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)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),按(an)機理(li)可分為物理(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)與(yu)(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)三種(zhong)(zhong)。金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)物理(li)溶(rong)解(jie)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)(yu)物理(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是(shi)指(zhi)在(zai)介質(zhi)中直接(jie)發(fa)生的(de)化(hua)(hua)學(xue)作用,即(ji)(ji)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)同(tong)介質(zhi)中離子(zi)直接(jie)交換(huan)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)荷。早先認為金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)遭(zao)受高溫(wen)而(er)引起氧化(hua)(hua)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)(yu)純化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),其(qi)實多數的(de)高溫(wen)氧化(hua)(hua)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。鈍化(hua)(hua)防護薄膜之所以(yi)能阻止金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)再受腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),其(qi)重(zhong)要(yao)的(de)一(yi)個方(fang)面即(ji)(ji)為阻礙其(qi)離子(zi)交換(huan)和電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)荷交換(huan)的(de)速度。電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是(shi)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)介質(zhi)中,由(you)于(yu)(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極反(fan)應而(er)發(fa)生的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。在(zai)許多電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)過程中,有一(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)與(yu)(yu)另一(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)共同(tong)參(can)與(yu)(yu),或者金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)內部(bu)各不同(tong)相的(de)組成(cheng)物共同(tong)參(can)與(yu)(yu),即(ji)(ji)形成(cheng)所謂電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)偶腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。此種(zhong)(zhong)情況(kuang)下,一(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)構成(cheng)陽極受腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)而(er)發(fa)生溶(rong)解(jie),另一(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)構成(cheng)陰極而(er)發(fa)生還原反(fan)應,這是(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)特點。在(zai)生活(huo)實際、工程實際中的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),絕(jue)大多數都(dou)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。


  不銹鋼的主要(yao)腐(fu)蝕形態有(you)均勻腐(fu)蝕(表(biao)面腐(fu)蝕)、點腐(fu)蝕、縫隙腐(fu)蝕、晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕和應力腐(fu)蝕等。



1. 均(jun)勻腐(fu)蝕


  均(jun)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)的(de)(de)(de)(de)方(fang)法(fa)是在試驗條件(jian)下(xia),測出單位面積上經一定時(shi)間腐(fu)蝕(shi)(shi)以(yi)后所損(sun)失的(de)(de)(de)(de)重量(g/㎡·年(nian)),即為腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)率,若以(yi)被腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)深度(du)(mm/年(nian))計,則更(geng)便(bian)于(yu)計算設備(bei)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)壽命。根(gen)據腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)率不(bu)(bu)同,可(ke)將金屬材料的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性分為10級,見表(biao)1-13。根(gen)據不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)(de)使用情況對耐(nai)蝕(shi)(shi)性一般分為兩大等級:腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)率小于(yu)0.01mm/年(nian)的(de)(de)(de)(de),認為是“完全耐(nai)蝕(shi)(shi)”;腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)率小于(yu)0.1mm/年(nian)的(de)(de)(de)(de),認為是“耐(nai)蝕(shi)(shi)”。這里顯然意味著,腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)率超過(guo)0.1mm/年(nian),屬于(yu)不(bu)(bu)耐(nai)蝕(shi)(shi)或不(bu)(bu)太耐(nai)蝕(shi)(shi)。此外,還有別的(de)(de)(de)(de)分級方(fang)法(fa),在此僅舉此一種。



  根(gen)據其耐蝕(shi)性優(you)良程度,鋼(gang)材又有不銹(xiu)鋼(gang)和(he)耐蝕(shi)鋼(gang)之分(fen)。


 a. 不銹鋼


    指在大氣及(ji)弱腐(fu)蝕(shi)介質中(zhong)耐蝕(shi)的鋼(gang)。


 b. 耐蝕鋼


   指在(zai)各種強烈腐蝕(shi)介(jie)質中(zhong)能耐蝕(shi)的鋼(gang)。


  不銹鋼在某(mou)種介質中(zhong)(zhong)除有(you)均(jun)勻(yun)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)外,還(huan)可(ke)(ke)能(neng)有(you)其他形式的腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。任何形式的腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)超標均(jun)認為該鋼在此介質中(zhong)(zhong)不耐腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。工程實(shi)際中(zhong)(zhong)選材和耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性的評價,當然(ran)還(huan)要參照設備的設計壽命以及腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)產物可(ke)(ke)能(neng)對化工物料的污染(ran)或對成品等(deng)級的降低(di)。



2. 點(dian)腐蝕


  點(dian)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(jie)質中氯離子(zi)含量(liang)和氧含量(liang);加入緩蝕劑(如CNNO3、SO2等(deng));降低介(jie)質溫度等(deng)。


  b. 在不銹鋼中加入鉬、錳(meng)、硅(gui)、釩或稀土元素(su)增強合(he)金化,能(neng)有效地增大抗(kang)點蝕能(neng)力。


  c. 盡量不進行(xing)冷加(jia)工,以減少位(wei)錯露頭處發(fa)生點蝕的可(ke)能。


  d. 降低(di)鋼(gang)中碳的(de)(de)含(han)量,提高(gao)鉻(ge)、鎳含(han)量,都能(neng)(neng)提高(gao)其抗點腐蝕能(neng)(neng)力。現有(you)的(de)(de)超低(di)碳高(gao)鉻(ge)鎳含(han)鉬(mu)的(de)(de)奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)板(ban)和(he)超高(gao)純低(di)碳低(di)氮含(han)鉬(mu)的(de)(de)高(gao)鉻(ge)鐵素體不(bu)銹鋼(gang)板(ban)均有(you)較高(gao)的(de)(de)耐點蝕性能(neng)(neng)。




3. 縫隙(xi)腐(fu)蝕


  縫隙(xi)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。


  部分奧氏體型、鐵素(su)體型和(he)(he)馬氏體型不(bu)銹鋼的(de)(de)鋼板(ban)在(zai)海水(shui)中(zhong)均(jun)有程度(du)不(bu)等的(de)(de)縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕傾向(xiang)。在(zai)鋼中(zhong)適當地增大(da)鉻、鉬(mu)含(han)量(liang),可以改善抗縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕能力。實際(ji)上(shang)在(zai)海水(shui)中(zhong)使用的(de)(de)裝置,只有采用鈦(tai)、高鉬(mu)鎳基合金(jin)(jin)和(he)(he)銅(tong)合金(jin)(jin)等材料,才能有效地防止(zhi)縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)發(fa)生。改善運行條件、改變介質成(cheng)分和(he)(he)結(jie)構(gou)形式都屬(shu)于(yu)防止(zhi)縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)重要措施(shi)。



4. 晶間腐蝕


  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(li)腐蝕


  應力腐(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60年代以來,許(xu)多不銹鋼焊接構件因應力腐蝕(shi)導致斷裂(lie)的(de)(de)事故不斷發生,斷裂(lie)的(de)(de)模式是完全脆性(xing)(xing)的(de)(de)。在裂(lie)紋緩(huan)慢伸展過程(cheng)中不出(chu)現(xian)任何其(qi)他(ta)的(de)(de)宏(hong)觀(guan)癥候,一旦達到瞬斷截面時,立即快速(su)斷裂(lie),往(wang)往(wang)造(zao)成(cheng)災難性(xing)(xing)事故,其(qi)危害性(xing)(xing)極大。因此,成(cheng)為當前十分(fen)重(zhong)視(shi)的(de)(de)問題。