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


  提高(gao)(gao)不銹鋼的純度,降(jiang)(jiang)低鋼中氣體和非金屬夾雜物的含量,可(ke)提高(gao)(gao)耐孔蝕(shi)性能,降(jiang)(jiang)低鋼中的組織不均(jun)勻(yun)性,減(jian)少M23C6等碳化物和o、X相等金屬間相析出,減(jian)少各種缺陷都可(ke)以提高(gao)(gao)耐孔蝕(shi)性能。


二、縫隙腐蝕(shi)


  金(jin)(jin)屬表面上(shang)由(you)于存在異物或(huo)結構上(shang)的原因而形(xing)成縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi),使縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)溶(rong)液(ye)中與腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)有(you)關的物質遷(qian)移困(kun)難,所(suo)(suo)引(yin)起的縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)金(jin)(jin)屬的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),總稱為縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。幾乎所(suo)(suo)有(you)金(jin)(jin)屬和所(suo)(suo)有(you)的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)介(jie)質都(dou)有(you)可(ke)能(neng)產生(sheng)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)尺寸有(you)一(yi)定(ding)的要求,即要使縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)外溶(rong)液(ye)之間的物質遷(qian)移發(fa)生(sheng)困(kun)難,同(tong)時溶(rong)液(ye)又能(neng)進入縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)。縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)一(yi)般在0.025~0.1mm之間,就可(ke)能(neng)發(fa)生(sheng)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)形(xing)態從縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)金(jin)(jin)屬的孔蝕(shi)(shi)(shi)到均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)都(dou)有(you)。


  縫(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)可分為(wei)孔蝕(shi)(shi)(shi)型縫(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)和活化(hua)(hua)型縫(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)兩種(zhong)(zhong)。孔蝕(shi)(shi)(shi)型縫(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)(shi)由(you)孔蝕(shi)(shi)(shi)起(qi)源(yuan)(yuan)的(de)(de)(de),這種(zhong)(zhong)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)過(guo)程(cheng)(cheng)中,縫(feng)(feng)隙(xi)內(nei)溶(rong)(rong)液中金屬(shu)鹽的(de)(de)(de)濃縮,使縫(feng)(feng)隙(xi)內(nei)金屬(shu)表面(mian)鈍(dun)化(hua)(hua)膜發生(sheng)(sheng)氧化(hua)(hua)性破(po)壞(huai)(huai)(被擊穿),產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)由(you)孔蝕(shi)(shi)(shi)起(qi)源(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)縫(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。活化(hua)(hua)型縫(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)(shi)由(you)于縫(feng)(feng)隙(xi)的(de)(de)(de)存在(zai),縫(feng)(feng)隙(xi)內(nei)溶(rong)(rong)液組(zu)成物質遷移產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)困難(nan)。例如(ru),溶(rong)(rong)液中的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解氧只能通過(guo)擴散才能進入(ru),而且擴散緩慢,為(wei)維持不銹鋼(gang)鈍(dun)態,縫(feng)(feng)隙(xi)內(nei)溶(rong)(rong)解氧迅速消耗掉,而又得(de)不到及時補(bu)充(chong),當縫(feng)(feng)隙(xi)內(nei)溶(rong)(rong)解氧降到一定(ding)程(cheng)(cheng)度時,致使不銹鋼(gang)表面(mian)鈍(dun)化(hua)(hua)膜開始(shi)還(huan)原(yuan)性溶(rong)(rong)解,這種(zhong)(zhong)溶(rong)(rong)解的(de)(de)(de)結果使腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)產(chan)(chan)物金屬(shu)鹽逐(zhu)漸濃縮,通過(guo)水解,縫(feng)(feng)隙(xi)內(nei)溶(rong)(rong)液的(de)(de)(de)pH值急劇下降,當pH值降低到溶(rong)(rong)液不能使不銹鋼(gang)維持鈍(dun)態的(de)(de)(de)臨界(jie)pH值時,縫(feng)(feng)隙(xi)內(nei)不銹鋼(gang)表面(mian)的(de)(de)(de)鈍(dun)化(hua)(hua)膜產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)還(huan)原(yuan)性破(po)壞(huai)(huai)而形(xing)成縫(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)(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。