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(xue)腐蝕是(shi)指在介質中(zhong)直接(jie)發生的化(hua)學(xue)作用,即金(jin)屬(shu)同介質中(zhong)的離子(zi)直接(jie)交換電荷(he)。鈍化(hua)防(fang)護薄膜之(zhi)所(suo)以能(neng)阻止(zhi)金(jin)屬(shu)再受(shou)腐蝕,其重(zhong)要的一個方面(mian)是(shi)阻礙其離子(zi)交換和電荷(he)交換的速度。


  電(dian)(dian)化學(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)是金(jin)(jin)(jin)屬(shu)在電(dian)(dian)介質(zhi)中(zhong),由于電(dian)(dian)極反應(ying)(ying)而(er)發(fa)生的腐(fu)(fu)蝕(shi)。在許多電(dian)(dian)化學(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)過程中(zhong),有一(yi)種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)與(yu)(yu)另一(yi)種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)共同參與(yu)(yu),或(huo)者金(jin)(jin)(jin)屬(shu)內部各(ge)不(bu)同相的組成(cheng)(cheng)物共同參與(yu)(yu),即形成(cheng)(cheng)所謂的電(dian)(dian)偶腐(fu)(fu)蝕(shi)。此種(zhong)情況(kuang)下,一(yi)種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)構(gou)成(cheng)(cheng)陽極受腐(fu)(fu)蝕(shi)而(er)發(fa)生溶(rong)解(jie);另一(yi)種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)構(gou)成(cheng)(cheng)陰極而(er)發(fa)生還原反應(ying)(ying),工程中(zhong)的金(jin)(jin)(jin)屬(shu)腐(fu)(fu)蝕(shi),絕大(da)多數屬(shu)于電(dian)(dian)化學(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)。


  不銹鋼的主要腐蝕形式有均(jun)勻腐(fu)蝕(表面腐蝕)和局部腐蝕(shi),局部腐蝕又分為點腐(fu)蝕縫(feng)隙腐蝕晶(jing)間(jian)腐蝕應力腐蝕等。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


  均勻腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)指接觸腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)介質的(de)(de)金(jin)屬表面(mian)全(quan)部產生(sheng)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)現象。均勻腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)使金(jin)屬截(jie)面(mian)不斷減少,對于被腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)受力零件而言,會使其(qi)承受的(de)(de)真實應力逐漸增加,最終達到材料的(de)(de)斷裂強(qiang)度而發生(sheng)斷裂。


  評(ping)定均勻腐(fu)蝕的方法是在(zai)試(shi)驗條(tiao)件下,測出單位面積上經一定時間腐(fu)蝕以后(hou)所損(sun)失的質量[g/(㎡·年(nian))],即腐(fu)蝕速率,若以被腐(fu)蝕的深度(mm/年(nian))計,則更便(bian)于計算設備的耐蝕壽命。表1-12 為耐蝕性分級。


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2. 點腐蝕


  點腐(fu)蝕(shi)是指(zhi)在金屬(shu)材料表面(mian)大部分不腐(fu)蝕(shi)或腐(fu)蝕(shi)輕微,而分散發生高度的(de)局部腐(fu)蝕(shi),常見蝕(shi)點的(de)尺寸小于1.0mm,深度往(wang)往(wang)大于表面(mian)孔徑,輕者為較淺的(de)腐(fu)蝕(shi)坑,嚴(yan)重的(de)點腐(fu)蝕(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)銹鋼(gang)中加入(ru)鉬、錳(meng)、硅、釩或稀土(tu)合金元素(su)(su),降低鋼(gang)中碳的(de)含(han)量,提高(gao)鉻、鎳含(han)量均能有效地(di)提高(gao)抗點蝕能力。現(xian)有的(de)超低碳高(gao)鉻鎳含(han)鉬的(de)奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)和超高(gao)純低碳低氮含(han)鉬的(de)高(gao)鉻鐵素(su)(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)均有較高(gao)的(de)耐點腐蝕性能。



3. 縫隙腐蝕


  縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)是(shi)(shi)指由于金(jin)屬(shu)表(biao)面或(huo)非金(jin)屬(shu)表(biao)面形(xing)(xing)成(cheng)狹(xia)縫(feng)或(huo)間隙(xi)(xi),在狹(xia)縫(feng)內或(huo)近旁發(fa)生的局(ju)部腐(fu)蝕(shi)(shi)。縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)為(wei)斑點狀或(huo)潰瘍形(xing)(xing)狀的宏觀腐(fu)蝕(shi)(shi)坑(keng)。縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)主要是(shi)(shi)介質的電(dian)化學不(bu)均勻性引起的。


  縫(feng)隙腐(fu)蝕常發(fa)生在(zai)墊圈、鉚接(jie)(jie)、螺(luo)釘連(lian)接(jie)(jie)的(de)(de)接(jie)(jie)縫(feng)處,搭(da)接(jie)(jie)的(de)(de)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭、閥座、堆積的(de)(de)金屬片間等處。由于連(lian)接(jie)(jie)的(de)(de)縫(feng)隙處被腐(fu)蝕產物覆蓋以及介(jie)質(zhi)(zhi)擴散受(shou)到(dao)限制等原因,導致(zhi)該處的(de)(de)介(jie)質(zhi)(zhi)成分和(he)濃度與整體相比(bi)有很(hen)大差別,形(xing)成“閉塞電池腐(fu)蝕”作(zuo)用。


  部分奧氏體型不(bu)銹(xiu)鋼、鐵(tie)素體型不(bu)銹(xiu)鋼和馬氏體型不(bu)銹(xiu)鋼在(zai)海水中均有不(bu)同程度的縫隙(xi)(xi)腐蝕傾向(xiang)。在(zai)鋼中適當地增(zeng)加鉻、鉬含(han)量,可以改善抗縫隙(xi)(xi)腐蝕能力。



4. 晶(jing)間腐蝕


  沿著(zhu)或緊挨(ai)著(zhu)金屬晶界(jie)產生的腐蝕,稱之(zhi)為(wei)晶間(jian)腐蝕。


  晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)是一(yi)種(zhong)(zhong)有選擇(ze)性的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)破壞(huai),它(ta)與一(yi)般選擇(ze)性腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的不同之(zhi)處(chu)在于,腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的局部性是顯微(wei)尺度的,而宏觀上(shang)(shang)不一(yi)定(ding)是局部的。這種(zhong)(zhong)類型(xing)的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)發生以后,有時從外觀上(shang)(shang)不易被察覺,但晶界區因腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)已(yi)遭到(dao)破壞(huai),晶粒間(jian)的結(jie)合(he)強(qiang)度幾乎完全(quan)喪失。腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)深度較大者(zhe)可失去金屬聲,構件有效(xiao)承載截(jie)面大減而導(dao)致(zhi)過載斷(duan)裂。受(shou)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)嚴重的金屬甚至(zhi)成為粉末,從構件上(shang)(shang)脫落(luo)下來。這是一(yi)種(zhong)(zhong)危害性很大的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)破壞(huai)。


  奧氏體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)會(hui)(hui)發生(sheng)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是(shi)(shi)由(you)于這(zhe)(zhe)類鋼(gang)加(jia)熱(re)到(dao)600~800℃溫(wen)度(du)區(qu)間(jian)(jian)(jian)會(hui)(hui)發生(sheng)敏化,其機理是(shi)(shi)過飽和固溶的(de)(de)碳(tan)向晶(jing)(jing)粒(li)邊界(jie)(jie)擴散,與晶(jing)(jing)界(jie)(jie)附(fu)近(jin)的(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)結合形成鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)碳(tan)化物(CrFe)23C6并(bing)在(zai)(zai)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)沉淀析(xi)出(chu)(chu);由(you)于碳(tan)比鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)擴散快得(de)多,鉻(ge)(ge)(ge)來不(bu)及從晶(jing)(jing)內補充到(dao)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)附(fu)近(jin),因(yin)而(er)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)區(qu)貧(pin)鉻(ge)(ge)(ge)而(er)形成晶(jing)(jing)間(jian)(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。在(zai)(zai)某些(xie)超低碳(tan)含鉬奧氏體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中,在(zai)(zai)敏化溫(wen)度(du)區(qu)間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)析(xi)出(chu)(chu)鉻(ge)(ge)(ge)含量很高的(de)(de)σ相,其鄰近(jin)區(qu)也會(hui)(hui)貧(pin)鉻(ge)(ge)(ge),貧(pin)鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)金屬在(zai)(zai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介(jie)質作用下,首先被腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)溶解。這(zhe)(zhe)些(xie)都是(shi)(shi)金屬出(chu)(chu)現(xian)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)原因(yin)。鐵(tie)素體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)也有形成晶(jing)(jing)間(jian)(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)傾(qing)向。



5. 應力腐(fu)蝕(shi)


  應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力腐蝕是指金屬在某(mou)種(zhong)特(te)定環境與相(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)水平(ping)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(拉應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力)的共同作用下(xia),以裂紋擴展方式發(fa)生的與腐蝕有關的斷裂。特(te)定環境下(xia)無(wu)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力或應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力水平(ping)太低(di),不會(hui)引(yin)起應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力腐蝕。同樣(yang)的,有相(xiang)當水平(ping)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力而無(wu)特(te)定環境也不會(hui)發(fa)生應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力腐蝕。所謂特(te)定環境,是指只有當介(jie)質的成分和(he)濃度(du)范圍適當時(shi),才能導致某(mou)種(zhong)相(xiang)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)金屬的應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力腐蝕。


  不銹鋼(gang)焊接構(gou)(gou)件應(ying)力腐(fu)蝕(shi)斷裂(lie),斷口呈脆性斷裂(lie)特征。常在(zai)未發現的情況下發生斷裂(lie),而且是瞬間斷裂(lie),往往造成災(zai)難性事故(gu),其(qi)危害性極(ji)大(da),因(yin)此,不銹鋼(gang)焊接構(gou)(gou)件應(ying)力腐(fu)蝕(shi)問題應(ying)當引起高度重視。





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