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)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),按機理可(ke)分為物理腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)與(yu)(yu)電(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)三種(zhong)(zhong)(zhong)。金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)物理溶解屬(shu)(shu)(shu)于物理腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是指(zhi)在介質中(zhong)(zhong)直(zhi)接發(fa)生(sheng)的(de)(de)化(hua)學(xue)作(zuo)用,即(ji)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)同介質中(zhong)(zhong)離子直(zhi)接交(jiao)換電(dian)(dian)(dian)荷(he)。早先認為金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)遭受高(gao)溫(wen)而(er)(er)(er)引起氧化(hua)屬(shu)(shu)(shu)于純化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),其(qi)實多(duo)數的(de)(de)高(gao)溫(wen)氧化(hua)屬(shu)(shu)(shu)于電(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。鈍化(hua)防護薄膜之(zhi)所(suo)以能阻(zu)止金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)再受腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),其(qi)重要的(de)(de)一(yi)(yi)個方面即(ji)為阻(zu)礙其(qi)離子交(jiao)換和電(dian)(dian)(dian)荷(he)交(jiao)換的(de)(de)速度(du)。電(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)在電(dian)(dian)(dian)介質中(zhong)(zhong),由于電(dian)(dian)(dian)極(ji)反應而(er)(er)(er)發(fa)生(sheng)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。在許(xu)多(duo)電(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)過程中(zhong)(zhong),有一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)與(yu)(yu)另一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)共同參與(yu)(yu),或者金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)內部各不同相(xiang)的(de)(de)組成(cheng)物共同參與(yu)(yu),即(ji)形成(cheng)所(suo)謂(wei)電(dian)(dian)(dian)偶腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。此種(zhong)(zhong)(zhong)情況下,一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)構成(cheng)陽極(ji)受腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)而(er)(er)(er)發(fa)生(sheng)溶解,另一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)構成(cheng)陰極(ji)而(er)(er)(er)發(fa)生(sheng)還原反應,這是電(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)特點。在生(sheng)活實際(ji)、工程實際(ji)中(zhong)(zhong)的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),絕(jue)大多(duo)數都屬(shu)(shu)(shu)于電(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。


  不銹鋼的主要腐(fu)(fu)(fu)蝕形態(tai)有均勻腐(fu)(fu)(fu)蝕(表面腐(fu)(fu)(fu)蝕)、點腐(fu)(fu)(fu)蝕、縫隙腐(fu)(fu)(fu)蝕、晶間腐(fu)(fu)(fu)蝕和應力腐(fu)(fu)(fu)蝕等。



1. 均勻腐蝕


  均(jun)勻腐蝕(shi)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)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)方法(fa)是(shi)(shi)在試驗條件下,測出單(dan)位面積上經一定時(shi)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)以后所損失(shi)的(de)重量(g/㎡·年),即(ji)為(wei)(wei)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv),若以被(bei)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)深(shen)度(mm/年)計,則更(geng)便于(yu)計算設備的(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)壽(shou)命。根(gen)據腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv)不(bu)同(tong),可(ke)將金屬材料的(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)分為(wei)(wei)10級(ji)(ji),見表1-13。根(gen)據不(bu)同(tong)的(de)使用情況(kuang)對耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)一般分為(wei)(wei)兩大等級(ji)(ji):腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv)小(xiao)于(yu)0.01mm/年的(de),認為(wei)(wei)是(shi)(shi)“完全耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)”;腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv)小(xiao)于(yu)0.1mm/年的(de),認為(wei)(wei)是(shi)(shi)“耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)”。這里顯然(ran)意味(wei)著,腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv)超過0.1mm/年,屬于(yu)不(bu)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)或不(bu)太(tai)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)。此外,還有別的(de)分級(ji)(ji)方法(fa),在此僅舉此一種。



  根(gen)據(ju)其(qi)耐蝕性優良程度(du),鋼材又有(you)不銹鋼和耐蝕鋼之(zhi)分。


 a. 不(bu)銹鋼(gang)


    指在大氣及(ji)弱腐(fu)蝕介質中(zhong)耐蝕的鋼。


 b. 耐蝕鋼


   指在各種強烈腐蝕(shi)介質中能(neng)耐蝕(shi)的鋼。


  不銹鋼在某(mou)種(zhong)介質中(zhong)(zhong)(zhong)除有均(jun)勻(yun)腐(fu)(fu)蝕(shi)外,還可能有其他形式的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)。任何形式的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)超標均(jun)認(ren)為該鋼在此介質中(zhong)(zhong)(zhong)不耐腐(fu)(fu)蝕(shi)。工程實際中(zhong)(zhong)(zhong)選材和耐蝕(shi)性的(de)(de)(de)(de)(de)評價,當然還要(yao)參照設備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)設計壽命(ming)以(yi)及腐(fu)(fu)蝕(shi)產物可能對化工物料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)污(wu)染或對成品等(deng)級的(de)(de)(de)(de)(de)降低(di)。



2. 點(dian)腐蝕(shi)


  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(lv)離(li)子含(han)量(liang)和氧含(han)量(liang);加入緩蝕劑(ji)(如CNNO3、SO2等);降(jiang)低介質溫度等。


  b. 在不銹鋼(gang)中(zhong)加(jia)入鉬、錳、硅、釩或稀土(tu)元(yuan)素增(zeng)強合金化,能有效地增(zeng)大(da)抗點蝕能力。


  c. 盡量不(bu)進行冷(leng)加工,以減(jian)少位錯露頭處發生(sheng)點(dian)蝕的(de)可能。


  d. 降低鋼(gang)中碳(tan)的含(han)量(liang),提高(gao)鉻(ge)、鎳(nie)含(han)量(liang),都能(neng)提高(gao)其抗點腐蝕(shi)能(neng)力。現有的超低碳(tan)高(gao)鉻(ge)鎳(nie)含(han)鉬的奧氏體不(bu)銹鋼(gang)板和超高(gao)純低碳(tan)低氮含(han)鉬的高(gao)鉻(ge)鐵素體不(bu)銹鋼(gang)板均(jun)有較(jiao)高(gao)的耐點蝕(shi)性能(neng)。




3. 縫隙(xi)腐蝕(shi)


  縫隙腐(fu)蝕(shi)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(ao)氏體型(xing)、鐵(tie)素體型(xing)和馬(ma)氏體型(xing)不銹鋼(gang)(gang)(gang)的鋼(gang)(gang)(gang)板在(zai)(zai)海(hai)水中均有程度不等的縫隙(xi)腐蝕(shi)(shi)傾向(xiang)。在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)(gang)中適(shi)當地(di)(di)增大鉻、鉬(mu)含量,可以改善(shan)抗縫隙(xi)腐蝕(shi)(shi)能力(li)。實際上在(zai)(zai)海(hai)水中使用(yong)的裝置(zhi),只有采用(yong)鈦(tai)、高鉬(mu)鎳基合(he)金(jin)和銅合(he)金(jin)等材料,才能有效地(di)(di)防止縫隙(xi)腐蝕(shi)(shi)的發生。改善(shan)運(yun)行條件、改變介(jie)質成分(fen)和結構形式都屬于防止縫隙(xi)腐蝕(shi)(shi)的重(zhong)要(yao)措施。



4. 晶(jing)間腐(fu)蝕


  晶間(jian)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(ying)力腐蝕


  應力腐(fu)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(ji)60年(nian)代以來,許(xu)多不銹鋼焊接構件因應力腐蝕導致斷(duan)裂(lie)的事(shi)故不斷(duan)發生(sheng),斷(duan)裂(lie)的模式是完全(quan)脆性的。在(zai)裂(lie)紋(wen)緩(huan)慢伸展(zhan)過(guo)程中不出現任何(he)其他(ta)的宏觀癥候(hou),一旦達(da)到瞬斷(duan)截面(mian)時,立(li)即快(kuai)速斷(duan)裂(lie),往(wang)往(wang)造成災難性事(shi)故,其危(wei)害性極大。因此,成為當前十分重視的問(wen)題。