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)屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),按機理(li)可(ke)分為(wei)物(wu)理(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)與(yu)電化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)三種(zhong)。金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)溶解屬(shu)(shu)(shu)于(yu)(yu)物(wu)理(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)指(zhi)在(zai)介質中直接發生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)作用,即金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)同介質中離子直接交(jiao)換(huan)(huan)電荷。早(zao)先(xian)認(ren)為(wei)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)遭受高溫而(er)引起氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)屬(shu)(shu)(shu)于(yu)(yu)純化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),其(qi)實(shi)多數的(de)(de)(de)高溫氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)屬(shu)(shu)(shu)于(yu)(yu)電化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)防護薄膜(mo)之所以能(neng)阻止金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)再(zai)受腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),其(qi)重要的(de)(de)(de)一(yi)(yi)個方面即為(wei)阻礙其(qi)離子交(jiao)換(huan)(huan)和電荷交(jiao)換(huan)(huan)的(de)(de)(de)速度(du)。電化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)在(zai)電介質中,由于(yu)(yu)電極(ji)反應而(er)發生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。在(zai)許多電化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)過程(cheng)中,有(you)一(yi)(yi)種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)與(yu)另一(yi)(yi)種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)共同參(can)與(yu),或(huo)者金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)內部各不同相(xiang)的(de)(de)(de)組成(cheng)物(wu)共同參(can)與(yu),即形(xing)成(cheng)所謂電偶腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。此種(zhong)情況下(xia),一(yi)(yi)種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)構(gou)成(cheng)陽極(ji)受腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)而(er)發生(sheng)(sheng)溶解,另一(yi)(yi)種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)構(gou)成(cheng)陰極(ji)而(er)發生(sheng)(sheng)還原反應,這是(shi)電化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)特點。在(zai)生(sheng)(sheng)活實(shi)際(ji)、工(gong)程(cheng)實(shi)際(ji)中的(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),絕大多數都屬(shu)(shu)(shu)于(yu)(yu)電化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。


  不銹鋼的主要腐蝕(shi)形(xing)態有均勻腐蝕(shi)(表(biao)面(mian)腐蝕(shi))、點腐蝕(shi)、縫隙(xi)腐蝕(shi)、晶間腐蝕(shi)和應力(li)腐蝕(shi)等。



1. 均勻腐蝕


  均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)蝕(shi)的(de)(de)方法是(shi)(shi)在(zai)試驗條件下,測(ce)出單位面積上經一(yi)(yi)定時間腐(fu)蝕(shi)以后所損失的(de)(de)重量(g/㎡·年(nian)),即(ji)為(wei)腐(fu)蝕(shi)速率(lv)(lv),若以被(bei)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)深度(mm/年(nian))計,則更(geng)便于(yu)計算設備的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)壽命(ming)。根據(ju)腐(fu)蝕(shi)速率(lv)(lv)不(bu)同,可將金屬材料的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)分(fen)(fen)為(wei)10級(ji),見表1-13。根據(ju)不(bu)同的(de)(de)使用情(qing)況對耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)一(yi)(yi)般分(fen)(fen)為(wei)兩(liang)大等級(ji):腐(fu)蝕(shi)速率(lv)(lv)小于(yu)0.01mm/年(nian)的(de)(de),認(ren)為(wei)是(shi)(shi)“完全(quan)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)”;腐(fu)蝕(shi)速率(lv)(lv)小于(yu)0.1mm/年(nian)的(de)(de),認(ren)為(wei)是(shi)(shi)“耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)”。這(zhe)里(li)顯然(ran)意味(wei)著,腐(fu)蝕(shi)速率(lv)(lv)超過0.1mm/年(nian),屬于(yu)不(bu)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)或不(bu)太耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)。此外(wai),還(huan)有別的(de)(de)分(fen)(fen)級(ji)方法,在(zai)此僅舉(ju)此一(yi)(yi)種。



  根據其(qi)耐蝕性(xing)優良(liang)程度,鋼材又(you)有不銹鋼和耐蝕鋼之(zhi)分。


 a. 不銹(xiu)鋼


    指在大氣及弱腐(fu)蝕介(jie)質中耐蝕的(de)鋼。


 b. 耐蝕(shi)鋼


   指在各種強烈腐蝕介質中能耐蝕的鋼。


  不銹鋼在(zai)某種(zhong)介質中(zhong)(zhong)除有均(jun)勻(yun)腐(fu)(fu)蝕(shi)外,還(huan)(huan)可(ke)能有其他形(xing)式的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)。任(ren)何形(xing)式的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)超(chao)標(biao)均(jun)認為(wei)該鋼在(zai)此介質中(zhong)(zhong)不耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)。工程實(shi)際(ji)中(zhong)(zhong)選(xuan)材和(he)耐(nai)蝕(shi)性的(de)評價,當然還(huan)(huan)要參(can)照設備(bei)的(de)設計壽命(ming)以及腐(fu)(fu)蝕(shi)產物(wu)可(ke)能對化工物(wu)料(liao)的(de)污染或(huo)對成品等(deng)級的(de)降低。



2. 點腐蝕


  點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. 減少介(jie)質中氯離子(zi)含量和(he)氧含量;加入緩蝕劑(如CNNO3、SO2等);降低介(jie)質溫度(du)等。


  b. 在不(bu)銹(xiu)鋼中加入鉬、錳、硅、釩或稀土元素增(zeng)強合金化(hua),能有效地增(zeng)大抗點蝕能力。


  c. 盡量不(bu)進行冷(leng)加工,以減少位錯露頭(tou)處發生點(dian)蝕的可能(neng)。


  d. 降低(di)(di)鋼(gang)中碳的(de)含(han)量(liang),提(ti)高(gao)鉻、鎳(nie)含(han)量(liang),都能提(ti)高(gao)其抗點腐蝕能力。現(xian)有的(de)超低(di)(di)碳高(gao)鉻鎳(nie)含(han)鉬的(de)奧氏體不銹鋼(gang)板和(he)超高(gao)純低(di)(di)碳低(di)(di)氮(dan)含(han)鉬的(de)高(gao)鉻鐵(tie)素體不銹鋼(gang)板均有較高(gao)的(de)耐點蝕性能。




3. 縫隙腐蝕


  縫隙腐(fu)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。


  部分(fen)奧氏體(ti)型、鐵素(su)體(ti)型和馬氏體(ti)型不銹(xiu)鋼的(de)鋼板在海水中(zhong)均有(you)程(cheng)度不等的(de)縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)傾向。在鋼中(zhong)適(shi)當地增大鉻、鉬(mu)含量,可以改(gai)善抗縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)能(neng)力。實際上在海水中(zhong)使用(yong)的(de)裝置(zhi),只有(you)采用(yong)鈦、高(gao)鉬(mu)鎳基合(he)金和銅(tong)合(he)金等材(cai)料,才能(neng)有(you)效地防止(zhi)縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)發(fa)生。改(gai)善運行條件、改(gai)變(bian)介質(zhi)成分(fen)和結構形(xing)式都屬于防止(zhi)縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)重(zhong)要(yao)措施。



4. 晶間(jian)腐蝕(shi)


  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(fu)蝕


  應(ying)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年代以來,許多不(bu)銹鋼焊接構件因應力腐(fu)蝕導(dao)致斷裂的(de)(de)事故不(bu)斷發生,斷裂的(de)(de)模式是(shi)完全脆(cui)性(xing)的(de)(de)。在裂紋緩(huan)慢伸展(zhan)過(guo)程中不(bu)出現任何其(qi)他(ta)的(de)(de)宏觀(guan)癥候,一(yi)旦達到瞬斷截面時,立(li)即快(kuai)速斷裂,往(wang)往(wang)造(zao)成(cheng)災難性(xing)事故,其(qi)危害(hai)性(xing)極大。因此,成(cheng)為當前十分(fen)重視的(de)(de)問題。