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)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi),按機理可分為物(wu)理腐(fu)蝕(shi)(shi)、化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)與(yu)(yu)電(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)三種(zhong)(zhong)。金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)物(wu)理溶(rong)解屬(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)物(wu)理腐(fu)蝕(shi)(shi)。化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)是指在介質(zhi)中(zhong)(zhong)直(zhi)(zhi)接發生的(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)作用,即金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)同介質(zhi)中(zhong)(zhong)離子(zi)直(zhi)(zhi)接交換電(dian)(dian)荷(he)。早(zao)先認(ren)為金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)遭受高溫而引(yin)起氧化(hua)(hua)(hua)屬(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)純化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi),其(qi)實(shi)多(duo)數的(de)(de)高溫氧化(hua)(hua)(hua)屬(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)電(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)。鈍化(hua)(hua)(hua)防護薄膜之所(suo)(suo)以能阻止金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)再受腐(fu)蝕(shi)(shi),其(qi)重要的(de)(de)一(yi)個(ge)方面即為阻礙其(qi)離子(zi)交換和電(dian)(dian)荷(he)交換的(de)(de)速(su)度(du)。電(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)是金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)在電(dian)(dian)介質(zhi)中(zhong)(zhong),由于(yu)電(dian)(dian)極(ji)反應而發生的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)。在許多(duo)電(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong),有(you)一(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)與(yu)(yu)另一(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)共同參(can)與(yu)(yu),或者金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)內部各不同相的(de)(de)組(zu)成物(wu)共同參(can)與(yu)(yu),即形(xing)成所(suo)(suo)謂電(dian)(dian)偶腐(fu)蝕(shi)(shi)。此種(zhong)(zhong)情況下,一(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)構(gou)成陽極(ji)受腐(fu)蝕(shi)(shi)而發生溶(rong)解,另一(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)構(gou)成陰極(ji)而發生還原反應,這是電(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)特點。在生活實(shi)際、工程(cheng)實(shi)際中(zhong)(zhong)的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)腐(fu)蝕(shi)(shi),絕(jue)大(da)多(duo)數都屬(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)電(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)。
不銹鋼的主要腐(fu)蝕(shi)(shi)形態(tai)有均勻腐(fu)蝕(shi)(shi)(表(biao)面腐(fu)蝕(shi)(shi))、點腐(fu)蝕(shi)(shi)、縫隙腐(fu)蝕(shi)(shi)、晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)和應力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)等。
1. 均勻腐蝕
均勻(yun)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(ping)定均勻腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)方法是(shi)(shi)在試驗條(tiao)件下,測出單位面積上經一定時(shi)間腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)以(yi)后所損失的(de)(de)重(zhong)量(g/㎡·年),即為(wei)(wei)(wei)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)(su)率,若以(yi)被腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)深(shen)度(du)(mm/年)計(ji),則更便(bian)于(yu)(yu)計(ji)算設備的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)壽(shou)命(ming)。根(gen)據腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)(su)率不同,可將金屬材料的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性分(fen)為(wei)(wei)(wei)10級(ji),見表1-13。根(gen)據不同的(de)(de)使用情(qing)況對耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性一般分(fen)為(wei)(wei)(wei)兩大等級(ji):腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)(su)率小(xiao)于(yu)(yu)0.01mm/年的(de)(de),認(ren)為(wei)(wei)(wei)是(shi)(shi)“完全耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)”;腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)(su)率小(xiao)于(yu)(yu)0.1mm/年的(de)(de),認(ren)為(wei)(wei)(wei)是(shi)(shi)“耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)”。這里顯(xian)然意味著,腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)(su)率超過(guo)0.1mm/年,屬于(yu)(yu)不耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)或不太耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)。此外(wai),還有別的(de)(de)分(fen)級(ji)方法,在此僅舉此一種。


根(gen)據(ju)其耐蝕性優良(liang)程度,鋼(gang)材又有(you)不銹(xiu)鋼(gang)和耐蝕鋼(gang)之分。
a. 不銹鋼
指在大氣及弱腐蝕介質中耐蝕的鋼。
b. 耐蝕鋼
指在各種強烈腐蝕介質中能耐蝕的鋼。
不(bu)銹鋼在某(mou)種介(jie)質中(zhong)(zhong)除有均(jun)勻(yun)腐(fu)蝕外,還(huan)可(ke)能(neng)有其他形式的腐(fu)蝕。任何形式的腐(fu)蝕超(chao)標均(jun)認為該鋼在此介(jie)質中(zhong)(zhong)不(bu)耐腐(fu)蝕。工程實(shi)際中(zhong)(zhong)選(xuan)材(cai)和耐蝕性的評價(jia),當然還(huan)要參照(zhao)設備的設計壽命以及腐(fu)蝕產(chan)物可(ke)能(neng)對化(hua)工物料的污染或對成品等級的降低(di)。
2. 點腐(fu)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. 減少介質中氯離子含量(liang)和氧含量(liang);加入緩蝕劑(ji)(如CNNO3、SO2等);降低介質溫度等。
b. 在不銹鋼中加(jia)入鉬、錳、硅、釩(fan)或稀土元素增強(qiang)合金化(hua),能(neng)有效地增大抗點蝕能(neng)力(li)。
c. 盡量不進(jin)行冷加(jia)工(gong),以減少位錯露頭處發生點蝕的可(ke)能。
d. 降低(di)鋼(gang)中碳(tan)(tan)的(de)(de)含(han)量(liang),提高(gao)鉻(ge)(ge)、鎳(nie)含(han)量(liang),都能提高(gao)其(qi)抗點腐蝕(shi)能力(li)。現有的(de)(de)超低(di)碳(tan)(tan)高(gao)鉻(ge)(ge)鎳(nie)含(han)鉬(mu)的(de)(de)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)板和超高(gao)純低(di)碳(tan)(tan)低(di)氮含(han)鉬(mu)的(de)(de)高(gao)鉻(ge)(ge)鐵(tie)素體不(bu)銹鋼(gang)板均有較高(gao)的(de)(de)耐點蝕(shi)性(xing)能。
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。
部分(fen)奧氏體型(xing)、鐵(tie)素體型(xing)和馬氏體型(xing)不(bu)銹鋼(gang)的鋼(gang)板在(zai)(zai)海水(shui)中均有(you)程度不(bu)等(deng)(deng)的縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐蝕傾向。在(zai)(zai)鋼(gang)中適當地增大鉻、鉬含量(liang),可(ke)以(yi)改善(shan)抗縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐蝕能力。實際上在(zai)(zai)海水(shui)中使用的裝置,只(zhi)有(you)采用鈦、高鉬鎳基合(he)金和銅(tong)合(he)金等(deng)(deng)材料,才(cai)能有(you)效(xiao)地防止(zhi)縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐蝕的發生。改善(shan)運行條件、改變介(jie)質成分(fen)和結構形式都屬(shu)于防止(zhi)縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐蝕的重要措施。
4. 晶間腐(fu)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(li)腐蝕
應力腐蝕(shi)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(nian)代(dai)以來,許(xu)多不(bu)銹(xiu)鋼焊接構件因(yin)(yin)應力腐(fu)蝕導致斷裂(lie)(lie)的(de)事故(gu)不(bu)斷發生,斷裂(lie)(lie)的(de)模(mo)式是完全脆性(xing)的(de)。在裂(lie)(lie)紋(wen)緩慢(man)伸展過(guo)程中(zhong)不(bu)出(chu)現任(ren)何其(qi)他的(de)宏觀癥候,一旦達到(dao)瞬斷截面時,立即快速斷裂(lie)(lie),往往造成災(zai)難性(xing)事故(gu),其(qi)危害性(xing)極大(da)。因(yin)(yin)此,成為(wei)當前(qian)十分(fen)重視的(de)問題。

