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。
化學(xue)腐蝕是(shi)指在介質中直接(jie)(jie)發生的化學(xue)作用,即(ji)金(jin)屬(shu)同介質中的離子直接(jie)(jie)交(jiao)換電荷。鈍化防護(hu)薄膜(mo)之所以能(neng)阻(zu)止金(jin)屬(shu)再受腐蝕,其重(zhong)要的一個方面是(shi)阻(zu)礙(ai)其離子交(jiao)換和電荷交(jiao)換的速度。
電(dian)化學腐(fu)(fu)蝕(shi)是金屬(shu)(shu)(shu)(shu)在電(dian)介質中(zhong),由于(yu)電(dian)極反應而(er)發(fa)生(sheng)的腐(fu)(fu)蝕(shi)。在許多(duo)電(dian)化學腐(fu)(fu)蝕(shi)過程中(zhong),有一種金屬(shu)(shu)(shu)(shu)與(yu)另一種金屬(shu)(shu)(shu)(shu)共(gong)同(tong)參(can)與(yu),或者(zhe)金屬(shu)(shu)(shu)(shu)內部各不同(tong)相的組成物共(gong)同(tong)參(can)與(yu),即形成所謂(wei)的電(dian)偶腐(fu)(fu)蝕(shi)。此種情況下,一種金屬(shu)(shu)(shu)(shu)構(gou)成陽極受腐(fu)(fu)蝕(shi)而(er)發(fa)生(sheng)溶(rong)解;另一種金屬(shu)(shu)(shu)(shu)構(gou)成陰極而(er)發(fa)生(sheng)還(huan)原反應,工(gong)程中(zhong)的金屬(shu)(shu)(shu)(shu)腐(fu)(fu)蝕(shi),絕(jue)大(da)多(duo)數屬(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)電(dian)化學腐(fu)(fu)蝕(shi)。
不銹鋼的主要腐蝕形式有均(jun)勻(yun)腐蝕(表面腐蝕)和局部腐(fu)蝕(shi),局部腐蝕又分為點腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕和應(ying)力腐蝕等。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
均(jun)勻腐蝕(shi)(shi)是指接觸腐蝕(shi)(shi)介(jie)質的(de)金屬(shu)表(biao)面全部產生腐蝕(shi)(shi)的(de)現象(xiang)。均(jun)勻腐蝕(shi)(shi)使金屬(shu)截(jie)面不斷減少,對于被(bei)腐蝕(shi)(shi)的(de)受力(li)零件而(er)言(yan),會使其承受的(de)真實應力(li)逐漸增(zeng)加,最終(zhong)達到材(cai)料的(de)斷裂強度而(er)發(fa)生斷裂。
評定均勻腐(fu)蝕(shi)的(de)方法(fa)是在(zai)試驗條件下,測出單(dan)位面積上經一定時間腐(fu)蝕(shi)以(yi)(yi)后所損失(shi)的(de)質量[g/(㎡·年)],即(ji)腐(fu)蝕(shi)速率,若以(yi)(yi)被(bei)腐(fu)蝕(shi)的(de)深度(mm/年)計(ji),則(ze)更便于(yu)計(ji)算設備的(de)耐蝕(shi)壽命。表1-12 為耐蝕(shi)性分級。

2. 點腐(fu)蝕
點腐蝕(shi)(shi)(shi)是指(zhi)在(zai)金屬材(cai)料(liao)表面大(da)部分(fen)不腐蝕(shi)(shi)(shi)或(huo)腐蝕(shi)(shi)(shi)輕(qing)微(wei),而分(fen)散(san)發生(sheng)高度的(de)局(ju)部腐蝕(shi)(shi)(shi),常(chang)見蝕(shi)(shi)(shi)點的(de)尺寸小于1.0mm,深(shen)度往往大(da)于表面孔徑,輕(qing)者為較淺(qian)的(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)坑,嚴重的(de)點腐蝕(shi)(shi)(shi)會形成穿(chuan)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。
在不銹鋼(gang)中加入(ru)鉬、錳(meng)、硅、釩或稀土(tu)合金元素,降(jiang)低鋼(gang)中碳(tan)的(de)(de)含量(liang),提高(gao)鉻、鎳(nie)(nie)含量(liang)均(jun)能(neng)有(you)效地提高(gao)抗點(dian)蝕能(neng)力(li)。現有(you)的(de)(de)超(chao)低碳(tan)高(gao)鉻鎳(nie)(nie)含鉬的(de)(de)奧氏體不銹鋼(gang)和超(chao)高(gao)純低碳(tan)低氮(dan)含鉬的(de)(de)高(gao)鉻鐵(tie)素體不銹鋼(gang)均(jun)有(you)較高(gao)的(de)(de)耐(nai)點(dian)腐蝕性能(neng)。
3. 縫隙腐蝕
縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕是指由于金(jin)屬表面(mian)(mian)或非(fei)金(jin)屬表面(mian)(mian)形成狹(xia)縫(feng)或間隙(xi),在狹(xia)縫(feng)內或近(jin)旁發生的局部腐(fu)蝕。縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕為斑(ban)點狀或潰瘍形狀的宏觀腐(fu)蝕坑。縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕主要是介質的電化學不(bu)均勻性引起的。
縫隙腐蝕常發生在(zai)墊(dian)圈(quan)、鉚接(jie)、螺釘連接(jie)的(de)(de)接(jie)縫處,搭(da)接(jie)的(de)(de)焊(han)接(jie)接(jie)頭、閥座(zuo)、堆積的(de)(de)金(jin)屬片間(jian)等處。由于連接(jie)的(de)(de)縫隙處被腐蝕產(chan)物(wu)覆蓋(gai)以(yi)及介質擴散受到限(xian)制(zhi)等原因,導致該處的(de)(de)介質成(cheng)分和濃度與整體相比有(you)很大差別(bie),形成(cheng)“閉(bi)塞電池(chi)腐蝕”作用。
部分奧氏(shi)體(ti)型(xing)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)、鐵(tie)素體(ti)型(xing)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)和馬氏(shi)體(ti)型(xing)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)在(zai)海水(shui)中均有不(bu)(bu)(bu)同程(cheng)度(du)的(de)縫隙腐蝕傾(qing)向(xiang)。在(zai)鋼(gang)(gang)中適當地增加鉻、鉬(mu)含量,可以改善抗(kang)縫隙腐蝕能(neng)力(li)。
4. 晶間腐(fu)蝕(shi)
沿(yan)著或緊挨著金屬晶界產生的腐(fu)蝕,稱之(zhi)為晶間腐(fu)蝕。
晶間腐(fu)蝕是(shi)一種(zhong)有選(xuan)擇性的(de)(de)腐(fu)蝕破壞,它(ta)與一般(ban)選(xuan)擇性腐(fu)蝕的(de)(de)不(bu)同(tong)之(zhi)處在(zai)于,腐(fu)蝕的(de)(de)局部性是(shi)顯微尺度的(de)(de),而宏(hong)觀上不(bu)一定是(shi)局部的(de)(de)。這(zhe)種(zhong)類(lei)型的(de)(de)腐(fu)蝕發生以后,有時從外觀上不(bu)易(yi)被察覺,但晶界區(qu)因腐(fu)蝕已(yi)遭到破壞,晶粒間的(de)(de)結合(he)強度幾乎(hu)完(wan)全(quan)喪失。腐(fu)蝕深度較大(da)者(zhe)可失去(qu)金屬聲(sheng),構件(jian)有效承載(zai)(zai)截(jie)面(mian)大(da)減(jian)而導致過載(zai)(zai)斷裂。受腐(fu)蝕嚴重的(de)(de)金屬甚至成為(wei)粉(fen)末,從構件(jian)上脫落(luo)下來。這(zhe)是(shi)一種(zhong)危害性很大(da)的(de)(de)腐(fu)蝕破壞。
奧(ao)氏(shi)體(ti)型(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)會發生晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)是由于這類鋼(gang)(gang)加熱(re)到(dao)600~800℃溫度(du)區間會發生敏化,其(qi)機理是過飽和固溶(rong)(rong)的(de)(de)(de)碳(tan)向(xiang)晶(jing)(jing)粒邊界(jie)(jie)擴(kuo)散,與晶(jing)(jing)界(jie)(jie)附近(jin)(jin)的(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)結合形成鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)碳(tan)化物(CrFe)23C6并在(zai)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)沉淀(dian)析出(chu);由于碳(tan)比(bi)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)擴(kuo)散快得多(duo),鉻(ge)(ge)(ge)(ge)來不(bu)及從(cong)晶(jing)(jing)內補充到(dao)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)附近(jin)(jin),因(yin)而(er)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)區貧鉻(ge)(ge)(ge)(ge)而(er)形成晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)。在(zai)某些(xie)超(chao)低碳(tan)含(han)鉬奧(ao)氏(shi)體(ti)型(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)中,在(zai)敏化溫度(du)區間的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)析出(chu)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)含(han)量很高(gao)的(de)(de)(de)σ相,其(qi)鄰近(jin)(jin)區也會貧鉻(ge)(ge)(ge)(ge),貧鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)金屬在(zai)腐(fu)(fu)蝕(shi)介質(zhi)作(zuo)用(yong)下,首先被腐(fu)(fu)蝕(shi)溶(rong)(rong)解。這些(xie)都是金屬出(chu)現晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)原因(yin)。鐵(tie)素體(ti)型(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)也有形成晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)傾(qing)向(xiang)。
5. 應力腐(fu)蝕
應力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)是(shi)指金(jin)(jin)屬在某(mou)種特(te)(te)定環(huan)(huan)境(jing)(jing)與(yu)相(xiang)應水(shui)(shui)平(ping)應力(li)(拉應力(li))的(de)共同(tong)作用下,以(yi)裂紋擴展方式(shi)發生的(de)與(yu)腐(fu)蝕(shi)(shi)有關的(de)斷裂。特(te)(te)定環(huan)(huan)境(jing)(jing)下無(wu)應力(li)或應力(li)水(shui)(shui)平(ping)太低(di),不會(hui)引(yin)起應力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)。同(tong)樣(yang)的(de),有相(xiang)當(dang)(dang)水(shui)(shui)平(ping)應力(li)而無(wu)特(te)(te)定環(huan)(huan)境(jing)(jing)也不會(hui)發生應力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)。所謂特(te)(te)定環(huan)(huan)境(jing)(jing),是(shi)指只有當(dang)(dang)介質(zhi)的(de)成分和濃度范圍適當(dang)(dang)時(shi),才(cai)能導(dao)致某(mou)種相(xiang)應金(jin)(jin)屬的(de)應力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)。
不(bu)銹鋼(gang)焊接構件(jian)(jian)應(ying)力腐蝕斷(duan)(duan)裂,斷(duan)(duan)口呈脆性斷(duan)(duan)裂特征。常在未發(fa)現的情況下發(fa)生斷(duan)(duan)裂,而且是瞬間斷(duan)(duan)裂,往(wang)往(wang)造成災難性事故,其(qi)危害性極(ji)大(da),因此(ci),不(bu)銹鋼(gang)焊接構件(jian)(jian)應(ying)力腐蝕問題應(ying)當引起高度重視。

