耐蝕性是指給定的腐蝕體系內,環境引起金屬腐蝕的能力。不銹鋼的耐腐蝕性能一般隨鉻含量的增加而提高。其基本原理是,當鋼中有足夠的鉻時,在鋼的表面形成非常薄且致密的氧化膜,它可以防止進一步的氧化或腐蝕。氧化性的環境可以強化這種膜,而還原性環境則必然破壞這種膜,造成鋼的腐蝕。金屬腐蝕是金屬在介質作用下逐漸破壞的過程。在同一介質中,不同不銹鋼的銹蝕速度不同;而同一不銹鋼在不同腐蝕性介質中,銹蝕情況也不一樣。金屬的腐蝕,按腐蝕機理分為化學腐蝕與電化學腐蝕。


  化(hua)學腐蝕是(shi)指在介質(zhi)中直(zhi)接(jie)發生的化(hua)學作用,即金屬(shu)同(tong)介質(zhi)中的離(li)子直(zhi)接(jie)交(jiao)換(huan)電荷(he)(he)。鈍化(hua)防(fang)護薄膜之所以能阻止金屬(shu)再受腐蝕,其(qi)重要的一個方面是(shi)阻礙(ai)其(qi)離(li)子交(jiao)換(huan)和電荷(he)(he)交(jiao)換(huan)的速度。


  電化(hua)學腐蝕是金(jin)(jin)(jin)屬在(zai)電介(jie)質中,由(you)于電極(ji)反應而發生(sheng)(sheng)的(de)(de)腐蝕。在(zai)許多電化(hua)學腐蝕過程中,有(you)一種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬與另(ling)一種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬共同參(can)與,或者金(jin)(jin)(jin)屬內部各不同相的(de)(de)組成物共同參(can)與,即(ji)形成所謂的(de)(de)電偶腐蝕。此種(zhong)情況下(xia),一種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬構成陽極(ji)受腐蝕而發生(sheng)(sheng)溶解;另(ling)一種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬構成陰極(ji)而發生(sheng)(sheng)還原反應,工程中的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬腐蝕,絕大(da)多數屬于電化(hua)學腐蝕。


  不銹鋼的主要腐蝕形式有均勻(yun)腐蝕(表面腐蝕)和局部(bu)腐蝕,局部腐蝕又分為點腐蝕縫隙(xi)腐(fu)蝕晶間腐蝕應(ying)力腐(fu)蝕(shi)等。據分析不銹鋼的腐蝕破壞,90%以上為局部腐蝕造成的。



1. 均勻腐蝕(shi)


  均(jun)勻腐(fu)蝕(shi)是(shi)指接觸腐(fu)蝕(shi)介質的(de)(de)金屬表面全部(bu)產生(sheng)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)現象。均(jun)勻腐(fu)蝕(shi)使金屬截面不(bu)斷(duan)(duan)減少,對于被腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)受力零件而言,會使其承受的(de)(de)真實應力逐漸(jian)增加,最終達到(dao)材料(liao)的(de)(de)斷(duan)(duan)裂(lie)強(qiang)度而發生(sheng)斷(duan)(duan)裂(lie)。


  評定均勻(yun)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)方法是(shi)在試驗條件下,測出單(dan)位面積上經一定時間腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)以(yi)(yi)后所損失的(de)質量[g/(㎡·年)],即腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率,若(ruo)以(yi)(yi)被腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)深(shen)度(mm/年)計,則更(geng)便(bian)于計算設備的(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)壽命(ming)。表(biao)1-12 為耐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)分級。


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2. 點腐蝕(shi)


  點腐(fu)蝕(shi)(shi)是指在金屬(shu)材(cai)料表面大部(bu)分(fen)不腐(fu)蝕(shi)(shi)或腐(fu)蝕(shi)(shi)輕(qing)微,而分(fen)散發生高(gao)度的局部(bu)腐(fu)蝕(shi)(shi),常見蝕(shi)(shi)點的尺寸小于1.0mm,深度往往大于表面孔徑,輕(qing)者(zhe)為較淺的腐(fu)蝕(shi)(shi)坑(keng),嚴重的點腐(fu)蝕(shi)(shi)會形成穿孔。


  點腐蝕是不銹鋼常見的腐蝕破壞類型之一。它是在介質作用下,由于表面有一些缺欠,如夾雜物、貧鉻區、晶界、位錯在表面暴露出來,使鈍化膜在這些地方被破壞,接觸腐蝕介質后形成腐蝕坑,然后從外向內發展,從而遭到嚴重的陽極腐蝕。點腐蝕屬于局部腐蝕,不銹鋼在含有氯離子(Cl-)的介質中,最易引起點腐蝕。


  在不(bu)(bu)銹鋼(gang)中加入鉬(mu)(mu)、錳、硅、釩(fan)或稀土(tu)合金元素,降低鋼(gang)中碳(tan)的(de)含量(liang),提高(gao)(gao)鉻(ge)、鎳含量(liang)均能有(you)(you)效地提高(gao)(gao)抗點(dian)蝕能力。現有(you)(you)的(de)超(chao)低碳(tan)高(gao)(gao)鉻(ge)鎳含鉬(mu)(mu)的(de)奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)和(he)超(chao)高(gao)(gao)純(chun)低碳(tan)低氮含鉬(mu)(mu)的(de)高(gao)(gao)鉻(ge)鐵(tie)素體不(bu)(bu)銹鋼(gang)均有(you)(you)較高(gao)(gao)的(de)耐點(dian)腐蝕性(xing)能。



3. 縫隙腐蝕


  縫隙(xi)腐蝕(shi)是指由(you)于金(jin)屬(shu)表(biao)面或(huo)(huo)非金(jin)屬(shu)表(biao)面形成狹(xia)縫或(huo)(huo)間隙(xi),在狹(xia)縫內或(huo)(huo)近旁(pang)發生的局部腐蝕(shi)。縫隙(xi)腐蝕(shi)為斑(ban)點狀或(huo)(huo)潰瘍形狀的宏觀腐蝕(shi)坑(keng)。縫隙(xi)腐蝕(shi)主要是介質(zhi)的電(dian)化(hua)學不(bu)均勻性引(yin)起(qi)的。


  縫(feng)隙腐蝕常發生在墊圈(quan)、鉚接(jie)(jie)(jie)、螺(luo)釘連接(jie)(jie)(jie)的(de)接(jie)(jie)(jie)縫(feng)處(chu),搭接(jie)(jie)(jie)的(de)焊接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭、閥(fa)座、堆(dui)積的(de)金屬(shu)片(pian)間(jian)等處(chu)。由(you)于連接(jie)(jie)(jie)的(de)縫(feng)隙處(chu)被(bei)腐蝕產(chan)物覆(fu)蓋以及介質擴散受到限(xian)制(zhi)等原因,導致該處(chu)的(de)介質成(cheng)分和濃度與整體相比有很大差別,形成(cheng)“閉塞電池腐蝕”作(zuo)用。


  部分奧氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)、鐵素體(ti)(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)和馬氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)在海水中(zhong)均(jun)有不同程度的(de)縫(feng)隙腐蝕(shi)傾向。在鋼(gang)中(zhong)適當地(di)增(zeng)加鉻、鉬含量(liang),可以(yi)改善抗縫(feng)隙腐蝕(shi)能力。



4. 晶間腐蝕(shi)


  沿(yan)著(zhu)或緊挨著(zhu)金(jin)屬晶界產(chan)生的腐蝕,稱之為晶間腐蝕。


  晶間腐(fu)蝕(shi)是一種(zhong)有(you)選(xuan)擇性(xing)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)破壞(huai),它與一般(ban)選(xuan)擇性(xing)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)不(bu)同之處在于,腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)局(ju)部(bu)性(xing)是顯微尺度的(de)(de)(de),而宏(hong)觀上不(bu)一定(ding)是局(ju)部(bu)的(de)(de)(de)。這種(zhong)類型的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)發生以后,有(you)時從外觀上不(bu)易被察覺,但晶界(jie)區因腐(fu)蝕(shi)已遭到破壞(huai),晶粒間的(de)(de)(de)結合強度幾乎完(wan)全喪(sang)失(shi)(shi)。腐(fu)蝕(shi)深度較大者可失(shi)(shi)去金屬(shu)聲(sheng),構(gou)件有(you)效承載截(jie)面大減而導致過載斷裂。受腐(fu)蝕(shi)嚴(yan)重(zhong)的(de)(de)(de)金屬(shu)甚至成為(wei)粉末,從構(gou)件上脫落下(xia)來。這是一種(zhong)危(wei)害性(xing)很大的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)破壞(huai)。


  奧氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼會發生晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)是由于(yu)這(zhe)類鋼加(jia)熱到600~800℃溫度(du)區(qu)間(jian)會發生敏(min)化,其機理(li)是過飽和固溶的碳(tan)(tan)向晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒邊界(jie)(jie)擴(kuo)散,與晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)附近的鉻(ge)結(jie)合(he)形成(cheng)鉻(ge)的碳(tan)(tan)化物(CrFe)23C6并在(zai)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)沉淀析(xi)(xi)出;由于(yu)碳(tan)(tan)比鉻(ge)的擴(kuo)散快(kuai)得(de)多,鉻(ge)來不及(ji)從晶(jing)(jing)(jing)(jing)內(nei)補充到晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)附近,因而(er)(er)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)區(qu)貧鉻(ge)而(er)(er)形成(cheng)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)。在(zai)某些(xie)超低碳(tan)(tan)含鉬奧氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼中,在(zai)敏(min)化溫度(du)區(qu)間(jian)的晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)析(xi)(xi)出鉻(ge)含量很高的σ相,其鄰近區(qu)也(ye)會貧鉻(ge),貧鉻(ge)的金(jin)屬在(zai)腐蝕(shi)介質作用下,首(shou)先被腐蝕(shi)溶解。這(zhe)些(xie)都是金(jin)屬出現晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)的原因。鐵素體(ti)(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼也(ye)有(you)形成(cheng)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)的傾向。



5. 應(ying)力腐蝕


  應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)是指金(jin)屬在某種特(te)定環(huan)境(jing)(jing)與相(xiang)(xiang)應(ying)(ying)水(shui)平(ping)應(ying)(ying)力(拉應(ying)(ying)力)的(de)(de)(de)(de)共(gong)同作(zuo)用下(xia),以裂紋擴展方式發生(sheng)的(de)(de)(de)(de)與腐(fu)蝕(shi)有(you)(you)關(guan)的(de)(de)(de)(de)斷裂。特(te)定環(huan)境(jing)(jing)下(xia)無應(ying)(ying)力或(huo)應(ying)(ying)力水(shui)平(ping)太低,不會引起應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)。同樣的(de)(de)(de)(de),有(you)(you)相(xiang)(xiang)當水(shui)平(ping)應(ying)(ying)力而無特(te)定環(huan)境(jing)(jing)也不會發生(sheng)應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)。所謂特(te)定環(huan)境(jing)(jing),是指只有(you)(you)當介質的(de)(de)(de)(de)成分和(he)濃(nong)度范圍適當時,才能導(dao)致某種相(xiang)(xiang)應(ying)(ying)金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)。


  不銹鋼(gang)焊(han)接構件應(ying)力(li)(li)腐蝕斷(duan)裂(lie),斷(duan)口(kou)呈脆(cui)性(xing)(xing)斷(duan)裂(lie)特征(zheng)。常在(zai)未發(fa)現(xian)的情況(kuang)下發(fa)生斷(duan)裂(lie),而且是瞬間斷(duan)裂(lie),往(wang)往(wang)造(zao)成災難性(xing)(xing)事故,其危害(hai)性(xing)(xing)極大(da),因(yin)此(ci),不銹鋼(gang)焊(han)接構件應(ying)力(li)(li)腐蝕問題(ti)應(ying)當(dang)引起高度重(zhong)視(shi)。





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