不銹鋼的均勻(yun)腐(fu)蝕(連續腐蝕)是在得不到鈍化環境中(即全面活性的環境中)引起的腐蝕。如常見的在鹽酸、硫酸、磷酸以及有機酸等這些氧化力較弱的酸(非氧化性酸)的環境中所發生的腐蝕。
在表3-2中,列出了金屬耐均勻腐蝕等級及(ji)應用(yong)場(chang)合。
1. 不銹鋼對硫酸的耐(nai)腐蝕性(xing)
不銹鋼不能完全防止硫酸的腐蝕。當不銹鋼使用在硫酸的環境中時,推薦的使用范圍見表3-3。
稀(xi)硫(liu)酸、中等濃度硫(liu)酸是(shi)還(huan)原性酸,06Cr17Ni12Mo2(316)、022Cr17Ni12Mo2(316)、06Cr17Ni12Mo2Ti(316Ti)不銹鋼(gang)對其(qi)有一(yi)定(ding)耐(nai)腐蝕性。高(gao)Mo奧氏體(ti)不銹鋼(gang)和高(gao)Mo雙相不銹鋼(gang)耐(nai)硫(liu)酸腐蝕性能更(geng)佳,如非標不銹鋼(gang)022Cr17Ni17Si6和022Cr18Ni20Si6MoCu。
常用不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在硫酸中的腐蝕速度,見表3-4。
2. 不銹鋼對硝酸的耐腐蝕性(xing)
不(bu)銹(xiu)鋼(gang)是(shi)(shi)耐硝(xiao)(xiao)酸腐蝕的良好材(cai)料。在制(zhi)造硝(xiao)(xiao)酸設備中,幾乎全部(bu)使(shi)用了奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。不(bu)但如(ru)此(ci),為了強化不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的鈍(dun)化薄膜(mo),在生(sheng)產中常常采用酸洗來鈍(dun)化處(chu)理(li)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。酸洗鈍(dun)化處(chu)理(li)就是(shi)(shi)將不(bu)銹(xiu)鋼(gang)浸漬在一定(ding)濃度一定(ding)溫度的硝(xiao)(xiao)酸溶液中進行的。有關不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在硝(xiao)(xiao)酸溶液中的耐腐蝕等(deng)級,見表(biao)3-5。
表3-5 幾種常用不銹鋼在硝酸(suan)溶液中耐腐蝕等級
3. 不銹鋼對(dui)鹽酸的(de)耐腐蝕(shi)性
因為(wei)鹽(yan)(yan)酸(suan)(suan)是(shi)弱氧化性酸(suan)(suan),它不(bu)(bu)能夠(gou)保持不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)鈍化薄膜,即造成對不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)整體腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(連續腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi))。雖然(ran)對稀硫酸(suan)(suan)也有(you)選用06Cr17Ni12Mo2 (316)、06Cr19Ni13Mo3(317)以及雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)022Cr23Ni5Mo3(2205),但是(shi)對鹽(yan)(yan)酸(suan)(suan)而言,多(duo)數是(shi)使用哈斯(si)特洛(luo)依(Hastelloy)合金。有(you)關不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)在鹽(yan)(yan)酸(suan)(suan)溶液(ye)中的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速度(du),見表(biao)3-6。
表3-6 幾種常(chang)用不銹鋼在(zai)鹽酸溶液中腐蝕(shi)速度
4. 不銹鋼對磷酸(suan)的耐(nai)腐蝕性(xing)
不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)不(bu)(bu)(bu)(bu)但不(bu)(bu)(bu)(bu)能完全防(fang)止磷酸(suan)(suan)的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi),還會因磷酸(suan)(suan)中(zhong)所(suo)含的(de)雜質(zhi),導致不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性能的(de)變(bian)化。磷酸(suan)(suan)中(zhong)加劇腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)純物(wu)有氟(fu)(fu)化物(wu),氟(fu)(fu)硅化物(wu)以及氯化物(wu)。化學(xue)工業使用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)大不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)罐多數是用(yong)(yong)(yong)(yong)于儲存和運輸(作為化肥原(yuan)料)磷酸(suan)(suan)的(de)。因為磷酸(suan)(suan)中(zhong)所(suo)含雜質(zhi)的(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)同,所(suo)以引起腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)事故類型很多。因此,在(zai)運輸磷酸(suan)(suan)過程中(zhong)使用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)鋼(gang)(gang)(gang)種選用(yong)(yong)(yong)(yong)上,應從06Cr19Ni10(304)開始,逐步選用(yong)(yong)(yong)(yong)更高(gao)級別的(de)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)鋼(gang)(gang)(gang)種,直(zhi)到(dao)變(bian)換成用(yong)(yong)(yong)(yong)高(gao)度(du)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)06Cr17Ni12Mo2(316)鋼(gang)(gang)(gang)或雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang) 022Cr23Ni5Mo3(2205)等。有關不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)磷酸(suan)(suan)溶液中(zhong)的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速度(du),見表3-7。
表3-7 幾種不銹鋼(gang)在磷酸溶液中(zhong)腐蝕速度
5. 對堿(jian)的耐(nai)腐蝕(shi)性
最(zui)具(ju)有代表性的堿是氫氧化鈉。不(bu)銹鋼對氫氧化鈉的耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性尚可(ke)。
不銹鋼的鈍化薄膜是由鉻(Cr)形成的,但在氫氧化鈉溶液中,不銹鋼表面鈍化以后,電位提高,CrO2-4有選擇性地溶解,就耐堿性而言,鉻(Cr)不是令人滿意的元素。在氫氧化鈉溶液中、鐵素體型(Cr型)不銹鋼還不如普通鋼的耐腐蝕性強。奧氏體型不銹鋼含鎳(Ni)量多時,相應地可以提高對堿的耐腐蝕性。預防氫氧化鈉溶液的腐蝕,鎳(Ni)是重要的元素。
高純高鉻鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼(gang)(gang),如022Cr27Mo、008Cr30Mo2,具有優異的耐NaOH腐(fu)蝕性能,含Cr大于26%的高鉻鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)耐NaOH腐(fu)蝕性能,甚至(zhi)優于純鎳。
6. 海水腐蝕
海水的鹽分濃度依海域的不同多少有些變化,遠洋中鹽分為3.2%~3.6%,當鹽分在3.43%時,其冰點為-1.9℃,其密度在17.5℃時為1.062g/cm3,電阻為19~20Ω,海水氧濃度通常為(5~10)x10-6,pH值為8.1~8.3。
不銹鋼在海水中的均勻腐蝕量(整體腐蝕量)與鋼種沒有太大關系,但是容易發生間隙腐蝕或孔腐蝕。對于這種局部腐蝕依鋼種不同其腐蝕程度也各異,要注意避免造成重大事故。發生縫隙腐蝕或孔腐蝕的原因是海水中含有氯離子(Cl-)和溶存氧。在間隙部位,海水中的氯離子濃度高而且pH值低,則發生縫隙腐蝕。
發生點腐蝕的原因是當海水中的氯離子(Cl-)濃度達到某種程度以上時,在鈍化薄膜的缺陷部分和構成薄膜的氧進行置換而被化學性地吸附,進而成為金屬的氯絡離子而溶解。從陽極溶解開始,由于溶存氧的存在而促進陰極反應,孔腐蝕就會急劇地進展。在港灣停船時,震蕩的海水飛濺在船體上,由于浸泡和干燥反復進行,則會因為海水中的氯離子(Cl-)濃度提高而發生劇烈的孔腐蝕。近年來,有的船體包覆了超級不銹鋼(如超低碳20Cr-18Ni-6Mo和超低碳22Cr-25Ni-6Mo),有的采取涂覆和犧牲陽極防腐處理技術。
就腐蝕而言,海(hai)水和淡水比較起來,海(hai)水的電池(chi)作用顯著地增大。在(zai)海(hai)水中(zhong),自然電位排列如圖3-1所示(shi)。在(zai)海(hai)水中(zhong)使用金屬(shu)時的注(zhu)意(yi)事項如下:
①. 在結構(gou)上(shang)盡可能(neng)地使用一種金屬;
②. 如果(guo)使用(yong)一(yi)種(zhong)金屬不可以時,在主(zhu)要零部件上,要選取在電位上“貴(gui)”的金屬材(cai)料;
③. 預計(ji)普通(tong)金屬方面的腐蝕(shi)量(liang),在(zai)設計(ji)時(shi),預先考慮其(qi)腐蝕(shi)余量(liang);
④. 在易被腐蝕(shi)的普通金(jin)屬表(biao)面上進(jin)行涂裝或(huo)包(bao)覆。