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)學腐蝕是指在介質中直接發生的(de)(de)化(hua)學作用,即金屬(shu)同介質中的(de)(de)離(li)子直接交(jiao)換(huan)電荷。鈍化(hua)防(fang)護薄膜(mo)之所(suo)以能阻(zu)止金屬(shu)再(zai)受腐蝕,其(qi)重要的(de)(de)一個方面(mian)是阻(zu)礙其(qi)離(li)子交(jiao)換(huan)和電荷交(jiao)換(huan)的(de)(de)速度(du)。


  電(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕是金(jin)(jin)屬(shu)(shu)在(zai)電(dian)(dian)介質中(zhong),由于電(dian)(dian)極反(fan)(fan)應(ying)而發生的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕。在(zai)許多電(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕過程(cheng)中(zhong),有一(yi)種(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)與另一(yi)種(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)共(gong)同(tong)參與,或(huo)者金(jin)(jin)屬(shu)(shu)內部各不同(tong)相的(de)組成(cheng)物共(gong)同(tong)參與,即形成(cheng)所謂的(de)電(dian)(dian)偶腐(fu)(fu)(fu)蝕。此(ci)種(zhong)情(qing)況下,一(yi)種(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)構成(cheng)陽極受腐(fu)(fu)(fu)蝕而發生溶解(jie);另一(yi)種(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)構成(cheng)陰極而發生還(huan)原(yuan)反(fan)(fan)應(ying),工程(cheng)中(zhong)的(de)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)腐(fu)(fu)(fu)蝕,絕大多數屬(shu)(shu)于電(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕。


  不銹鋼的主要腐蝕形式有均勻腐蝕(表面腐蝕)和局部腐(fu)蝕,局部腐蝕又分為點腐蝕縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)晶間腐蝕應力腐蝕等。據分析不銹鋼的腐蝕破壞,90%以上為局部腐蝕造成的。



1. 均勻腐蝕


  均勻腐蝕(shi)(shi)是(shi)指接觸腐蝕(shi)(shi)介質的(de)金屬(shu)表面全部(bu)產生(sheng)腐蝕(shi)(shi)的(de)現象。均勻腐蝕(shi)(shi)使金屬(shu)截面不斷(duan)(duan)減(jian)少(shao),對于被腐蝕(shi)(shi)的(de)受力零件而(er)言,會使其承受的(de)真實應力逐漸增加,最(zui)終(zhong)達到材料的(de)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)強度而(er)發生(sheng)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)。


  評定(ding)均勻腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)方法(fa)是(shi)在試驗條(tiao)件下,測(ce)出單位面積(ji)上經一定(ding)時間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)以(yi)后(hou)所損失的(de)質量[g/(㎡·年(nian)(nian))],即腐(fu)蝕(shi)(shi)速率,若(ruo)以(yi)被腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)深度(mm/年(nian)(nian))計,則更便于(yu)計算(suan)設備的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)壽命。表(biao)1-12 為耐(nai)蝕(shi)(shi)性分級。


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2. 點腐蝕


  點腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)是指在金屬材料(liao)表面(mian)大部分不腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)或腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)輕微,而分散(san)發生高度的(de)局部腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi),常見蝕(shi)點的(de)尺寸小(xiao)于(yu)1.0mm,深度往(wang)往(wang)大于(yu)表面(mian)孔徑,輕者為較淺的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)坑(keng),嚴重的(de)點腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)會形成(cheng)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(bu)(bu)銹(xiu)鋼中加入(ru)鉬、錳、硅、釩(fan)或稀土合金元素,降低(di)鋼中碳的含(han)量,提高(gao)鉻、鎳含(han)量均(jun)能(neng)有(you)(you)效地(di)提高(gao)抗(kang)點蝕能(neng)力。現有(you)(you)的超低(di)碳高(gao)鉻鎳含(han)鉬的奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼和(he)超高(gao)純低(di)碳低(di)氮含(han)鉬的高(gao)鉻鐵素體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼均(jun)有(you)(you)較高(gao)的耐點腐蝕性(xing)能(neng)。



3. 縫隙腐蝕


  縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是指(zhi)由于金(jin)屬(shu)表(biao)面或非金(jin)屬(shu)表(biao)面形成(cheng)狹縫(feng)或間隙(xi),在狹縫(feng)內或近(jin)旁發生(sheng)的(de)局部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)為斑點狀或潰瘍形狀的(de)宏觀腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)坑。縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)主要是介質(zhi)的(de)電化學不(bu)均勻性引起的(de)。


  縫(feng)隙(xi)(xi)腐蝕(shi)常(chang)發生在墊圈、鉚接(jie)、螺(luo)釘連接(jie)的接(jie)縫(feng)處(chu)(chu),搭接(jie)的焊(han)接(jie)接(jie)頭、閥座、堆積(ji)的金屬(shu)片(pian)間等處(chu)(chu)。由于連接(jie)的縫(feng)隙(xi)(xi)處(chu)(chu)被腐蝕(shi)產物(wu)覆蓋以及(ji)介質擴散受(shou)到限制等原因,導致該(gai)處(chu)(chu)的介質成分和(he)濃度與(yu)整體相比有很大差(cha)別,形(xing)成“閉(bi)塞電池腐蝕(shi)”作用。


  部分奧氏體型不(bu)銹鋼(gang)、鐵素(su)體型不(bu)銹鋼(gang)和馬氏體型不(bu)銹鋼(gang)在海水中均有不(bu)同(tong)程度的(de)縫隙腐(fu)蝕(shi)傾(qing)向。在鋼(gang)中適當地增加(jia)鉻、鉬含量(liang),可以改善抗縫隙腐(fu)蝕(shi)能(neng)力。



4. 晶間(jian)腐蝕(shi)


  沿著或(huo)緊挨(ai)著金屬晶界產生的(de)腐蝕,稱之(zhi)為晶間腐蝕。


  晶(jing)間腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕是(shi)一種有選(xuan)(xuan)擇性(xing)的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕破壞(huai)(huai)(huai),它與一般選(xuan)(xuan)擇性(xing)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕的(de)不(bu)同之處(chu)在(zai)于,腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕的(de)局(ju)部(bu)(bu)性(xing)是(shi)顯微尺度(du)的(de),而(er)宏觀(guan)上(shang)不(bu)一定是(shi)局(ju)部(bu)(bu)的(de)。這(zhe)種類型的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕發(fa)生(sheng)以后,有時從外觀(guan)上(shang)不(bu)易被(bei)察覺,但(dan)晶(jing)界(jie)區因腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕已遭到破壞(huai)(huai)(huai),晶(jing)粒間的(de)結合強度(du)幾乎完全(quan)喪失。腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕深度(du)較(jiao)大者可失去金(jin)屬聲,構件有效承載(zai)截面大減而(er)導致過載(zai)斷(duan)裂。受腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕嚴(yan)重(zhong)的(de)金(jin)屬甚至成為(wei)粉末,從構件上(shang)脫(tuo)落下來。這(zhe)是(shi)一種危害(hai)性(xing)很大的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕破壞(huai)(huai)(huai)。


  奧氏體型(xing)不(bu)銹鋼會(hui)發生(sheng)晶(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)是由于(yu)這類(lei)鋼加熱到600~800℃溫(wen)度區間(jian)會(hui)發生(sheng)敏化,其機理(li)是過飽和(he)固溶的(de)(de)碳向(xiang)晶(jing)(jing)(jing)粒邊界擴散,與晶(jing)(jing)(jing)界附近的(de)(de)鉻結合形(xing)成(cheng)鉻的(de)(de)碳化物(CrFe)23C6并在晶(jing)(jing)(jing)界沉(chen)淀析(xi)出;由于(yu)碳比鉻的(de)(de)擴散快得多,鉻來不(bu)及從晶(jing)(jing)(jing)內補充到晶(jing)(jing)(jing)界附近,因而(er)晶(jing)(jing)(jing)界區貧鉻而(er)形(xing)成(cheng)晶(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)。在某些超低碳含鉬奧氏體型(xing)不(bu)銹鋼中(zhong),在敏化溫(wen)度區間(jian)的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)界析(xi)出鉻含量很高(gao)的(de)(de)σ相,其鄰(lin)近區也會(hui)貧鉻,貧鉻的(de)(de)金屬在腐(fu)蝕(shi)介(jie)質作用(yong)下,首(shou)先被(bei)腐(fu)蝕(shi)溶解。這些都是金屬出現(xian)晶(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)原(yuan)因。鐵素體型(xing)不(bu)銹鋼也有形(xing)成(cheng)晶(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)傾向(xiang)。



5. 應力腐(fu)蝕


  應(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)是(shi)指(zhi)金屬在(zai)某種特(te)定(ding)環(huan)(huan)境與(yu)相應(ying)(ying)水(shui)平(ping)應(ying)(ying)力(li)(li)(拉(la)應(ying)(ying)力(li)(li))的共同作(zuo)用下,以裂紋擴展方式發生的與(yu)腐(fu)蝕(shi)有(you)關(guan)的斷裂。特(te)定(ding)環(huan)(huan)境下無應(ying)(ying)力(li)(li)或應(ying)(ying)力(li)(li)水(shui)平(ping)太低(di),不會引起應(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)。同樣的,有(you)相當(dang)水(shui)平(ping)應(ying)(ying)力(li)(li)而無特(te)定(ding)環(huan)(huan)境也不會發生應(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)。所謂特(te)定(ding)環(huan)(huan)境,是(shi)指(zhi)只有(you)當(dang)介質的成分和濃(nong)度(du)范圍適當(dang)時,才能導致某種相應(ying)(ying)金屬的應(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)。


  不(bu)銹鋼焊接構件(jian)應力(li)腐蝕斷(duan)(duan)裂(lie)(lie),斷(duan)(duan)口(kou)呈(cheng)脆性斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)特征。常在未(wei)發(fa)現的情況下發(fa)生斷(duan)(duan)裂(lie)(lie),而(er)且是(shi)瞬間斷(duan)(duan)裂(lie)(lie),往往造成(cheng)災(zai)難性事故,其(qi)危害(hai)性極大,因此(ci),不(bu)銹鋼焊接構件(jian)應力(li)腐蝕問題應當引起高(gao)度重視。





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