一種不銹鋼有可能在許多介質中具有良好的耐蝕性,但在另外某種介質中,卻可能但化學穩定性低而發生腐蝕。也就是說,一種不銹鋼不可能對所有介質都耐腐蝕。
金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),按機(ji)理可分為物理腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)與電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)三種。金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)物理溶解屬(shu)(shu)于(yu)(yu)物理腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是指在介質(zhi)(zhi)中(zhong)直接發生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)作(zuo)用,即金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)同(tong)介質(zhi)(zhi)中(zhong)離(li)子(zi)直接交(jiao)換(huan)電(dian)(dian)(dian)荷(he)。早先認(ren)為金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)遭(zao)受高溫(wen)而引起氧(yang)化(hua)(hua)(hua)屬(shu)(shu)于(yu)(yu)純化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),其(qi)(qi)實(shi)多(duo)(duo)數的(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)屬(shu)(shu)于(yu)(yu)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。鈍化(hua)(hua)(hua)防護薄膜(mo)之所以能(neng)阻止金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)再受腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),其(qi)(qi)重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)(de)一個(ge)方(fang)面即為阻礙其(qi)(qi)離(li)子(zi)交(jiao)換(huan)和電(dian)(dian)(dian)荷(he)交(jiao)換(huan)的(de)(de)(de)(de)(de)速度。電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)在電(dian)(dian)(dian)介質(zhi)(zhi)中(zhong),由(you)于(yu)(yu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)反應而發生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。在許多(duo)(duo)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong),有(you)一種金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)與另一種金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)共同(tong)參與,或者金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)內部各不同(tong)相(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)組成(cheng)物共同(tong)參與,即形成(cheng)所謂電(dian)(dian)(dian)偶腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。此種情況(kuang)下,一種金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)構成(cheng)陽極(ji)受腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)而發生(sheng)(sheng)溶解,另一種金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)構成(cheng)陰極(ji)而發生(sheng)(sheng)還(huan)原反應,這(zhe)是電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)特點(dian)。在生(sheng)(sheng)活實(shi)際(ji)(ji)、工程(cheng)實(shi)際(ji)(ji)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),絕大(da)多(duo)(duo)數都屬(shu)(shu)于(yu)(yu)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。
不銹鋼的主(zhu)要(yao)腐蝕形態有均勻腐蝕(表面腐蝕)、點腐蝕、縫(feng)隙腐蝕、晶間腐蝕和(he)應(ying)力腐蝕等。
1. 均(jun)勻腐蝕
均(jun)勻腐蝕是指接觸腐蝕介質的金屬表面全面產生腐蝕的現象。均勻腐蝕使金屬截面不斷減少,對于被腐蝕的受力零件而言,會使其承受的真實應力逐漸增加,最終達到材料的斷裂強度而發生斷裂。
評定均勻腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)方(fang)(fang)法是(shi)在試驗條件下,測出單位面(mian)積上(shang)經一(yi)(yi)定時間腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)以后所(suo)損失的(de)(de)重(zhong)量(g/㎡·年),即(ji)為(wei)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速率,若(ruo)以被腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)深度(mm/年)計,則更便于計算設備的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)壽命。根(gen)據腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速率不(bu)(bu)同(tong),可將金屬(shu)材料的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性分(fen)為(wei)10級(ji),見表1-13。根(gen)據不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)使用情況對耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性一(yi)(yi)般分(fen)為(wei)兩大等級(ji):腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速率小于0.01mm/年的(de)(de),認為(wei)是(shi)“完全(quan)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)”;腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速率小于0.1mm/年的(de)(de),認為(wei)是(shi)“耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)”。這里(li)顯然意(yi)味(wei)著,腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速率超過0.1mm/年,屬(shu)于不(bu)(bu)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)或不(bu)(bu)太(tai)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。此外,還有別的(de)(de)分(fen)級(ji)方(fang)(fang)法,在此僅(jin)舉此一(yi)(yi)種。


根據其耐(nai)蝕性(xing)優良程度,鋼(gang)材(cai)又有(you)不銹鋼(gang)和(he)耐(nai)蝕鋼(gang)之分。
a. 不銹鋼
指在大氣及(ji)弱腐(fu)蝕介質中耐蝕的鋼。
b. 耐蝕(shi)鋼
指在各種強烈腐蝕(shi)介質中能耐蝕(shi)的(de)鋼。
不銹鋼(gang)在某種介(jie)(jie)質中除有均勻腐蝕(shi)(shi)(shi)外(wai),還(huan)可能(neng)有其(qi)他形(xing)式(shi)的腐蝕(shi)(shi)(shi)。任何形(xing)式(shi)的腐蝕(shi)(shi)(shi)超標均認為該(gai)鋼(gang)在此介(jie)(jie)質中不耐腐蝕(shi)(shi)(shi)。工(gong)程實際中選材和(he)耐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)的評價(jia),當然還(huan)要參照設(she)備的設(she)計壽命以及腐蝕(shi)(shi)(shi)產物可能(neng)對(dui)化工(gong)物料的污染或對(dui)成品等級的降低。
2. 點腐(fu)蝕(shi)
點(dian)腐蝕是指在金屬材料表面大部分不腐蝕或腐蝕輕微,而分散發生高度的局部腐蝕,常見蝕點的尺寸小于1.0mm,深度往往大于表面孔徑,輕者有較深的蝕坑,嚴重的甚至形成穿孔。點腐蝕是金屬表面局部鈍化膜被腐蝕破壞所致。首先形成腐蝕坑,然后從外向內深入發展,屬于局部腐蝕。點腐蝕是不銹鋼常見的腐蝕破壞類型之一。在含有氯離子(Cl-)的介質中,最易引起不銹鋼的點腐蝕。目前,防止不銹鋼點腐蝕破壞的途徑有幾種:
a. 減(jian)少介(jie)質中氯離子含(han)量(liang)和(he)氧含(han)量(liang);加入緩蝕(shi)劑(ji)(如CNNO3、SO2等);降低介(jie)質溫度(du)等。
b. 在不銹鋼中加入(ru)鉬(mu)、錳、硅、釩或稀土元素增(zeng)強(qiang)合(he)金(jin)化(hua),能(neng)有效地(di)增(zeng)大抗點蝕能(neng)力。
c. 盡量不進行冷(leng)加工,以減少位錯露頭處發生點蝕的可(ke)能。
d. 降(jiang)低鋼(gang)中碳(tan)的(de)(de)含量,提(ti)高(gao)(gao)鉻、鎳(nie)含量,都能(neng)提(ti)高(gao)(gao)其抗點腐蝕能(neng)力。現有的(de)(de)超(chao)低碳(tan)高(gao)(gao)鉻鎳(nie)含鉬的(de)(de)奧(ao)氏體不銹鋼(gang)板和超(chao)高(gao)(gao)純低碳(tan)低氮含鉬的(de)(de)高(gao)(gao)鉻鐵素(su)體不銹鋼(gang)板均有較高(gao)(gao)的(de)(de)耐點蝕性(xing)能(neng)。
3. 縫隙腐蝕
縫隙腐蝕是指在金屬構件縫隙處發生斑點狀或潰瘍形的宏觀蝕坑,是局部腐蝕的一種。常發生在墊圈、鉚接、螺釘聯接的接縫處,搭接的焊接接頭、閥座、堆積的金屬片間等處。由于連接的縫隙處被腐蝕產物覆蓋以及介質擴散受限制等原因,導致該處的介質成分和濃度與整體相比有很大差別,形成“閉塞電池腐蝕”作用。這與點腐蝕形成機制的差異之處在于,縫隙腐蝕主要是介質的電化學不均勻性而引起的。
部(bu)分(fen)奧氏(shi)體(ti)型、鐵素體(ti)型和(he)馬(ma)氏(shi)體(ti)型不銹(xiu)鋼(gang)的鋼(gang)板在海水中均有(you)程(cheng)度(du)不等的縫隙腐(fu)蝕(shi)傾向。在鋼(gang)中適當地(di)增(zeng)大鉻、鉬含量(liang),可(ke)以改善抗(kang)縫隙腐(fu)蝕(shi)能力(li)。實際上在海水中使用的裝置(zhi),只有(you)采(cai)用鈦、高鉬鎳基合金(jin)和(he)銅合金(jin)等材(cai)料,才(cai)能有(you)效地(di)防止縫隙腐(fu)蝕(shi)的發生。改善運行條件、改變介質(zhi)成分(fen)和(he)結構(gou)形式都屬于防止縫隙腐(fu)蝕(shi)的重要措施。
4. 晶間(jian)腐蝕
晶間腐蝕是一種有選擇性的腐蝕破壞,它與一般選擇性腐蝕的不同之處在于,腐蝕的局部性是顯微尺度的,而宏觀上不一定是局部的。此腐蝕集中發生在金屬顯微組織晶界并向金屬內部深人,稱之為晶間腐蝕。這種類型腐蝕發生以后,有時從外觀上不易被察覺,但由于晶界區因腐蝕已遭到破壞,晶粒間的結合強度幾乎完全喪失。腐蝕深度較大者可失去金屬聲,構件有效承載截面大大減少而導致過載斷裂。受腐蝕嚴重的金屬甚至成為粉末,從構件上脫落下來。這是一種危害性很大的腐蝕破壞。
5. 應力腐蝕
應力腐蝕是指金屬在某種特定環境與相應水平應力的共同作用下,以裂紋擴展方式發生的與腐蝕有關的斷裂。特定環境下無應力或應力水平太低,不會引起應力腐蝕。同樣,有相當水平應力而無特定環境也不會發生應力腐蝕。所謂特定環境,是指只有當介質的成分和濃度范圍適當時,才能導致某種相應金屬的應力腐蝕。
20世紀60年代(dai)以來,許多不銹鋼(gang)焊接構(gou)件(jian)因(yin)應力腐蝕(shi)導致斷(duan)(duan)裂的事故不斷(duan)(duan)發生,斷(duan)(duan)裂的模式(shi)是完全脆(cui)性(xing)的。在(zai)裂紋緩慢伸展過程中不出現任(ren)何其(qi)他的宏(hong)觀癥候,一旦達(da)到瞬斷(duan)(duan)截面時,立即快速斷(duan)(duan)裂,往(wang)往(wang)造成災難性(xing)事故,其(qi)危(wei)害性(xing)極大。因(yin)此,成為當前十分重視的問(wen)題(ti)。

