耐蝕性是指給定的腐蝕體系內,環境引起金屬腐蝕的能力。不銹鋼的耐腐蝕性能一般隨鉻含量的增加而提高。其基本原理是,當鋼中有足夠的鉻時,在鋼的表面形成非常薄且致密的氧化膜,它可以防止進一步的氧化或腐蝕。氧化性的環境可以強化這種膜,而還原性環境則必然破壞這種膜,造成鋼的腐蝕。金屬腐蝕是金屬在介質作用下逐漸破壞的過程。在同一介質中,不同不銹鋼的銹蝕速度不同;而同一不銹鋼在不同腐蝕性介質中,銹蝕情況也不一樣。金屬的腐蝕,按腐蝕機理分為化學腐蝕與電化學腐蝕。
化(hua)(hua)學腐蝕是(shi)指在(zai)介質中直(zhi)接(jie)發(fa)生的化(hua)(hua)學作用,即金(jin)屬同介質中的離子直(zhi)接(jie)交換電荷(he)。鈍化(hua)(hua)防護薄(bo)膜之所以能阻(zu)止金(jin)屬再受腐蝕,其重要的一個(ge)方面是(shi)阻(zu)礙其離子交換和電荷(he)交換的速(su)度。
電(dian)化(hua)(hua)學腐(fu)(fu)(fu)蝕是金(jin)屬(shu)(shu)(shu)在(zai)電(dian)介質中,由(you)于電(dian)極反(fan)應而發生的腐(fu)(fu)(fu)蝕。在(zai)許多電(dian)化(hua)(hua)學腐(fu)(fu)(fu)蝕過程中,有一種(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)與(yu)另(ling)一種(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)共同(tong)參與(yu),或者金(jin)屬(shu)(shu)(shu)內(nei)部各(ge)不(bu)同(tong)相的組成物共同(tong)參與(yu),即(ji)形成所謂的電(dian)偶腐(fu)(fu)(fu)蝕。此種(zhong)(zhong)情況下(xia),一種(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)構(gou)成陽極受腐(fu)(fu)(fu)蝕而發生溶解;另(ling)一種(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)構(gou)成陰極而發生還原(yuan)反(fan)應,工程中的金(jin)屬(shu)(shu)(shu)腐(fu)(fu)(fu)蝕,絕大多數屬(shu)(shu)(shu)于電(dian)化(hua)(hua)學腐(fu)(fu)(fu)蝕。
不銹鋼的主要腐蝕形式有均(jun)勻腐(fu)蝕(shi)(表面腐蝕)和局部(bu)腐蝕,局部腐蝕又分為點腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕和應力腐蝕等。據分析不銹鋼的腐蝕破壞,90%以上為局部腐蝕造成的。
1. 均勻(yun)腐(fu)蝕
均勻(yun)腐蝕是指(zhi)接(jie)觸腐蝕介質的(de)金(jin)(jin)屬表面(mian)全部(bu)產生腐蝕的(de)現象(xiang)。均勻(yun)腐蝕使(shi)(shi)金(jin)(jin)屬截(jie)面(mian)不斷(duan)減(jian)少,對于(yu)被腐蝕的(de)受力(li)零件而言,會使(shi)(shi)其承受的(de)真實應力(li)逐(zhu)漸增(zeng)加,最終達到材料的(de)斷(duan)裂(lie)強度(du)而發(fa)生斷(duan)裂(lie)。
評定均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)方法(fa)是(shi)在試(shi)驗條(tiao)件(jian)下(xia),測出(chu)單位(wei)面積上經一定時間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)以后所損失(shi)的(de)(de)質量(liang)[g/(㎡·年)],即腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率,若以被(bei)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)深度(mm/年)計(ji),則(ze)更便于計(ji)算設(she)備的(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)壽命。表1-12 為耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性分級。

2. 點腐蝕
點腐(fu)蝕(shi)(shi)是指在金屬(shu)材料表(biao)面(mian)大(da)(da)部分(fen)不腐(fu)蝕(shi)(shi)或(huo)腐(fu)蝕(shi)(shi)輕(qing)微,而分(fen)散(san)發(fa)生高度的(de)(de)局部腐(fu)蝕(shi)(shi),常見蝕(shi)(shi)點的(de)(de)尺寸小于1.0mm,深度往往大(da)(da)于表(biao)面(mian)孔徑,輕(qing)者為較(jiao)淺的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)坑,嚴重(zhong)的(de)(de)點腐(fu)蝕(shi)(shi)會形成穿孔。
點腐蝕是不銹鋼常見的腐蝕破壞類型之一。它是在介質作用下,由于表面有一些缺欠,如夾雜物、貧鉻區、晶界、位錯在表面暴露出來,使鈍化膜在這些地方被破壞,接觸腐蝕介質后形成腐蝕坑,然后從外向內發展,從而遭到嚴重的陽極腐蝕。點腐蝕屬于局部腐蝕,不銹鋼在含有氯離子(Cl-)的介質中,最易引起點腐蝕。
在不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)加入鉬、錳、硅、釩或(huo)稀土合金元(yuan)素,降低鋼(gang)中(zhong)(zhong)碳的(de)含量,提高(gao)(gao)鉻(ge)、鎳含量均能有(you)(you)效地(di)提高(gao)(gao)抗點(dian)蝕能力。現有(you)(you)的(de)超低碳高(gao)(gao)鉻(ge)鎳含鉬的(de)奧氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和超高(gao)(gao)純(chun)低碳低氮含鉬的(de)高(gao)(gao)鉻(ge)鐵素體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)均有(you)(you)較高(gao)(gao)的(de)耐點(dian)腐蝕性能。
3. 縫(feng)隙腐蝕
縫(feng)隙腐(fu)蝕是指由于金屬表面(mian)或(huo)(huo)非(fei)金屬表面(mian)形成狹縫(feng)或(huo)(huo)間隙,在狹縫(feng)內或(huo)(huo)近旁發生的局部腐(fu)蝕。縫(feng)隙腐(fu)蝕為斑點狀或(huo)(huo)潰瘍形狀的宏(hong)觀腐(fu)蝕坑。縫(feng)隙腐(fu)蝕主要是介質(zhi)的電化學(xue)不均勻性(xing)引起的。
縫(feng)隙腐蝕常(chang)發生在墊圈、鉚接(jie)(jie)(jie)(jie)、螺(luo)釘連(lian)接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)接(jie)(jie)(jie)(jie)縫(feng)處(chu)(chu),搭接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)焊接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭、閥座、堆積(ji)的(de)(de)(de)金屬片間等(deng)處(chu)(chu)。由于連(lian)接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)縫(feng)隙處(chu)(chu)被腐蝕產物覆蓋以及(ji)介質擴散受到限(xian)制等(deng)原因,導致該(gai)處(chu)(chu)的(de)(de)(de)介質成分和濃度與整體(ti)相比有很大(da)差別(bie),形(xing)成“閉(bi)塞電池(chi)腐蝕”作用。
部分(fen)奧氏(shi)體型(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)、鐵素體型(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)和(he)馬氏(shi)體型(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)在海(hai)水中均(jun)有不(bu)同程度的(de)縫隙腐(fu)蝕(shi)傾向。在鋼(gang)(gang)中適(shi)當地增加鉻、鉬含(han)量(liang),可以改善抗縫隙腐(fu)蝕(shi)能力(li)。
4. 晶(jing)間腐蝕
沿(yan)著或緊(jin)挨著金(jin)屬晶(jing)界產生的腐(fu)蝕,稱之為晶(jing)間腐(fu)蝕。
晶(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)一(yi)(yi)種(zhong)有(you)選(xuan)擇(ze)性的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)破(po)壞,它與一(yi)(yi)般選(xuan)擇(ze)性腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)不同之處在于,腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)局(ju)部性是(shi)顯微尺度(du)(du)的(de)(de)(de),而(er)宏觀(guan)(guan)上不一(yi)(yi)定(ding)是(shi)局(ju)部的(de)(de)(de)。這種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)發生(sheng)以(yi)后(hou),有(you)時(shi)從外觀(guan)(guan)上不易(yi)被(bei)察覺,但晶(jing)界區因(yin)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)已遭到破(po)壞,晶(jing)粒間的(de)(de)(de)結合強(qiang)度(du)(du)幾(ji)乎完(wan)全喪(sang)失(shi)。腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)深度(du)(du)較(jiao)大者可失(shi)去金屬(shu)聲,構件有(you)效承載截面大減而(er)導致過(guo)載斷裂(lie)。受(shou)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)嚴重的(de)(de)(de)金屬(shu)甚至成為粉(fen)末,從構件上脫落下來。這是(shi)一(yi)(yi)種(zhong)危害性很大的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)破(po)壞。
奧氏體型不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)會發生晶間腐蝕(shi)是由于這類鋼(gang)加熱到(dao)600~800℃溫(wen)度區間會發生敏化(hua)(hua),其機理是過飽(bao)和(he)固溶(rong)的(de)(de)碳(tan)向晶粒邊(bian)界(jie)(jie)擴散(san)(san),與晶界(jie)(jie)附近的(de)(de)鉻(ge)結(jie)合形成鉻(ge)的(de)(de)碳(tan)化(hua)(hua)物(CrFe)23C6并(bing)在(zai)晶界(jie)(jie)沉淀析(xi)出;由于碳(tan)比鉻(ge)的(de)(de)擴散(san)(san)快得多,鉻(ge)來不(bu)(bu)(bu)及(ji)從晶內補充到(dao)晶界(jie)(jie)附近,因而晶界(jie)(jie)區貧鉻(ge)而形成晶間腐蝕(shi)。在(zai)某些超低碳(tan)含(han)(han)鉬奧氏體型不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中,在(zai)敏化(hua)(hua)溫(wen)度區間的(de)(de)晶界(jie)(jie)析(xi)出鉻(ge)含(han)(han)量很(hen)高的(de)(de)σ相,其鄰(lin)近區也會貧鉻(ge),貧鉻(ge)的(de)(de)金(jin)屬在(zai)腐蝕(shi)介質作用下,首先被腐蝕(shi)溶(rong)解。這些都是金(jin)屬出現晶間腐蝕(shi)的(de)(de)原因。鐵(tie)素體型不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)也有形成晶間腐蝕(shi)的(de)(de)傾向。
5. 應力腐蝕
應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐蝕是(shi)(shi)指(zhi)金屬在某種(zhong)(zhong)特定(ding)環(huan)境(jing)與相(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)水平應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(拉應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li))的(de)(de)共同作用下,以裂紋擴展方(fang)式發生的(de)(de)與腐蝕有(you)關的(de)(de)斷裂。特定(ding)環(huan)境(jing)下無(wu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)或應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)水平太(tai)低(di),不會(hui)引起應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐蝕。同樣的(de)(de),有(you)相(xiang)當水平應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)而無(wu)特定(ding)環(huan)境(jing)也不會(hui)發生應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐蝕。所謂特定(ding)環(huan)境(jing),是(shi)(shi)指(zhi)只有(you)當介質的(de)(de)成分和(he)濃度范圍適當時,才能導致(zhi)某種(zhong)(zhong)相(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)金屬的(de)(de)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐蝕。
不銹鋼(gang)(gang)焊接構(gou)件應(ying)力腐蝕斷(duan)裂(lie),斷(duan)口呈脆性(xing)(xing)斷(duan)裂(lie)特征。常(chang)在未發現的情況下(xia)發生斷(duan)裂(lie),而且是瞬間(jian)斷(duan)裂(lie),往往造成災難性(xing)(xing)事故,其(qi)危害性(xing)(xing)極(ji)大,因此,不銹鋼(gang)(gang)焊接構(gou)件應(ying)力腐蝕問題應(ying)當引起(qi)高度重視。

