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(gang)不可能對所有介質都耐腐蝕。


  金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),按機(ji)理(li)可分(fen)為物理(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)與(yu)(yu)電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)三種。金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)物理(li)溶(rong)解屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于物理(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)(shi)指在介(jie)(jie)質中(zhong)直接發(fa)生的(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)作用,即金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)同(tong)介(jie)(jie)質中(zhong)離(li)子直接交換(huan)(huan)電(dian)荷。早先認為金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)遭受(shou)高(gao)溫而(er)引起(qi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于純化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),其實(shi)多數(shu)的(de)(de)高(gao)溫氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。鈍化(hua)(hua)(hua)防(fang)護薄膜之所以(yi)能阻止(zhi)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)再受(shou)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),其重要的(de)(de)一(yi)個方(fang)面即為阻礙其離(li)子交換(huan)(huan)和電(dian)荷交換(huan)(huan)的(de)(de)速度(du)。電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)(shi)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)在電(dian)介(jie)(jie)質中(zhong),由于電(dian)極(ji)(ji)反應而(er)發(fa)生的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。在許多電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)過程中(zhong),有一(yi)種金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)與(yu)(yu)另(ling)一(yi)種金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)共同(tong)參與(yu)(yu),或者金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)內部各不同(tong)相的(de)(de)組成物共同(tong)參與(yu)(yu),即形成所謂(wei)電(dian)偶腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。此種情況下(xia),一(yi)種金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)構成陽極(ji)(ji)受(shou)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)而(er)發(fa)生溶(rong)解,另(ling)一(yi)種金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)構成陰極(ji)(ji)而(er)發(fa)生還原反應,這是(shi)(shi)電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)特點。在生活實(shi)際、工程實(shi)際中(zhong)的(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),絕大多數(shu)都屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于電(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。


  不銹鋼的主要腐蝕形(xing)態(tai)有均勻(yun)腐蝕(表面腐蝕)、點(dian)腐蝕、縫(feng)隙腐蝕、晶間腐蝕和應力腐蝕等(deng)。



1. 均勻腐蝕


  均勻腐蝕(shi)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(ding)均(jun)勻腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)方(fang)法是(shi)在(zai)試驗條件下,測出(chu)單位面積上經一定(ding)時間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)以(yi)后所(suo)損(sun)失(shi)的(de)(de)重量(g/㎡·年),即為腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)(su)率,若以(yi)被腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)深度(mm/年)計,則更便于(yu)計算設備的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)壽(shou)命。根據腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)(su)率不同(tong),可將金屬材料的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)性分為10級(ji),見(jian)表1-13。根據不同(tong)的(de)(de)使用情況對耐蝕(shi)(shi)(shi)性一般分為兩大(da)等級(ji):腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)(su)率小于(yu)0.01mm/年的(de)(de),認為是(shi)“完全耐蝕(shi)(shi)(shi)”;腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)(su)率小于(yu)0.1mm/年的(de)(de),認為是(shi)“耐蝕(shi)(shi)(shi)”。這里顯(xian)然意味著,腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)(su)率超過0.1mm/年,屬于(yu)不耐蝕(shi)(shi)(shi)或不太(tai)耐蝕(shi)(shi)(shi)。此外,還有別的(de)(de)分級(ji)方(fang)法,在(zai)此僅舉此一種。



  根據其耐蝕性優(you)良程度(du),鋼材又有不銹(xiu)鋼和耐蝕鋼之分(fen)。


 a. 不銹鋼(gang)


    指在大氣(qi)及弱腐蝕(shi)介質中耐蝕(shi)的鋼(gang)。


 b. 耐(nai)蝕鋼


   指在各(ge)種強烈(lie)腐(fu)蝕介(jie)質中能耐(nai)蝕的鋼。


  不銹鋼在(zai)某種介質中(zhong)除有均勻腐蝕外,還可能(neng)有其(qi)他形式的(de)(de)腐蝕。任何(he)形式的(de)(de)腐蝕超標均認為該(gai)鋼在(zai)此介質中(zhong)不耐腐蝕。工程實際中(zhong)選材和耐蝕性的(de)(de)評價(jia),當(dang)然(ran)還要(yao)參(can)照設備的(de)(de)設計壽命(ming)以及腐蝕產物可能(neng)對(dui)化工物料的(de)(de)污染或對(dui)成品等級的(de)(de)降低。



2. 點腐蝕(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)少介質(zhi)(zhi)中氯離子含量(liang)和氧含量(liang);加入緩蝕劑(如CNNO3、SO2等);降低介質(zhi)(zhi)溫度(du)等。


  b. 在不(bu)銹(xiu)鋼中加入鉬(mu)、錳(meng)、硅(gui)、釩或稀土元素增強合金化(hua),能(neng)(neng)有效地(di)增大抗(kang)點蝕(shi)能(neng)(neng)力。


  c. 盡量不(bu)進行(xing)冷加(jia)工,以減少位錯露(lu)頭處發生點(dian)蝕的可能(neng)。


  d. 降低(di)鋼(gang)中碳(tan)(tan)的含量,提(ti)(ti)高(gao)鉻(ge)(ge)、鎳含量,都能(neng)(neng)提(ti)(ti)高(gao)其抗點腐蝕(shi)能(neng)(neng)力。現有的超(chao)低(di)碳(tan)(tan)高(gao)鉻(ge)(ge)鎳含鉬(mu)的奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)板(ban)和(he)超(chao)高(gao)純低(di)碳(tan)(tan)低(di)氮含鉬(mu)的高(gao)鉻(ge)(ge)鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)板(ban)均(jun)有較高(gao)的耐點蝕(shi)性能(neng)(neng)。




3. 縫隙腐蝕


  縫(feng)隙腐(fu)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。


  部分奧氏體(ti)型、鐵素體(ti)型和(he)馬氏體(ti)型不(bu)銹鋼的鋼板在海水中(zhong)(zhong)均(jun)有(you)程度不(bu)等的縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)傾向。在鋼中(zhong)(zhong)適(shi)當(dang)地增(zeng)大鉻、鉬含(han)量,可以改善抗縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)能(neng)力(li)。實際上(shang)在海水中(zhong)(zhong)使用的裝置,只(zhi)有(you)采用鈦、高鉬鎳基合金和(he)銅合金等材料,才能(neng)有(you)效地防止縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)的發生(sheng)。改善運行條(tiao)件、改變介(jie)質成分和(he)結構形式(shi)都屬于防止縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)的重要措施。



4. 晶間腐蝕


  晶間腐蝕(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(ying)力腐蝕


  應力(li)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),許多不銹鋼焊接(jie)構件因(yin)應力腐(fu)蝕導(dao)致斷裂(lie)(lie)的事故(gu)不斷發(fa)生,斷裂(lie)(lie)的模式是完全脆性(xing)的。在裂(lie)(lie)紋緩慢(man)伸展過程中不出(chu)現任何其他(ta)的宏觀癥候,一旦達到瞬斷截(jie)面(mian)時,立即快速斷裂(lie)(lie),往往造成(cheng)災(zai)難(nan)性(xing)事故(gu),其危害性(xing)極大。因(yin)此,成(cheng)為當前十分重視的問題。