金屬與腐蝕介質發生反應而變質的現象稱為腐蝕。常見的金屬腐蝕有晶間腐蝕點腐蝕應力腐蝕(shi)、疲勞腐蝕和縫隙腐蝕等。



1. 晶間腐蝕


  晶間腐蝕是不(bu)銹鋼在特定的腐蝕介質中沿著鋼的晶界發生的一種局部選擇性腐蝕。如果這種腐蝕發生在金屬表面,將形成微裂紋并深入內部,直至引起破斷。在某些特定腐蝕介質中(如硝酸、磷酸、硫酸、乳酸、甲酸、氫氟酸和硫酸銅等),就會沿著不銹鋼的晶界發生腐蝕。在有應力同時存在的情況下,晶間腐蝕有可能發展為晶間應力腐蝕開裂。為避免晶間腐蝕,一般可選用超低碳((w(C)≤0.03%)奧氏體不銹鋼雙相不銹鋼(gang)和含Ti、Nb穩定化的奧氏體不銹鋼。



2. 點腐蝕


  點腐(fu)蝕(shi)又叫(jiao)孔蝕(shi),是最常見的局部腐(fu)蝕(shi)形(xing)式之一。它是因為金屬表面某個局部由(you)于(yu)微電池(chi)作用(yong),出現一些(xie)腐(fu)蝕(shi)小孔,并向深處發展(zhan)。在不銹(xiu)(xiu)鋼表面存在雜質、污(wu)物以及缺陷部位鈍化膜(mo)損壞(huai)而生銹(xiu)(xiu)或在海水中使用(yong)的不銹(xiu)(xiu)鋼,即會出現點腐(fu)蝕(shi)(孔蝕(shi))。


  點腐(fu)(fu)(fu)蝕的(de)(de)破壞性和隱(yin)患性較大(da)。發(fa)生點腐(fu)(fu)(fu)蝕時(shi),雖然金屬(shu)(shu)的(de)(de)失重不大(da),但(dan)由于(yu)陽(yang)(yang)極面(mian)積非常小,陽(yang)(yang)極上流過的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕電(dian)流密度很(hen)大(da),造成較高的(de)(de)金屬(shu)(shu)溶解速度,嚴(yan)重時(shi)可使(shi)金屬(shu)(shu)設備穿孔破壞。點腐(fu)(fu)(fu)蝕還會使(shi)晶間腐(fu)(fu)(fu)蝕、剝蝕、應力腐(fu)(fu)(fu)蝕開裂和腐(fu)(fu)(fu)蝕疲勞等加劇,在很(hen)多情況下是(shi)這(zhe)些局(ju)部腐(fu)(fu)(fu)蝕的(de)(de)起源(yuan)。


  為防(fang)止(zhi)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)發生點(dian)腐蝕(孔蝕),應選(xuan)(xuan)擇含高(gao)(gao)鉻、鎳(nie)、鉬、氮的(de)(de)不銹(xiu)鋼(gang)(gang),提(ti)高(gao)(gao)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)純度并降低(di)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)不均勻性。選(xuan)(xuan)擇鈍化和(he)鈍化能力強的(de)(de)材料是防(fang)止(zhi)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)點(dian)腐蝕的(de)(de)有(you)力措施。



3. 縫隙腐蝕(shi)


  在腐蝕(shi)(shi)介(jie)質的(de)作(zuo)用下,不銹鋼(gang)縫隙(xi)出現腐蝕(shi)(shi),即縫隙(xi)腐蝕(shi)(shi)。縫隙(xi)腐蝕(shi)(shi)一(yi)般根據縫隙(xi)形(xing)狀(zhuang)的(de)不同而(er)具有一(yi)定(ding)的(de)外形(xing)。輕(qing)微時,縫隙(xi)內(nei)為一(yi)般腐蝕(shi)(shi),嚴重時多為片(pian)狀(zhuang)點腐蝕(shi)(shi)或潰瘍狀(zhuang)。


  所有能引(yin)起腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)介(jie)質都能引(yin)起縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)。不銹(xiu)鋼(gang)表面若存(cun)在(zai)金屬和(he)非金屬夾雜物(金屬微粒、灰塵、臟物、砂粒、海生物),或(huo)者(zhe)是(shi)結構(gou)上的(de)(de)原(yuan)因,如螺栓聯接(jie)、鉚接(jie)、墊片與非金屬接(jie)觸等所形成(cheng)的(de)(de)縫隙(xi),在(zai)這些情況(kuang)下不銹(xiu)鋼(gang)零件若與腐(fu)蝕(shi)(shi)介(jie)質接(jie)觸,便會發生縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)。特別是(shi)在(zai)氯離子(zi)的(de)(de)環境中,縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)最為(wei)常見(jian)。


  不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐蝕主要是因為縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)內的溶液(ye)酸化(hua)(hua)、缺氧而引起(qi)的鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)破壞。因此防(fang)止不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐蝕的有力(li)措施(shi)是:選擇含高(gao)(gao)鉻、鎳、鉬、氮的不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang),提(ti)高(gao)(gao)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)的穩定性(xing)和(he)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)、再鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)的能力(li),提(ti)高(gao)(gao)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的純度,并降低不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的不(bu)(bu)均勻(yun)性(xing)。



4. 應力(li)腐(fu)蝕


  應(ying)(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是不(bu)銹(xiu)鋼在持久(jiu)拉應(ying)(ying)力(包括(kuo)外加(jia)載荷、熱應(ying)(ying)力及冷加(jia)工、熱加(jia)工或焊接(jie)后的(de)殘留應(ying)(ying)力等)和特定(ding)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介(jie)質(zhi)的(de)共同作(zuo)用下出現的(de)脆性開裂。它是不(bu)銹(xiu)鋼局部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)破壞中(zhong)最(zui)常見、危害最(zui)大的(de)一種腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)形式。


  不銹鋼應力腐蝕的特點是出現腐蝕裂縫甚至斷裂,裂縫的起源點往往是腐蝕小孔或腐蝕小坑的底部;裂縫擴散有沿晶界、穿晶型和混合型三種,主裂縫通常垂直于應力方向,多半有分枝;裂縫端部尖銳,裂縫內壁及金屬表面的腐蝕程度通常很輕微,裂縫端部的擴散速度很快,斷口有脆性斷裂的特征。導致各類不銹鋼應力腐蝕最常見的介質是含Cl-和氧的大氣和工業水、海水等,在超過臨界值的拉應力(含內應力)和高溫共同作用的結果。


 引起Cr-Ni奧氏體不(bu)銹鋼應力腐蝕常見的(de)介(jie)質有:


   a. 各種(zhong)氯(lv)化物或(huo)含氯(lv)化物的(de)溶液(ye)。


   b. 海(hai)水(shui)、鹽(yan)水(shui)、河水(shui)、井水(shui)、水(shui)蒸(zheng)氣(qi)和海(hai)洋性大氣(qi)。


   c. 氫氧化物,例如NaOH、KOH的水溶液。


   d. 硝酸和硝酸鹽;HNO3 +HF和HNO3+HCl+HF的酸洗液。


   e. 氫氟酸、氟硅酸和含F-的水溶液。


   f. 硫酸和亞硫酸鹽;連多(duo)硫酸;硫化氫水(shui)溶(rong)液。


    表2-1列出了(le)引起Cr-Ni奧氏體不銹鋼腐蝕的介質和條件(jian)。



 對于應力腐(fu)蝕斷裂,通(tong)常通(tong)過正確選(xuan)材可以予(yu)以控制。


   a. 在(zai)高(gao)濃(nong)度氯化物中,通常選擇(ze)鎳(nie)含量高(gao)的不銹鋼(gang)、高(gao)硅Cr-N不銹鋼(gang)和(he)鐵素體(ti)不銹鋼(gang)。


   b. 在(zai)產生(sheng)晶間氯化(hua)(hua)物應(ying)力腐(fu)蝕(shi)的環境中,可(ke)選擇含Ti、Nb的奧(ao)氏體不銹鋼(gang)(經穩定化(hua)(hua)處理)、超(chao)低碳或控氮奧(ao)氏體不銹鋼(gang)。


   c. 在含氯離(li)子的水溶液(ye)中(zhong),當(dang)在低(di)于(yu)60℃的低(di)濃(nong)(nong)(nong)(nong)度氯離(li)子介質中(zhong),無濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)或富集(ji)(ji)可(ke)選(xuan)用(yong)18-8型(xing)、18-12-2型(xing)奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)、Cr18Mo2鐵素(su)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)18-5-Mo雙相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang);在低(di)于(yu)60℃的低(di)濃(nong)(nong)(nong)(nong)度氯離(li)子介質中(zhong)(濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)、富集(ji)(ji)),可(ke)選(xuan)用(yong)Cr18Mo2鐵素(su)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)18-5-Mo雙相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang);在低(di)于(yu)60℃高濃(nong)(nong)(nong)(nong)度氯離(li)子介質中(zhong)(有濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)、富集(ji)(ji)),可(ke)選(xuan)用(yong)Cr27Mo、Cr18Mo2鐵素(su)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang),以及(ji)w(Cr)22%~25%并(bing)含Mo的雙相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang);在60~200℃低(di)濃(nong)(nong)(nong)(nong)度氯離(li)子介質中(zhong)(濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)、富集(ji)(ji)),可(ke)選(xuan)用(yong)18-5型(xing)、22-5型(xing)、25-5型(xing)雙相含Mo不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)高Cr、Mo、Ni不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(Cr20Ni25Mo4.5Cu);在200~350℃低(di)濃(nong)(nong)(nong)(nong)度氯離(li)子(濃(nong)(nong)(nong)(nong)縮(suo)、富集(ji)(ji))介質中(zhong),可(ke)選(xuan)用(yong)Cr20Ni32Fe鐵-鎳合金(jin)、Cr30Ni60Fe10鎳基合金(jin)。


   d. 在(zai)含NaOH的(de)(de)水(shui)溶液(ye)中,當(dang)w(NaOH)≤20%,無氯子,沸騰溫度≤120可選18-8或18-12-2型奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼;當(dang)w(NaOH)=50%、w(NaCl)=2.5%在(zai)85℃的(de)(de)NaOH水(shui)溶液(ye)中,可選用超(chao)低碳18-8型奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼、Cr26Mo1 鐵素體不(bu)銹鋼等。


   e. 雙相不銹鋼尤其適用于由點腐蝕(孔蝕)引起的應力腐蝕破裂的場合,如022Cr21Ni5Ti、022Cr23Ni5Mo3N等具有優良耐應力腐蝕特性的雙相不銹鋼。



5. 疲勞腐蝕


  疲(pi)勞(lao)腐(fu)(fu)蝕是不(bu)銹鋼零件在腐(fu)(fu)蝕介質與交變應力的(de)共同作用(yong)下(xia)發生腐(fu)(fu)蝕進而引(yin)起零件的(de)破損現象。疲(pi)勞(lao)腐(fu)(fu)蝕的(de)特(te)點是產生腐(fu)(fu)蝕坑和大(da)(da)量裂縫(feng)(feng)(feng),以致金屬的(de)機械疲(pi)勞(lao)極限不(bu)復存(cun)在;裂縫(feng)(feng)(feng)多(duo)半穿(chuan)晶粒(li),一般不(bu)分枝;裂縫(feng)(feng)(feng)端部(bu)(bu)較鈍;斷口(kou)大(da)(da)部(bu)(bu)為腐(fu)(fu)蝕產物所覆蓋,小部(bu)(bu)呈脆性裂縫(feng)(feng)(feng)破壞。


  導致疲勞腐蝕(shi)的活性介(jie)質(zhi)有(you)酸(suan)性介(jie)質(zhi)、氯化物、含H2S、SO2和O2的氣體(ti)以(yi)及其他能產生腐蝕(shi)的介(jie)質(zhi)。


  為了防止疲勞腐蝕的產生,不(bu)銹(xiu)鋼(gang)應(ying)具備良(liang)好(hao)的耐點蝕性能和高(gao)強度,因(yin)此應(ying)選擇含Cr、Mo較高(gao)的馬氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang),超級奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang),以及高(gao)鉻(ge)、鉬、氮含量的雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang),典型的鋼(gang)號(hao)有:015Cr20Ni18Mo6CuN、015Cr24Ni22M7CuN、022Cr25Ni6Mo2N、022Cr25NiMo4N等。


  當然(ran)在選(xuan)擇不(bu)銹鋼耐蝕性的過程中,要根(gen)據實際情況,分析產(chan)生腐(fu)蝕的原因(yin),并根(gen)據腐(fu)蝕特(te)點進行試驗,總結出(chu)最(zui)佳(jia)方案再選(xuan)擇耐蝕性好的、經濟上合理的、市場(chang)上有(you)的不(bu)銹鋼材料。





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