一、孔蝕(shi)


 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)銹鋼的純度(du),降(jiang)低鋼中(zhong)氣體(ti)和非金屬(shu)夾雜物的含(han)量,可提(ti)高(gao)耐(nai)孔(kong)蝕性能,降(jiang)低鋼中(zhong)的組織不(bu)均勻性,減(jian)少M23C6等碳化物和o、X相等金屬(shu)間相析出,減(jian)少各(ge)種(zhong)缺陷(xian)都可以提(ti)高(gao)耐(nai)孔(kong)蝕性能。


二、縫隙腐(fu)蝕


  金屬(shu)表面上由于存在異物(wu)或結構(gou)上的原因而形(xing)成縫(feng)隙(xi)(xi)(xi),使縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)內(nei)溶(rong)液中(zhong)與腐(fu)蝕(shi)有(you)(you)關的物(wu)質遷(qian)移(yi)(yi)困(kun)難,所引(yin)起的縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)內(nei)金屬(shu)的腐(fu)蝕(shi),總稱(cheng)為縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)。幾乎所有(you)(you)金屬(shu)和所有(you)(you)的腐(fu)蝕(shi)介質都有(you)(you)可能產生縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi),縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)尺(chi)寸有(you)(you)一定的要(yao)求,即要(yao)使縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)內(nei)外(wai)溶(rong)液之(zhi)間的物(wu)質遷(qian)移(yi)(yi)發生困(kun)難,同時溶(rong)液又能進入縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)內(nei)。縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)一般在0.025~0.1mm之(zhi)間,就可能發生縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)。腐(fu)蝕(shi)形(xing)態從縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)內(nei)金屬(shu)的孔蝕(shi)到均勻腐(fu)蝕(shi)都有(you)(you)。


  縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)可分為(wei)孔(kong)蝕(shi)(shi)型縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)和(he)活(huo)化(hua)型縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)兩種。孔(kong)蝕(shi)(shi)型縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是由孔(kong)蝕(shi)(shi)起源(yuan)的,這(zhe)種腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)過(guo)(guo)程中(zhong),縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)中(zhong)金(jin)屬鹽的濃縮,使(shi)縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)金(jin)屬表(biao)面鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)發生氧化(hua)性(xing)破壞(被(bei)擊穿(chuan)),產(chan)(chan)生由孔(kong)蝕(shi)(shi)起源(yuan)的縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。活(huo)化(hua)型縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是由于縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)的存(cun)在,縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)組成物質遷移產(chan)(chan)生困(kun)難。例如,溶(rong)(rong)液(ye)(ye)中(zhong)的溶(rong)(rong)解氧只能(neng)通過(guo)(guo)擴(kuo)散才能(neng)進(jin)入,而且擴(kuo)散緩慢,為(wei)維(wei)持(chi)不銹(xiu)鋼鈍(dun)(dun)態(tai),縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)溶(rong)(rong)解氧迅速消耗掉,而又得不到(dao)及時(shi)補充(chong),當縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)溶(rong)(rong)解氧降到(dao)一定程度時(shi),致使(shi)不銹(xiu)鋼表(biao)面鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)開(kai)始還原性(xing)溶(rong)(rong)解,這(zhe)種溶(rong)(rong)解的結果使(shi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)(chan)物金(jin)屬鹽逐漸濃縮,通過(guo)(guo)水解,縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)的pH值(zhi)(zhi)急劇下降,當pH值(zhi)(zhi)降低到(dao)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)不能(neng)使(shi)不銹(xiu)鋼維(wei)持(chi)鈍(dun)(dun)態(tai)的臨(lin)界pH值(zhi)(zhi)時(shi),縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)內(nei)不銹(xiu)鋼表(biao)面的鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)產(chan)(chan)生還原性(xing)破壞而形成縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(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。