不銹鋼的均勻(yun)腐蝕(連續腐蝕)是在得不到鈍化環境中(即全面活性的環境中)引起的腐蝕。如常見的在鹽酸、硫酸、磷酸以及有機酸等這些氧化力較弱的酸(非氧化性酸)的環境中所發生的腐蝕。
在表(biao)3-2中,列出了(le)金屬耐均勻腐蝕(shi)等(deng)級(ji)及(ji)應用場(chang)合。
1. 不(bu)銹鋼對硫酸的(de)耐腐蝕性
不銹鋼不能完全防止硫酸的腐蝕。當不銹鋼使用在硫酸的環境中時,推薦的使用范圍見表3-3。
稀硫(liu)酸(suan)、中等濃度硫(liu)酸(suan)是還原(yuan)性(xing)(xing)酸(suan),06Cr17Ni12Mo2(316)、022Cr17Ni12Mo2(316)、06Cr17Ni12Mo2Ti(316Ti)不銹(xiu)鋼對(dui)其(qi)有(you)一定耐(nai)腐蝕性(xing)(xing)。高(gao)Mo奧氏體不銹(xiu)鋼和(he)高(gao)Mo雙相不銹(xiu)鋼耐(nai)硫(liu)酸(suan)腐蝕性(xing)(xing)能更佳,如非標不銹(xiu)鋼022Cr17Ni17Si6和(he)022Cr18Ni20Si6MoCu。
常用不銹(xiu)鋼在(zai)硫酸(suan)中的腐蝕速度,見表(biao)3-4。
2. 不銹鋼對硝酸的耐腐蝕性
不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)是(shi)耐(nai)硝酸腐蝕(shi)的良(liang)好材(cai)料。在制造硝酸設(she)備中,幾乎全部使用(yong)了奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。不(bu)(bu)但(dan)如此,為了強化(hua)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的鈍化(hua)薄膜,在生產中常(chang)常(chang)采用(yong)酸洗來鈍化(hua)處理不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。酸洗鈍化(hua)處理就是(shi)將不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)浸漬在一(yi)定濃度一(yi)定溫度的硝酸溶(rong)液中進行的。有關不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)在硝酸溶(rong)液中的耐(nai)腐蝕(shi)等級(ji),見表3-5。
表3-5 幾種常用不銹鋼在(zai)硝酸溶(rong)液中耐腐(fu)蝕等級
3. 不銹鋼對(dui)鹽酸的耐腐蝕性
因為鹽酸(suan)(suan)是(shi)(shi)弱氧化(hua)性酸(suan)(suan),它不(bu)能夠(gou)保持(chi)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)鈍化(hua)薄膜,即造成對(dui)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)整體腐蝕(連續腐蝕)。雖然(ran)對(dui)稀硫酸(suan)(suan)也(ye)有選用06Cr17Ni12Mo2 (316)、06Cr19Ni13Mo3(317)以及雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)022Cr23Ni5Mo3(2205),但是(shi)(shi)對(dui)鹽酸(suan)(suan)而言(yan),多數是(shi)(shi)使用哈(ha)斯特洛(luo)依(Hastelloy)合(he)金。有關不(bu)銹鋼(gang)在鹽酸(suan)(suan)溶液(ye)中的(de)(de)腐蝕速度,見表(biao)3-6。
表3-6 幾種常用不(bu)銹鋼(gang)在鹽酸溶液中腐(fu)蝕(shi)速度
4. 不銹鋼對磷酸的耐腐蝕(shi)性
不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼不(bu)(bu)(bu)(bu)但(dan)不(bu)(bu)(bu)(bu)能完(wan)全防止磷(lin)(lin)(lin)酸的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi),還會因(yin)磷(lin)(lin)(lin)酸中所含的(de)(de)(de)(de)(de)雜質(zhi),導致不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼耐(nai)腐蝕(shi)性能的(de)(de)(de)(de)(de)變化。磷(lin)(lin)(lin)酸中加劇腐蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)純物(wu)有氟化物(wu),氟硅化物(wu)以及氯化物(wu)。化學工業(ye)使用的(de)(de)(de)(de)(de)大不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼罐(guan)多數是用于儲存和運(yun)輸(作為化肥(fei)原料)磷(lin)(lin)(lin)酸的(de)(de)(de)(de)(de)。因(yin)為磷(lin)(lin)(lin)酸中所含雜質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)同,所以引起(qi)腐蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)事(shi)故類(lei)型很多。因(yin)此,在(zai)運(yun)輸磷(lin)(lin)(lin)酸過程(cheng)中使用的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼鋼種選用上,應從06Cr19Ni10(304)開始(shi),逐步選用更高級別(bie)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐蝕(shi)鋼種,直到變換成用高度耐(nai)腐蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)06Cr17Ni12Mo2(316)鋼或雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼 022Cr23Ni5Mo3(2205)等。有關(guan)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼在(zai)磷(lin)(lin)(lin)酸溶液(ye)中的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)速度,見表3-7。
表3-7 幾(ji)種不銹鋼在磷酸(suan)溶液中腐蝕(shi)速度
5. 對堿(jian)的耐腐蝕性(xing)
最(zui)具有代表性(xing)的堿是(shi)氫氧化(hua)鈉。不銹(xiu)鋼對氫氧化(hua)鈉的耐腐蝕性(xing)尚可。
不銹鋼的鈍化薄膜是由鉻(Cr)形成的,但在氫氧化鈉溶液中,不銹鋼表面鈍化以后,電位提高,CrO2-4有選擇性地溶解,就耐堿性而言,鉻(Cr)不是令人滿意的元素。在氫氧化鈉溶液中、鐵素體型(Cr型)不銹鋼還不如普通鋼的耐腐蝕性強。奧氏體型不銹鋼含鎳(Ni)量多時,相應地可以提高對堿的耐腐蝕性。預防氫氧化鈉溶液的腐蝕,鎳(Ni)是重要的元素。
高(gao)純高(gao)鉻(ge)鐵素體不(bu)銹鋼(gang),如(ru)022Cr27Mo、008Cr30Mo2,具有優異的耐(nai)NaOH腐(fu)蝕性能(neng),含Cr大于26%的高(gao)鉻(ge)鐵素體不(bu)銹鋼(gang)耐(nai)NaOH腐(fu)蝕性能(neng),甚至優于純鎳(nie)。
6. 海水腐蝕
海水的鹽分濃度依海域的不同多少有些變化,遠洋中鹽分為3.2%~3.6%,當鹽分在3.43%時,其冰點為-1.9℃,其密度在17.5℃時為1.062g/cm3,電阻為19~20Ω,海水氧濃度通常為(5~10)x10-6,pH值為8.1~8.3。
不銹鋼在海水中的均勻腐蝕量(整體腐蝕量)與鋼種沒有太大關系,但是容易發生間隙腐蝕或孔腐蝕。對于這種局部腐蝕依鋼種不同其腐蝕程度也各異,要注意避免造成重大事故。發生縫隙腐蝕或孔腐蝕的原因是海水中含有氯離子(Cl-)和溶存氧。在間隙部位,海水中的氯離子濃度高而且pH值低,則發生縫隙腐蝕。
發生點腐蝕的原因是當海水中的氯離子(Cl-)濃度達到某種程度以上時,在鈍化薄膜的缺陷部分和構成薄膜的氧進行置換而被化學性地吸附,進而成為金屬的氯絡離子而溶解。從陽極溶解開始,由于溶存氧的存在而促進陰極反應,孔腐蝕就會急劇地進展。在港灣停船時,震蕩的海水飛濺在船體上,由于浸泡和干燥反復進行,則會因為海水中的氯離子(Cl-)濃度提高而發生劇烈的孔腐蝕。近年來,有的船體包覆了超級不銹鋼(如超低碳20Cr-18Ni-6Mo和超低碳22Cr-25Ni-6Mo),有的采取涂覆和犧牲陽極防腐處理技術。
就(jiu)腐蝕而言(yan),海水(shui)(shui)(shui)和淡(dan)水(shui)(shui)(shui)比較(jiao)起來,海水(shui)(shui)(shui)的電池作(zuo)用顯著地增大。在海水(shui)(shui)(shui)中,自然電位排列如圖3-1所示。在海水(shui)(shui)(shui)中使用金屬時的注意(yi)事項如下:
①. 在結構(gou)上盡可能地使用(yong)一種金屬;
②. 如果使用(yong)一(yi)種金屬不可以時(shi),在主要零部件(jian)上(shang),要選取在電(dian)位(wei)上(shang)“貴”的金屬材料;
③. 預(yu)計普通金屬方面的腐(fu)蝕(shi)量(liang),在設計時,預(yu)先考(kao)慮其腐(fu)蝕(shi)余(yu)量(liang);
④. 在易(yi)被(bei)腐蝕的(de)普通(tong)金屬表(biao)面上(shang)進行涂裝或(huo)包覆。