一、孔(kong)蝕


 孔蝕指在金屬表面上局部形成的具有一定深度的小孔或銹斑腐蝕,在許多資料上,也叫點蝕。孔蝕常常被銹層、腐蝕產物等覆蓋,因而難以發現。孔蝕一般系在特定的腐蝕介質中產生,特別是在含有Cl-(包括Br-,I-)離子的介質中產生。孔蝕不僅可導致設備、管線等穿孔而破壞,而且常常誘發晶間腐蝕、應力腐蝕破裂和腐蝕疲勞。


  一般認為,不銹鋼的孔蝕是在金屬表面非金屬夾雜物、析出相、晶界、位錯露頭等缺陷處,由于此處鈍化膜較脆弱,在特定腐蝕介質作用下,鈍化膜修復能力差而造成的破壞。孔蝕的出現包括成核和擴展兩個階段,現以鋼的表面上存在硫化錳夾雜為例簡述如下。孔蝕的成核。在溶液中有Cl-存在時,金屬表面有硫化錳夾雜的部位,由于難以鈍化和再鈍化而產生優先溶解并形成小孔坑,硫化物溶解產生H+(或硫化氫),對金屬的新鮮表面產生活化作用,阻止小蝕坑的再鈍化,使其繼續溶解,蝕坑溶解到超過臨界尺寸(數十微米),便成為孔蝕源。


  孔蝕的擴展。孔蝕源形成后,溶解下來的金屬離子會產生水解而生成H+并使局部溶液的pH值下降,進而又加速金屬的溶解,使孔坑進一步擴大、加深。隨著腐蝕孔的加深并由于腐蝕產物覆蓋了蝕坑口,從而使腐蝕孔物質遷移困難,導致腐蝕孔內pH值的進一步降低,同時,Cl-在腐蝕孔內富集,使腐蝕孔進一步加速擴大并加深,最后形成孔蝕。溶液中Cl-濃度升高、溫度升高及pH值下降都使孔蝕容易產生且加速腐蝕。鉻、鉬、氮等元素對提高不銹鋼耐孔蝕性能非常有效,目前人們多用孔蝕抗力當量PRE值來表示不銹鋼的耐孔蝕能力,PRE值可根據鋼的化學成分計算,PRE值越高,鋼的耐孔蝕性能越好。


   PRE=%Cr+3.3×%Mo+(13~30)×%N


  提(ti)高不銹(xiu)鋼的(de)純度,降低鋼中氣體和非金(jin)屬夾雜物的(de)含量,可提(ti)高耐(nai)孔(kong)蝕(shi)性能,降低鋼中的(de)組織不均(jun)勻性,減少(shao)M23C6等(deng)(deng)碳(tan)化物和o、X相等(deng)(deng)金(jin)屬間相析出(chu),減少(shao)各種缺陷(xian)都可以提(ti)高耐(nai)孔(kong)蝕(shi)性能。


二(er)、縫隙腐蝕


  金(jin)屬表面(mian)上(shang)由于(yu)存在異物或結(jie)構上(shang)的(de)原因而形(xing)成縫(feng)(feng)(feng)隙(xi),使(shi)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)(nei)溶液中與腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)有(you)(you)(you)關的(de)物質遷移困難,所(suo)引起的(de)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)(nei)金(jin)屬的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi),總稱為縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。幾乎所(suo)有(you)(you)(you)金(jin)屬和所(suo)有(you)(you)(you)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介質都(dou)有(you)(you)(you)可(ke)能(neng)產生(sheng)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi),縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)尺寸有(you)(you)(you)一(yi)定的(de)要求,即要使(shi)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)(nei)外溶液之間的(de)物質遷移發生(sheng)困難,同(tong)時溶液又能(neng)進入縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)(nei)。縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)一(yi)般在0.025~0.1mm之間,就可(ke)能(neng)發生(sheng)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)形(xing)態(tai)從縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)(nei)金(jin)屬的(de)孔蝕(shi)(shi)到(dao)均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)都(dou)有(you)(you)(you)。


  縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)可分為孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)型(xing)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)和活(huo)(huo)化(hua)型(xing)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)兩種(zhong)(zhong)。孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)型(xing)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)是由孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)起(qi)源的(de)(de),這種(zhong)(zhong)腐(fu)蝕(shi)(shi)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong),縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙內(nei)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)中(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬鹽的(de)(de)濃縮(suo)(suo),使縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙內(nei)金(jin)屬表面鈍(dun)化(hua)膜發生(sheng)氧(yang)化(hua)性(xing)破壞(被(bei)擊穿),產(chan)生(sheng)由孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)起(qi)源的(de)(de)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)。活(huo)(huo)化(hua)型(xing)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)是由于縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙的(de)(de)存在,縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙內(nei)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)組成物(wu)質遷移產(chan)生(sheng)困難。例如,溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)氧(yang)只(zhi)能(neng)通過擴散(san)才能(neng)進(jin)入(ru),而且(qie)擴散(san)緩慢,為維(wei)持不(bu)銹(xiu)鋼鈍(dun)態,縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙內(nei)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)氧(yang)迅速(su)消(xiao)耗掉,而又(you)得不(bu)到及(ji)時補充(chong),當(dang)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙內(nei)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)氧(yang)降(jiang)到一定程(cheng)度時,致(zhi)使不(bu)銹(xiu)鋼表面鈍(dun)化(hua)膜開始還原性(xing)溶(rong)(rong)(rong)解(jie),這種(zhong)(zhong)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)的(de)(de)結(jie)果使腐(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物(wu)金(jin)屬鹽逐漸濃縮(suo)(suo),通過水解(jie),縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙內(nei)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)的(de)(de)pH值(zhi)(zhi)急(ji)劇下降(jiang),當(dang)pH值(zhi)(zhi)降(jiang)低到溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)不(bu)能(neng)使不(bu)銹(xiu)鋼維(wei)持鈍(dun)態的(de)(de)臨(lin)界pH值(zhi)(zhi)時,縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙內(nei)不(bu)銹(xiu)鋼表面的(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜產(chan)生(sheng)還原性(xing)破壞而形(xing)成縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)。


  為防止縫隙腐蝕,主要是在結構設計中盡量避免形成縫隙,避免造成容易產生表面沉積的幾何條件,選擇合適材料。對于不銹鋼來說,提高鉻、鉬含量,有利于耐腐蝕性能,有的資料提出,不銹鋼耐縫隙腐蝕的當量為%Cr+3.3×%Mo+30×%N。盡管有高鉻、鉬含量各類不銹鋼,但它們的耐縫隙腐蝕仍不十分理想,一般認為,高鉻、鉬鎳基合金或鐵鎳基合金有很好的耐腐蝕性能,如 Iconel 625Hastelloy C-276Hastelloy C-4 等合金。