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。
化學(xue)腐蝕是指在介質中直接(jie)(jie)發生的化學(xue)作用,即金(jin)屬同介質中的離子(zi)直接(jie)(jie)交(jiao)(jiao)換(huan)電(dian)(dian)荷。鈍化防護薄膜之(zhi)所以能阻止(zhi)金(jin)屬再(zai)受腐蝕,其(qi)重要(yao)的一個(ge)方面是阻礙其(qi)離子(zi)交(jiao)(jiao)換(huan)和(he)電(dian)(dian)荷交(jiao)(jiao)換(huan)的速度。
電(dian)化(hua)學(xue)腐(fu)蝕(shi)是金(jin)(jin)屬(shu)在電(dian)介質中(zhong),由于電(dian)極反(fan)應而發生(sheng)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)。在許(xu)多(duo)電(dian)化(hua)學(xue)腐(fu)蝕(shi)過程中(zhong),有一種(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)與(yu)另一種(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)共同參(can)與(yu),或者金(jin)(jin)屬(shu)內部各不同相(xiang)的(de)(de)組成物(wu)共同參(can)與(yu),即形成所謂(wei)的(de)(de)電(dian)偶腐(fu)蝕(shi)。此種(zhong)情況下,一種(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)構成陽極受腐(fu)蝕(shi)而發生(sheng)溶(rong)解;另一種(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)構成陰極而發生(sheng)還原反(fan)應,工(gong)程中(zhong)的(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)腐(fu)蝕(shi),絕大多(duo)數屬(shu)于電(dian)化(hua)學(xue)腐(fu)蝕(shi)。
不銹鋼的主要腐蝕形式有均勻(yun)腐蝕(表面腐蝕)和局部(bu)腐蝕,局部腐蝕又分為點(dian)腐蝕、縫(feng)隙腐蝕、晶間腐蝕和應力腐蝕(shi)等。據分析不銹鋼的腐蝕破壞,90%以上為局部腐蝕造成的。
1. 均勻腐蝕
均勻腐蝕(shi)是指接(jie)觸(chu)腐蝕(shi)介質的金(jin)屬(shu)表面(mian)全(quan)部產生腐蝕(shi)的現象。均勻腐蝕(shi)使(shi)金(jin)屬(shu)截面(mian)不斷(duan)減(jian)少,對于被腐蝕(shi)的受力零件而言,會(hui)使(shi)其承受的真實應(ying)力逐漸增加,最終達到材料(liao)的斷(duan)裂(lie)強(qiang)度而發生斷(duan)裂(lie)。
評定均(jun)勻腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)方法是在試驗條件下,測(ce)出單位面積上(shang)經一定時(shi)間腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)以(yi)后所損失(shi)的(de)質量[g/(㎡·年)],即腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率,若以(yi)被腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)深度(mm/年)計(ji),則更便(bian)于計(ji)算設備的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)壽命(ming)。表1-12 為耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性分級。

2. 點(dian)腐蝕
點(dian)腐蝕(shi)(shi)是指在金屬材料表(biao)面(mian)大部(bu)分(fen)不腐蝕(shi)(shi)或(huo)腐蝕(shi)(shi)輕微,而(er)分(fen)散發生高度的局部(bu)腐蝕(shi)(shi),常見蝕(shi)(shi)點(dian)的尺寸小于(yu)1.0mm,深度往(wang)往(wang)大于(yu)表(biao)面(mian)孔(kong)徑,輕者為(wei)較淺的腐蝕(shi)(shi)坑,嚴重的點(dian)腐蝕(shi)(shi)會形成穿孔(kong)。
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(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)(zhong)加入鉬、錳(meng)、硅、釩(fan)或稀(xi)土合金元素(su),降低鋼中(zhong)(zhong)碳(tan)的(de)含(han)量(liang)(liang),提高(gao)鉻、鎳含(han)量(liang)(liang)均能有效地提高(gao)抗點(dian)蝕(shi)能力。現有的(de)超低碳(tan)高(gao)鉻鎳含(han)鉬的(de)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼和超高(gao)純低碳(tan)低氮含(han)鉬的(de)高(gao)鉻鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼均有較高(gao)的(de)耐點(dian)腐蝕(shi)性能。
3. 縫隙腐(fu)蝕
縫隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)是(shi)指由于金屬表(biao)面或(huo)非金屬表(biao)面形成狹(xia)(xia)縫或(huo)間隙(xi)(xi),在(zai)狹(xia)(xia)縫內或(huo)近旁發生(sheng)的局部(bu)腐(fu)蝕(shi)。縫隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)為斑點狀或(huo)潰瘍形狀的宏觀腐(fu)蝕(shi)坑。縫隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)主要(yao)是(shi)介質的電化學不均(jun)勻(yun)性引起的。
縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)常發生在墊(dian)圈、鉚接(jie)(jie)(jie)(jie)、螺釘連接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)接(jie)(jie)(jie)(jie)縫(feng)處,搭接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)焊接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭、閥座、堆積的(de)(de)金屬片(pian)間(jian)等處。由于(yu)連接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)縫(feng)隙處被(bei)腐(fu)蝕(shi)產物覆蓋以(yi)及介(jie)(jie)質擴散受到限制等原(yuan)因(yin),導(dao)致該處的(de)(de)介(jie)(jie)質成(cheng)(cheng)分(fen)和濃度(du)與整體相比有很大差別,形成(cheng)(cheng)“閉塞電池腐(fu)蝕(shi)”作用。
部分奧氏體型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)、鐵素(su)體型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和馬氏體型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在(zai)海水中均有不(bu)同程度的(de)縫隙腐蝕傾向。在(zai)鋼(gang)中適當(dang)地增加鉻(ge)、鉬含量,可(ke)以改善抗縫隙腐蝕能力(li)。
4. 晶間腐(fu)蝕
沿著(zhu)或緊(jin)挨著(zhu)金(jin)屬晶(jing)界產生的腐蝕,稱之為晶(jing)間腐蝕。
晶(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是(shi)一(yi)(yi)(yi)種有選擇(ze)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)破(po)壞,它與一(yi)(yi)(yi)般選擇(ze)性(xing)(xing)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)不(bu)同之處在于,腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)局(ju)部(bu)性(xing)(xing)是(shi)顯微尺度(du)的(de)(de)(de),而宏觀上不(bu)一(yi)(yi)(yi)定是(shi)局(ju)部(bu)的(de)(de)(de)。這種類型的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)發(fa)生(sheng)以后,有時從外(wai)觀上不(bu)易被(bei)察覺,但(dan)晶(jing)界(jie)區因腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)已遭到破(po)壞,晶(jing)粒間的(de)(de)(de)結合強度(du)幾乎完全喪失。腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)深(shen)度(du)較(jiao)大(da)者可(ke)失去(qu)金(jin)屬聲,構(gou)件有效(xiao)承(cheng)載截面(mian)大(da)減而導致過載斷(duan)裂。受腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)嚴(yan)重的(de)(de)(de)金(jin)屬甚至(zhi)成為(wei)粉末,從構(gou)件上脫落下來。這是(shi)一(yi)(yi)(yi)種危害性(xing)(xing)很大(da)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)破(po)壞。
奧氏(shi)體(ti)(ti)型不(bu)(bu)銹鋼會發生(sheng)晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)是(shi)由于這類鋼加(jia)熱到600~800℃溫(wen)度區(qu)(qu)間會發生(sheng)敏(min)(min)化,其(qi)機(ji)理是(shi)過(guo)飽(bao)和(he)固溶的(de)(de)(de)碳向(xiang)晶(jing)(jing)粒邊界擴散,與晶(jing)(jing)界附近(jin)的(de)(de)(de)鉻結(jie)合形成(cheng)鉻的(de)(de)(de)碳化物(CrFe)23C6并在(zai)晶(jing)(jing)界沉(chen)淀析(xi)出;由于碳比鉻的(de)(de)(de)擴散快得(de)多,鉻來不(bu)(bu)及從晶(jing)(jing)內(nei)補充到晶(jing)(jing)界附近(jin),因(yin)而晶(jing)(jing)界區(qu)(qu)貧鉻而形成(cheng)晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)。在(zai)某(mou)些超低碳含(han)鉬奧氏(shi)體(ti)(ti)型不(bu)(bu)銹鋼中,在(zai)敏(min)(min)化溫(wen)度區(qu)(qu)間的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)界析(xi)出鉻含(han)量很高(gao)的(de)(de)(de)σ相,其(qi)鄰近(jin)區(qu)(qu)也(ye)會貧鉻,貧鉻的(de)(de)(de)金(jin)屬在(zai)腐(fu)(fu)蝕(shi)介質作(zuo)用(yong)下,首先被(bei)腐(fu)(fu)蝕(shi)溶解。這些都是(shi)金(jin)屬出現晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)原因(yin)。鐵素體(ti)(ti)型不(bu)(bu)銹鋼也(ye)有形成(cheng)晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)傾向(xiang)。
5. 應力腐蝕
應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)是指金屬在某種(zhong)特(te)(te)定(ding)(ding)環(huan)(huan)境與相(xiang)應(ying)(ying)(ying)水(shui)(shui)平(ping)(ping)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(拉應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li))的(de)共同作(zuo)用下(xia)(xia),以裂紋擴(kuo)展方式發生的(de)與腐蝕(shi)有(you)(you)關的(de)斷裂。特(te)(te)定(ding)(ding)環(huan)(huan)境下(xia)(xia)無應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)或應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)水(shui)(shui)平(ping)(ping)太低,不會引起應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)。同樣(yang)的(de),有(you)(you)相(xiang)當水(shui)(shui)平(ping)(ping)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)而無特(te)(te)定(ding)(ding)環(huan)(huan)境也不會發生應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)。所謂特(te)(te)定(ding)(ding)環(huan)(huan)境,是指只(zhi)有(you)(you)當介質(zhi)的(de)成分和濃度范圍適當時,才能導(dao)致某種(zhong)相(xiang)應(ying)(ying)(ying)金屬的(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)。
不(bu)銹鋼焊(han)接構件應(ying)力腐蝕(shi)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie),斷(duan)(duan)(duan)口呈脆性斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)特征。常在未(wei)發現的(de)情況下發生斷(duan)(duan)(duan)裂(lie),而(er)且是瞬間斷(duan)(duan)(duan)裂(lie),往(wang)往(wang)造成災(zai)難(nan)性事(shi)故,其危害性極大(da),因此,不(bu)銹鋼焊(han)接構件應(ying)力腐蝕(shi)問題應(ying)當引起高度重視(shi)。

