一、孔蝕


 孔蝕指在金屬表面上局部形成的具有一定深度的小孔或銹斑腐蝕,在許多資料上,也叫點蝕。孔蝕常常被銹層、腐蝕產物等覆蓋,因而難以發現。孔蝕一般系在特定的腐蝕介質中產生,特別是在含有Cl-(包括Br-,I-)離子的介質中產生。孔蝕不僅可導致設備、管線等穿孔而破壞,而且常常誘發晶間腐蝕、應力腐蝕破裂和腐蝕疲勞。


  一般認為,不銹鋼的孔蝕是在金屬表面非金屬夾雜物、析出相、晶界、位錯露頭等缺陷處,由于此處鈍化膜較脆弱,在特定腐蝕介質作用下,鈍化膜修復能力差而造成的破壞。孔蝕的出現包括成核和擴展兩個階段,現以鋼的表面上存在硫化錳夾雜為例簡述如下。孔蝕的成核。在溶液中有Cl-存在時,金屬表面有硫化錳夾雜的部位,由于難以鈍化和再鈍化而產生優先溶解并形成小孔坑,硫化物溶解產生H+(或硫化氫),對金屬的新鮮表面產生活化作用,阻止小蝕坑的再鈍化,使其繼續溶解,蝕坑溶解到超過臨界尺寸(數十微米),便成為孔蝕源。


  孔蝕的擴展。孔蝕源形成后,溶解下來的金屬離子會產生水解而生成H+并使局部溶液的pH值下降,進而又加速金屬的溶解,使孔坑進一步擴大、加深。隨著腐蝕孔的加深并由于腐蝕產物覆蓋了蝕坑口,從而使腐蝕孔物質遷移困難,導致腐蝕孔內pH值的進一步降低,同時,Cl-在腐蝕孔內富集,使腐蝕孔進一步加速擴大并加深,最后形成孔蝕。溶液中Cl-濃度升高、溫度升高及pH值下降都使孔蝕容易產生且加速腐蝕。鉻、鉬、氮等元素對提高不銹鋼耐孔蝕性能非常有效,目前人們多用孔蝕抗力當量PRE值來表示不銹鋼的耐孔蝕能力,PRE值可根據鋼的化學成分計算,PRE值越高,鋼的耐孔蝕性能越好。


   PRE=%Cr+3.3×%Mo+(13~30)×%N


  提(ti)高(gao)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的純(chun)度,降低鋼中氣(qi)體和(he)非金(jin)屬夾雜(za)物(wu)的含量,可提(ti)高(gao)耐(nai)孔(kong)蝕性能(neng),降低鋼中的組織不(bu)(bu)均(jun)勻性,減少(shao)M23C6等碳化物(wu)和(he)o、X相等金(jin)屬間相析出,減少(shao)各種缺陷(xian)都可以(yi)提(ti)高(gao)耐(nai)孔(kong)蝕性能(neng)。


二、縫隙腐蝕


  金(jin)屬(shu)(shu)表面上(shang)由于(yu)存在異物或結(jie)構上(shang)的(de)(de)(de)原因而(er)形(xing)(xing)成(cheng)縫(feng)隙(xi)(xi),使縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)溶(rong)(rong)液(ye)中與腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)有(you)關的(de)(de)(de)物質(zhi)遷移困難,所引起的(de)(de)(de)縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi),總稱為縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。幾乎(hu)所有(you)金(jin)屬(shu)(shu)和(he)所有(you)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)介質(zhi)都有(you)可能產(chan)生縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi),縫(feng)隙(xi)(xi)尺寸有(you)一定(ding)的(de)(de)(de)要(yao)求,即要(yao)使縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)外溶(rong)(rong)液(ye)之間的(de)(de)(de)物質(zhi)遷移發(fa)生困難,同時溶(rong)(rong)液(ye)又(you)能進入縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)。縫(feng)隙(xi)(xi)一般在0.025~0.1mm之間,就可能發(fa)生縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)形(xing)(xing)態(tai)從縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)孔蝕(shi)到均勻腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)都有(you)。


  縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)可分為(wei)孔蝕(shi)(shi)(shi)(shi)型縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)和活(huo)化(hua)型縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)兩種(zhong)(zhong)。孔蝕(shi)(shi)(shi)(shi)型縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)是由孔蝕(shi)(shi)(shi)(shi)起源的(de)(de)(de),這種(zhong)(zhong)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)過程中(zhong)(zhong),縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)鹽的(de)(de)(de)濃縮(suo),使(shi)縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)表面(mian)鈍化(hua)膜發生(sheng)氧(yang)化(hua)性(xing)(xing)破壞(被(bei)擊(ji)穿),產生(sheng)由孔蝕(shi)(shi)(shi)(shi)起源的(de)(de)(de)縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。活(huo)化(hua)型縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)是由于縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)存在(zai),縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)溶(rong)液(ye)組成(cheng)物(wu)質遷移產生(sheng)困難。例如,溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)氧(yang)只能通(tong)過擴散才能進(jin)入,而且擴散緩慢,為(wei)維持不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼鈍態(tai),縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)溶(rong)解(jie)氧(yang)迅速(su)消耗(hao)掉,而又(you)得不(bu)到(dao)及(ji)時補充,當(dang)縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)溶(rong)解(jie)氧(yang)降(jiang)到(dao)一定程度時,致(zhi)使(shi)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼表面(mian)鈍化(hua)膜開始還原性(xing)(xing)溶(rong)解(jie),這種(zhong)(zhong)溶(rong)解(jie)的(de)(de)(de)結果使(shi)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)產物(wu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)鹽逐漸濃縮(suo),通(tong)過水解(jie),縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)溶(rong)液(ye)的(de)(de)(de)pH值(zhi)急(ji)劇(ju)下降(jiang),當(dang)pH值(zhi)降(jiang)低到(dao)溶(rong)液(ye)不(bu)能使(shi)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼維持鈍態(tai)的(de)(de)(de)臨界pH值(zhi)時,縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼表面(mian)的(de)(de)(de)鈍化(hua)膜產生(sheng)還原性(xing)(xing)破壞而形成(cheng)縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。


  為防止縫隙腐蝕,主要是在結構設計中盡量避免形成縫隙,避免造成容易產生表面沉積的幾何條件,選擇合適材料。對于不銹鋼來說,提高鉻、鉬含量,有利于耐腐蝕性能,有的資料提出,不銹鋼耐縫隙腐蝕的當量為%Cr+3.3×%Mo+30×%N。盡管有高鉻、鉬含量各類不銹鋼,但它們的耐縫隙腐蝕仍不十分理想,一般認為,高鉻、鉬鎳基合金或鐵鎳基合金有很好的耐腐蝕性能,如 Iconel 625Hastelloy C-276Hastelloy C-4 等合金。