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(shi)應力腐蝕、疲勞腐蝕和縫隙腐蝕等。



1. 晶(jing)間腐(fu)蝕


  晶間腐蝕是不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(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)雙相不銹鋼和含Ti、Nb穩定化的奧氏體不銹鋼。



2. 點腐(fu)蝕


  點(dian)腐(fu)蝕又叫孔(kong)蝕,是最(zui)常見的(de)局部腐(fu)蝕形式之一(yi)。它是因為金屬(shu)表(biao)面某(mou)個(ge)局部由于微電池(chi)作用,出現(xian)(xian)一(yi)些腐(fu)蝕小孔(kong),并向深處(chu)發展。在不銹鋼表(biao)面存在雜質、污(wu)物以(yi)及缺陷部位(wei)鈍(dun)化膜損壞而生銹或在海水中使用的(de)不銹鋼,即會(hui)出現(xian)(xian)點(dian)腐(fu)蝕(孔(kong)蝕)。


  點腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)破壞(huai)性(xing)和隱(yin)患性(xing)較大。發生點腐(fu)蝕(shi)(shi)時,雖(sui)然金(jin)屬(shu)的(de)(de)失重不(bu)大,但由于陽極面積非常小,陽極上流(liu)過的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)電流(liu)密度很大,造(zao)成較高(gao)的(de)(de)金(jin)屬(shu)溶解(jie)速度,嚴重時可使(shi)金(jin)屬(shu)設備穿孔破壞(huai)。點腐(fu)蝕(shi)(shi)還會(hui)使(shi)晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)、剝蝕(shi)(shi)、應力腐(fu)蝕(shi)(shi)開裂和腐(fu)蝕(shi)(shi)疲勞等加劇,在很多情況下是這些(xie)局部腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)起源(yuan)。


  為防止(zhi)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼發生點腐蝕(孔(kong)蝕),應選(xuan)擇含高鉻(ge)、鎳、鉬、氮的(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼,提高不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)純度(du)并降(jiang)低不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)不(bu)均(jun)勻(yun)性。選(xuan)擇鈍化(hua)和(he)鈍化(hua)能力(li)強的(de)材料是防止(zhi)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼點腐蝕的(de)有力(li)措施(shi)。



3. 縫隙腐(fu)蝕


  在腐(fu)蝕介質的(de)作用下,不(bu)銹(xiu)鋼縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)出現腐(fu)蝕,即縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)蝕。縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)蝕一(yi)般根據縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)形(xing)狀(zhuang)的(de)不(bu)同而具有一(yi)定的(de)外形(xing)。輕微(wei)時,縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)內為一(yi)般腐(fu)蝕,嚴重時多為片(pian)狀(zhuang)點腐(fu)蝕或(huo)潰(kui)瘍狀(zhuang)。


  所(suo)有能引(yin)起腐(fu)蝕的(de)介質都能引(yin)起縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕。不(bu)銹鋼表面若存在金(jin)屬(shu)(shu)和非金(jin)屬(shu)(shu)夾(jia)雜(za)物(金(jin)屬(shu)(shu)微粒、灰塵、臟(zang)物、砂粒、海(hai)生(sheng)物),或(huo)者是結構上的(de)原因,如螺栓聯接(jie)(jie)、鉚接(jie)(jie)、墊片與(yu)(yu)非金(jin)屬(shu)(shu)接(jie)(jie)觸(chu)等所(suo)形成的(de)縫(feng)隙(xi),在這些(xie)情況下不(bu)銹鋼零(ling)件若與(yu)(yu)腐(fu)蝕介質接(jie)(jie)觸(chu),便會發生(sheng)縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕。特別是在氯離子的(de)環(huan)境中,縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕最為常見。


  不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的縫隙腐(fu)(fu)蝕主(zhu)要是因為縫隙內的溶(rong)液酸化(hua)、缺氧而引起的鈍化(hua)膜(mo)破(po)壞。因此防止不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼縫隙腐(fu)(fu)蝕的有力措施(shi)是:選擇(ze)含高鉻、鎳、鉬、氮的不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼,提高不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼鈍化(hua)膜(mo)的穩定(ding)性和(he)鈍化(hua)、再鈍化(hua)的能力,提高不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的純度(du),并降低不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的不(bu)均勻(yun)性。



4. 應力(li)腐蝕(shi)


  應(ying)力(li)腐(fu)蝕是不銹鋼(gang)在持久拉(la)應(ying)力(li)(包括外(wai)加載荷(he)、熱(re)應(ying)力(li)及冷加工、熱(re)加工或焊接后(hou)的殘留應(ying)力(li)等)和特定的腐(fu)蝕介(jie)質的共同作用(yong)下(xia)出現的脆性(xing)開裂(lie)。它是不銹鋼(gang)局部(bu)腐(fu)蝕破壞(huai)中最(zui)常見、危害最(zui)大(da)的一種(zhong)腐(fu)蝕形式。


  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(yin)起Cr-Ni奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)應(ying)力腐蝕常見的(de)介(jie)質有:


   a. 各種(zhong)氯化物或含(han)氯化物的溶(rong)液(ye)。


   b. 海水、鹽水、河水、井(jing)水、水蒸氣和海洋(yang)性大氣。


   c. 氫氧化物,例(li)如(ru)NaOH、KOH的(de)水溶(rong)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(suan)和亞硫酸(suan)鹽;連多硫酸(suan);硫化氫水溶液。


    表(biao)2-1列出了引起Cr-Ni奧氏(shi)體不銹鋼腐蝕的介(jie)質和條件。



 對于應力腐(fu)蝕斷裂,通常通過正確選材可(ke)以(yi)予以(yi)控(kong)制。


   a. 在高(gao)(gao)濃度氯化物中,通(tong)常選(xuan)擇鎳含量高(gao)(gao)的不銹鋼(gang)、高(gao)(gao)硅Cr-N不銹鋼(gang)和(he)鐵素體(ti)不銹鋼(gang)。


   b. 在產生晶(jing)間氯化物應力(li)腐蝕的(de)環(huan)境中,可選(xuan)擇含Ti、Nb的(de)奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(經穩(wen)定(ding)化處理)、超(chao)低(di)碳或控氮(dan)奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。


   c. 在含氯(lv)離(li)子(zi)的水溶液中(zhong)(zhong),當(dang)在低于60℃的低濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)氯(lv)離(li)子(zi)介(jie)(jie)質中(zhong)(zhong),無濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)或富(fu)(fu)(fu)集(ji)可(ke)選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)(yong)(yong)18-8型(xing)、18-12-2型(xing)奧氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)、Cr18Mo2鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和18-5-Mo雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang);在低于60℃的低濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)氯(lv)離(li)子(zi)介(jie)(jie)質中(zhong)(zhong)(濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)、富(fu)(fu)(fu)集(ji)),可(ke)選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)(yong)(yong)Cr18Mo2鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和18-5-Mo雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang);在低于60℃高(gao)濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)氯(lv)離(li)子(zi)介(jie)(jie)質中(zhong)(zhong)(有(you)濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)、富(fu)(fu)(fu)集(ji)),可(ke)選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)(yong)(yong)Cr27Mo、Cr18Mo2鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),以及w(Cr)22%~25%并(bing)含Mo的雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang);在60~200℃低濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)氯(lv)離(li)子(zi)介(jie)(jie)質中(zhong)(zhong)(濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)、富(fu)(fu)(fu)集(ji)),可(ke)選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)(yong)(yong)18-5型(xing)、22-5型(xing)、25-5型(xing)雙相(xiang)(xiang)含Mo不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和高(gao)Cr、Mo、Ni不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(Cr20Ni25Mo4.5Cu);在200~350℃低濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)氯(lv)離(li)子(zi)(濃(nong)(nong)(nong)縮(suo)、富(fu)(fu)(fu)集(ji))介(jie)(jie)質中(zhong)(zhong),可(ke)選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)(yong)(yong)Cr20Ni32Fe鐵(tie)-鎳合金、Cr30Ni60Fe10鎳基合金。


   d. 在(zai)含NaOH的水溶液中(zhong),當w(NaOH)≤20%,無氯子(zi),沸(fei)騰溫度≤120可選18-8或18-12-2型(xing)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang);當w(NaOH)=50%、w(NaCl)=2.5%在(zai)85℃的NaOH水溶液中(zhong),可選用超低碳18-8型(xing)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)、Cr26Mo1 鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)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(lao)腐蝕


  疲(pi)(pi)勞(lao)腐(fu)蝕(shi)是不銹鋼零件在(zai)腐(fu)蝕(shi)介質(zhi)與交(jiao)變應力的(de)(de)共同(tong)作用下發生腐(fu)蝕(shi)進而引起零件的(de)(de)破損現象。疲(pi)(pi)勞(lao)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)特點(dian)是產生腐(fu)蝕(shi)坑(keng)和大量裂縫(feng),以致金屬(shu)的(de)(de)機械疲(pi)(pi)勞(lao)極限不復存在(zai);裂縫(feng)多半(ban)穿(chuan)晶粒,一般不分枝;裂縫(feng)端部較鈍;斷口(kou)大部為腐(fu)蝕(shi)產物所(suo)覆蓋,小部呈脆性裂縫(feng)破壞(huai)。


  導(dao)致(zhi)疲(pi)勞腐蝕的(de)活性介質(zhi)有酸性介質(zhi)、氯化(hua)物、含(han)H2S、SO2和(he)O2的(de)氣體以(yi)及其他能(neng)產(chan)生腐蝕的(de)介質(zhi)。


  為了防(fang)止疲勞(lao)腐蝕的(de)產生,不(bu)銹鋼應(ying)具備(bei)良好(hao)的(de)耐點蝕性能和高(gao)強度,因此(ci)應(ying)選擇含(han)Cr、Mo較高(gao)的(de)馬(ma)氏體(ti)不(bu)銹鋼,超級奧氏體(ti)不(bu)銹鋼,以及(ji)高(gao)鉻、鉬、氮含(han)量的(de)雙相(xiang)不(bu)銹鋼,典型(xing)的(de)鋼號有:015Cr20Ni18Mo6CuN、015Cr24Ni22M7CuN、022Cr25Ni6Mo2N、022Cr25NiMo4N等。


  當(dang)然(ran)在選(xuan)擇不銹(xiu)(xiu)鋼耐(nai)蝕(shi)性(xing)的過(guo)程(cheng)中(zhong),要(yao)根(gen)據實際情況,分析產生(sheng)腐(fu)蝕(shi)的原因,并根(gen)據腐(fu)蝕(shi)特點進(jin)行試驗,總結出(chu)最佳方案再選(xuan)擇耐(nai)蝕(shi)性(xing)好的、經濟上合理(li)的、市場上有的不銹(xiu)(xiu)鋼材(cai)料。





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