan)材(cai)和耐蝕(shi)(shi)(shi)性的(de)評價,當然(ran)還要參照設備的(de)設計壽命以及腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)產物可(ke)(ke)能(neng)(neng)對化(hua)工(gong)物料的(de)污染或對成品等級的(de)降低。



2. 點腐蝕(shi)


  點腐(fu)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. 減少介質(zhi)中(zhong)氯離子含量和氧含量;加(jia)入緩(huan)蝕劑(如CNNO3、SO2等);降低介質(zhi)溫度等。


  b. 在(zai)不銹鋼中加入鉬、錳、硅(gui)、釩或稀(xi)土元(yuan)素增(zeng)(zeng)強合金化,能(neng)有效地增(zeng)(zeng)大抗點蝕(shi)能(neng)力。


  c. 盡量不進行冷(leng)加工,以(yi)減少位錯露頭處發生點蝕的可能。


  d. 降(jiang)低鋼中碳(tan)的(de)含(han)量,提高(gao)(gao)鉻(ge)、鎳含(han)量,都能(neng)提高(gao)(gao)其抗點(dian)腐蝕能(neng)力。現有的(de)超低碳(tan)高(gao)(gao)鉻(ge)鎳含(han)鉬的(de)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼板(ban)和超高(gao)(gao)純低碳(tan)低氮含(han)鉬的(de)高(gao)(gao)鉻(ge)鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹鋼板(ban)均有較高(gao)(gao)的(de)耐點(dian)蝕性能(neng)。




3. 縫隙(xi)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(fen)(fen)奧(ao)氏(shi)體型、鐵素體型和(he)馬(ma)氏(shi)體型不銹鋼的(de)(de)鋼板在海(hai)水(shui)(shui)中均(jun)有(you)程度不等(deng)的(de)(de)縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕傾(qing)向。在鋼中適當地(di)增大鉻、鉬含量,可(ke)以改(gai)善(shan)抗縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕能力。實際上在海(hai)水(shui)(shui)中使用(yong)的(de)(de)裝置,只有(you)采(cai)用(yong)鈦、高鉬鎳(nie)基合金(jin)和(he)銅合金(jin)等(deng)材料,才能有(you)效(xiao)地(di)防止縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)發生(sheng)。改(gai)善(shan)運行條件、改(gai)變介質成(cheng)分(fen)(fen)和(he)結構形式都屬(shu)于防止縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)重要措(cuo)施。



4. 晶間腐蝕(shi)


  晶間腐(fu)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(lai),許(xu)多不(bu)銹鋼焊接構件(jian)因(yin)應力腐蝕導致斷裂(lie)的事故(gu)不(bu)斷發生(sheng),斷裂(lie)的模式是完全脆性(xing)的。在裂(lie)紋緩慢伸展過程中不(bu)出現任何(he)其他的宏(hong)觀癥候(hou),一旦達(da)到(dao)瞬(shun)斷截面時(shi),立即快(kuai)速斷裂(lie),往(wang)往(wang)造成(cheng)(cheng)災難性(xing)事故(gu),其危害性(xing)極(ji)大。因(yin)此,成(cheng)(cheng)為當前十分重視的問題。