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(gang)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)學(xue)腐(fu)(fu)蝕是指(zhi)在介質中直接發生的(de)(de)化(hua)學(xue)作用,即金屬(shu)同介質中的(de)(de)離(li)子直接交(jiao)換電荷。鈍化(hua)防(fang)護(hu)薄膜之所以能(neng)阻止金屬(shu)再受腐(fu)(fu)蝕,其(qi)重要的(de)(de)一個方(fang)面是阻礙其(qi)離(li)子交(jiao)換和電荷交(jiao)換的(de)(de)速度。
電化學腐(fu)蝕(shi)(shi)是金屬(shu)(shu)在電介(jie)質中(zhong),由(you)于電極反應(ying)而發(fa)(fa)生(sheng)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)。在許多電化學腐(fu)蝕(shi)(shi)過程中(zhong),有一(yi)種金屬(shu)(shu)與(yu)另一(yi)種金屬(shu)(shu)共同參與(yu),或者金屬(shu)(shu)內部各不同相的(de)組(zu)成(cheng)(cheng)物共同參與(yu),即形(xing)成(cheng)(cheng)所謂的(de)電偶腐(fu)蝕(shi)(shi)。此種情況(kuang)下,一(yi)種金屬(shu)(shu)構成(cheng)(cheng)陽(yang)極受腐(fu)蝕(shi)(shi)而發(fa)(fa)生(sheng)溶解;另一(yi)種金屬(shu)(shu)構成(cheng)(cheng)陰極而發(fa)(fa)生(sheng)還原(yuan)反應(ying),工程中(zhong)的(de)金屬(shu)(shu)腐(fu)蝕(shi)(shi),絕大(da)多數屬(shu)(shu)于電化學腐(fu)蝕(shi)(shi)。
不銹鋼的主要腐蝕形式有均勻腐蝕(表面腐蝕)和局部腐蝕(shi),局部腐蝕又分為點(dian)腐蝕、縫隙(xi)腐(fu)蝕、晶間(jian)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(jun)勻腐蝕
均勻腐蝕(shi)是指接觸腐蝕(shi)介質(zhi)的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)表面(mian)全部產生腐蝕(shi)的(de)(de)(de)現(xian)象。均勻腐蝕(shi)使(shi)金(jin)屬(shu)截面(mian)不斷(duan)減(jian)少(shao),對于被(bei)腐蝕(shi)的(de)(de)(de)受(shou)力(li)零件而言,會使(shi)其承受(shou)的(de)(de)(de)真實應力(li)逐漸增(zeng)加,最終達到材(cai)料的(de)(de)(de)斷(duan)裂強(qiang)度而發生斷(duan)裂。
評(ping)定均勻腐蝕(shi)的方法是(shi)在(zai)試驗條件下(xia),測出單位(wei)面積上經一定時間腐蝕(shi)以后所損失(shi)的質量[g/(㎡·年(nian)(nian))],即(ji)腐蝕(shi)速(su)率,若(ruo)以被腐蝕(shi)的深度(mm/年(nian)(nian))計,則更便于計算設備的耐(nai)蝕(shi)壽命(ming)。表1-12 為耐(nai)蝕(shi)性分級。

2. 點腐蝕
點腐(fu)蝕是指在金(jin)屬材料表(biao)面大部分不腐(fu)蝕或腐(fu)蝕輕微,而分散發生高度的(de)局部腐(fu)蝕,常見(jian)蝕點的(de)尺寸小于1.0mm,深度往(wang)往(wang)大于表(biao)面孔徑,輕者為較淺的(de)腐(fu)蝕坑,嚴重(zhong)的(de)點腐(fu)蝕會形成穿孔。
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。
在不銹鋼中(zhong)(zhong)加入鉬(mu)、錳、硅、釩或稀土合金元素(su),降低(di)(di)鋼中(zhong)(zhong)碳(tan)的含(han)量,提(ti)高鉻(ge)(ge)、鎳(nie)(nie)含(han)量均(jun)能有效(xiao)地(di)提(ti)高抗點蝕(shi)能力。現有的超(chao)(chao)低(di)(di)碳(tan)高鉻(ge)(ge)鎳(nie)(nie)含(han)鉬(mu)的奧氏體不銹鋼和(he)超(chao)(chao)高純低(di)(di)碳(tan)低(di)(di)氮含(han)鉬(mu)的高鉻(ge)(ge)鐵素(su)體不銹鋼均(jun)有較(jiao)高的耐點腐蝕(shi)性能。
3. 縫隙腐(fu)蝕
縫(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕是指(zhi)由于金屬(shu)表面(mian)或(huo)非金屬(shu)表面(mian)形(xing)成(cheng)狹縫(feng)(feng)或(huo)間隙(xi),在狹縫(feng)(feng)內或(huo)近(jin)旁發(fa)生的局部腐(fu)(fu)蝕。縫(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕為(wei)斑點狀或(huo)潰瘍形(xing)狀的宏(hong)觀腐(fu)(fu)蝕坑。縫(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕主要是介(jie)質的電化學不(bu)均勻性(xing)引起的。
縫隙(xi)腐蝕(shi)(shi)常發生在墊圈、鉚(liu)接(jie)、螺釘連(lian)接(jie)的(de)(de)接(jie)縫處(chu),搭接(jie)的(de)(de)焊接(jie)接(jie)頭、閥座(zuo)、堆積(ji)的(de)(de)金屬(shu)片間等處(chu)。由于連(lian)接(jie)的(de)(de)縫隙(xi)處(chu)被腐蝕(shi)(shi)產物覆蓋(gai)以及介質擴散(san)受到(dao)限制等原因,導致該處(chu)的(de)(de)介質成分和濃(nong)度與整體相比有很大差別,形成“閉塞電池腐蝕(shi)(shi)”作用。
部分奧(ao)氏(shi)體型(xing)(xing)不(bu)銹鋼、鐵素體型(xing)(xing)不(bu)銹鋼和(he)馬(ma)氏(shi)體型(xing)(xing)不(bu)銹鋼在海水中(zhong)均有不(bu)同程度的縫(feng)隙腐蝕傾(qing)向。在鋼中(zhong)適當地增加鉻、鉬(mu)含量,可以改善抗縫(feng)隙腐蝕能力。
4. 晶間腐(fu)蝕
沿著或緊挨著金屬晶界產生的(de)腐蝕(shi)(shi),稱之為晶間腐蝕(shi)(shi)。
晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕是(shi)一(yi)種(zhong)有(you)選擇(ze)性(xing)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕破壞(huai),它與一(yi)般選擇(ze)性(xing)腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)不(bu)同之處在(zai)于,腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)局(ju)部性(xing)是(shi)顯微尺度(du)的(de)(de)(de),而宏觀上不(bu)一(yi)定是(shi)局(ju)部的(de)(de)(de)。這種(zhong)類型的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕發生以后,有(you)時從外(wai)觀上不(bu)易被(bei)察(cha)覺,但晶界區因腐(fu)(fu)蝕已遭到破壞(huai),晶粒間(jian)的(de)(de)(de)結(jie)合(he)強度(du)幾乎(hu)完全(quan)喪失。腐(fu)(fu)蝕深度(du)較大(da)者可(ke)失去金屬(shu)聲,構(gou)件有(you)效(xiao)承載截面大(da)減而導致過載斷裂。受(shou)腐(fu)(fu)蝕嚴重的(de)(de)(de)金屬(shu)甚至(zhi)成為粉末,從構(gou)件上脫落下(xia)來(lai)。這是(shi)一(yi)種(zhong)危害性(xing)很大(da)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕破壞(huai)。
奧氏(shi)體(ti)型不銹(xiu)鋼會(hui)發生晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)(shi)是(shi)(shi)由(you)于(yu)(yu)這類鋼加熱到(dao)600~800℃溫度區間(jian)會(hui)發生敏化,其機理是(shi)(shi)過飽和固溶的(de)碳向晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)邊界擴(kuo)散(san)(san),與(yu)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)界附近的(de)鉻(ge)(ge)結合(he)形(xing)(xing)成(cheng)鉻(ge)(ge)的(de)碳化物(CrFe)23C6并(bing)在(zai)(zai)(zai)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)界沉淀(dian)析出(chu)(chu);由(you)于(yu)(yu)碳比(bi)鉻(ge)(ge)的(de)擴(kuo)散(san)(san)快得多(duo),鉻(ge)(ge)來不及從晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)內補充到(dao)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)界附近,因而晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)界區貧(pin)鉻(ge)(ge)而形(xing)(xing)成(cheng)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)(shi)。在(zai)(zai)(zai)某(mou)些超低碳含鉬(mu)奧氏(shi)體(ti)型不銹(xiu)鋼中,在(zai)(zai)(zai)敏化溫度區間(jian)的(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)界析出(chu)(chu)鉻(ge)(ge)含量很(hen)高(gao)的(de)σ相(xiang),其鄰近區也會(hui)貧(pin)鉻(ge)(ge),貧(pin)鉻(ge)(ge)的(de)金(jin)屬在(zai)(zai)(zai)腐蝕(shi)(shi)介質作(zuo)用(yong)下,首先(xian)被腐蝕(shi)(shi)溶解。這些都是(shi)(shi)金(jin)屬出(chu)(chu)現晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)(shi)的(de)原因。鐵素體(ti)型不銹(xiu)鋼也有(you)形(xing)(xing)成(cheng)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)(shi)的(de)傾向。
5. 應力(li)腐(fu)蝕
應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)是指金(jin)屬(shu)在某種特(te)定(ding)(ding)(ding)(ding)環(huan)境與(yu)相(xiang)應(ying)(ying)水平應(ying)(ying)力(li)(拉應(ying)(ying)力(li))的(de)共同作用下,以裂紋擴展(zhan)方式發(fa)生的(de)與(yu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)有(you)關的(de)斷(duan)裂。特(te)定(ding)(ding)(ding)(ding)環(huan)境下無應(ying)(ying)力(li)或應(ying)(ying)力(li)水平太(tai)低,不(bu)會引起應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。同樣的(de),有(you)相(xiang)當(dang)水平應(ying)(ying)力(li)而無特(te)定(ding)(ding)(ding)(ding)環(huan)境也不(bu)會發(fa)生應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。所謂特(te)定(ding)(ding)(ding)(ding)環(huan)境,是指只有(you)當(dang)介質的(de)成(cheng)分和(he)濃度范圍適當(dang)時,才能導致某種相(xiang)應(ying)(ying)金(jin)屬(shu)的(de)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。
不銹鋼焊接(jie)構件應力(li)腐蝕斷裂,斷口呈脆(cui)性(xing)斷裂特(te)征(zheng)。常在(zai)未發(fa)現的情況(kuang)下發(fa)生(sheng)斷裂,而且(qie)是瞬間斷裂,往(wang)往(wang)造成災難性(xing)事故,其危(wei)害性(xing)極大,因此(ci),不銹鋼焊接(jie)構件應力(li)腐蝕問題應當(dang)引(yin)起高度重視。

