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(xiu)鋼(gang)不可能對所有介質都耐腐蝕。


  金(jin)(jin)(jin)屬的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),按機理可分(fen)為物(wu)(wu)理腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、化(hua)學(xue)(xue)(xue)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)與電(dian)化(hua)學(xue)(xue)(xue)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)三種(zhong)(zhong)。金(jin)(jin)(jin)屬的(de)(de)物(wu)(wu)理溶解屬于(yu)物(wu)(wu)理腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。化(hua)學(xue)(xue)(xue)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是指在介質(zhi)中(zhong)直接發(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)的(de)(de)化(hua)學(xue)(xue)(xue)作用(yong),即(ji)金(jin)(jin)(jin)屬同(tong)介質(zhi)中(zhong)離子(zi)直接交換(huan)電(dian)荷(he)。早先認為金(jin)(jin)(jin)屬遭受高(gao)溫而(er)(er)引起(qi)氧(yang)化(hua)屬于(yu)純(chun)化(hua)學(xue)(xue)(xue)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),其實多數(shu)的(de)(de)高(gao)溫氧(yang)化(hua)屬于(yu)電(dian)化(hua)學(xue)(xue)(xue)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。鈍化(hua)防護薄膜之(zhi)所以能阻(zu)止金(jin)(jin)(jin)屬再受腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),其重(zhong)要的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)個方面即(ji)為阻(zu)礙其離子(zi)交換(huan)和電(dian)荷(he)交換(huan)的(de)(de)速度(du)。電(dian)化(hua)學(xue)(xue)(xue)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是金(jin)(jin)(jin)屬在電(dian)介質(zhi)中(zhong),由于(yu)電(dian)極反(fan)應而(er)(er)發(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。在許多電(dian)化(hua)學(xue)(xue)(xue)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)過程中(zhong),有一(yi)(yi)(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬與另一(yi)(yi)(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬共(gong)同(tong)參(can)與,或者金(jin)(jin)(jin)屬內(nei)部各不同(tong)相的(de)(de)組成物(wu)(wu)共(gong)同(tong)參(can)與,即(ji)形成所謂電(dian)偶腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。此種(zhong)(zhong)情(qing)況下,一(yi)(yi)(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬構(gou)成陽極受腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)而(er)(er)發(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)溶解,另一(yi)(yi)(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬構(gou)成陰極而(er)(er)發(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)還原(yuan)反(fan)應,這是電(dian)化(hua)學(xue)(xue)(xue)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)特點。在生(sheng)(sheng)活實際(ji)、工程實際(ji)中(zhong)的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),絕(jue)大多數(shu)都屬于(yu)電(dian)化(hua)學(xue)(xue)(xue)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。


  不銹鋼的主(zhu)要(yao)腐蝕(shi)形態(tai)有均勻腐蝕(shi)(表面腐蝕(shi))、點腐蝕(shi)、縫(feng)隙腐蝕(shi)、晶間腐蝕(shi)和(he)應力腐蝕(shi)等。



1. 均(jun)勻腐蝕(shi)


  均勻(yun)腐(fu)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(ding)均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)方(fang)法是(shi)在(zai)試驗條件下,測出單位面積(ji)上經一(yi)(yi)定(ding)時間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)以(yi)(yi)后所(suo)損(sun)失的(de)重量(g/㎡·年),即為(wei)(wei)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)率(lv),若(ruo)以(yi)(yi)被腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)深(shen)度(mm/年)計(ji),則更便于計(ji)算設備的(de)耐蝕(shi)(shi)壽命。根據(ju)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)率(lv)不(bu)同(tong),可將金屬(shu)(shu)材(cai)料的(de)耐蝕(shi)(shi)性分(fen)(fen)為(wei)(wei)10級(ji)(ji),見表(biao)1-13。根據(ju)不(bu)同(tong)的(de)使用情況對耐蝕(shi)(shi)性一(yi)(yi)般分(fen)(fen)為(wei)(wei)兩(liang)大等級(ji)(ji):腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)率(lv)小(xiao)于0.01mm/年的(de),認為(wei)(wei)是(shi)“完全耐蝕(shi)(shi)”;腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)率(lv)小(xiao)于0.1mm/年的(de),認為(wei)(wei)是(shi)“耐蝕(shi)(shi)”。這里顯然意味(wei)著,腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)率(lv)超(chao)過0.1mm/年,屬(shu)(shu)于不(bu)耐蝕(shi)(shi)或不(bu)太耐蝕(shi)(shi)。此外,還有別(bie)的(de)分(fen)(fen)級(ji)(ji)方(fang)法,在(zai)此僅舉此一(yi)(yi)種。



  根據其耐(nai)蝕性優良程(cheng)度(du),鋼(gang)材(cai)又有(you)不銹鋼(gang)和耐(nai)蝕鋼(gang)之分。


 a. 不銹(xiu)鋼(gang)


    指(zhi)在大氣及弱(ruo)腐蝕(shi)介質中耐蝕(shi)的(de)鋼。


 b. 耐蝕鋼


   指(zhi)在各種強烈腐蝕介質中(zhong)能耐蝕的鋼。


  不(bu)銹鋼在某種介(jie)質中(zhong)除有均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)外,還可能有其他形式的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)。任何形式的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)超標均認為該鋼在此介(jie)質中(zhong)不(bu)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)。工(gong)程實(shi)際中(zhong)選材和耐蝕(shi)性(xing)的(de)(de)評價,當然(ran)還要參照(zhao)設(she)備的(de)(de)設(she)計壽(shou)命(ming)以及腐(fu)(fu)蝕(shi)產物(wu)可能對化工(gong)物(wu)料的(de)(de)污(wu)染或(huo)對成品(pin)等(deng)級的(de)(de)降低。



2. 點腐蝕(shi)


  點(dian)腐蝕(shi)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(shao)介(jie)質中氯離子含量(liang)和氧(yang)含量(liang);加入緩蝕劑(如CNNO3、SO2等);降低介(jie)質溫(wen)度(du)等。


  b. 在不銹鋼中加入鉬、錳、硅、釩(fan)或稀土元素增(zeng)強合(he)金化,能有效地增(zeng)大抗點(dian)蝕能力。


  c. 盡量不進行冷加(jia)工,以減少(shao)位錯(cuo)露頭處發生(sheng)點蝕的可能。


  d. 降低鋼中碳的(de)含量,提(ti)高(gao)(gao)鉻、鎳(nie)(nie)含量,都(dou)能(neng)提(ti)高(gao)(gao)其抗點腐蝕能(neng)力(li)。現(xian)有的(de)超(chao)低碳高(gao)(gao)鉻鎳(nie)(nie)含鉬的(de)奧(ao)氏體(ti)不銹鋼板和超(chao)高(gao)(gao)純低碳低氮含鉬的(de)高(gao)(gao)鉻鐵素體(ti)不銹鋼板均有較高(gao)(gao)的(de)耐點蝕性能(neng)。




3. 縫隙腐(fu)蝕


  縫(feng)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)奧氏體(ti)(ti)型(xing)、鐵素體(ti)(ti)型(xing)和馬氏體(ti)(ti)型(xing)不銹鋼的鋼板在海(hai)(hai)水(shui)中(zhong)均有(you)程度不等(deng)的縫隙(xi)腐(fu)蝕傾向。在鋼中(zhong)適當(dang)地增大(da)鉻、鉬含量,可以改善抗縫隙(xi)腐(fu)蝕能力。實際上(shang)在海(hai)(hai)水(shui)中(zhong)使用(yong)(yong)的裝置,只有(you)采(cai)用(yong)(yong)鈦、高鉬鎳(nie)基(ji)合(he)金和銅(tong)合(he)金等(deng)材料,才能有(you)效地防止縫隙(xi)腐(fu)蝕的發生。改善運行條(tiao)件、改變(bian)介質成分(fen)和結構形式都屬于防止縫隙(xi)腐(fu)蝕的重要(yao)措施(shi)。



4. 晶(jing)間腐蝕


  晶(jing)間腐蝕(shi)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(nian)代以(yi)來,許多不(bu)(bu)銹鋼焊接構件(jian)因(yin)(yin)應力腐蝕導致(zhi)斷(duan)(duan)裂(lie)的(de)事故不(bu)(bu)斷(duan)(duan)發生,斷(duan)(duan)裂(lie)的(de)模式(shi)是完全(quan)脆性(xing)的(de)。在裂(lie)紋緩慢伸展過程中不(bu)(bu)出現任何(he)其(qi)他的(de)宏觀癥候,一旦達到瞬斷(duan)(duan)截(jie)面時(shi),立即快速斷(duan)(duan)裂(lie),往往造成災難(nan)性(xing)事故,其(qi)危害性(xing)極大。因(yin)(yin)此,成為當(dang)前十分重視的(de)問(wen)題(ti)。