一種不銹鋼有可能在許多介質中具有良好的耐蝕性,但在另外某種介質中,卻可能但化學穩定性低而發生腐蝕。也就是說,一種不(bu)銹鋼不可能對所有介質都耐腐蝕。


  金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),按機理(li)(li)(li)可分為物(wu)(wu)理(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、化(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)與(yu)電(dian)(dian)化(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)三種(zhong)(zhong)。金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)物(wu)(wu)理(li)(li)(li)溶解屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)(yu)物(wu)(wu)理(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。化(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是指在(zai)(zai)介質中直(zhi)接(jie)發(fa)生(sheng)的(de)(de)化(hua)學(xue)(xue)作用,即(ji)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)同(tong)(tong)介質中離(li)子(zi)直(zhi)接(jie)交換電(dian)(dian)荷。早先認為金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)遭受(shou)高(gao)溫(wen)而(er)引起氧(yang)化(hua)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)(yu)純化(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),其(qi)(qi)實多(duo)數(shu)(shu)的(de)(de)高(gao)溫(wen)氧(yang)化(hua)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)(yu)電(dian)(dian)化(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。鈍化(hua)防(fang)護薄膜之所(suo)(suo)以能阻(zu)止金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)再受(shou)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),其(qi)(qi)重要的(de)(de)一(yi)個(ge)方(fang)面即(ji)為阻(zu)礙其(qi)(qi)離(li)子(zi)交換和電(dian)(dian)荷交換的(de)(de)速度。電(dian)(dian)化(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)在(zai)(zai)電(dian)(dian)介質中,由(you)于(yu)(yu)電(dian)(dian)極(ji)(ji)反(fan)應而(er)發(fa)生(sheng)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。在(zai)(zai)許多(duo)電(dian)(dian)化(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)過程中,有一(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)與(yu)另一(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)共(gong)同(tong)(tong)參(can)與(yu),或者(zhe)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)內部各不(bu)同(tong)(tong)相的(de)(de)組(zu)成(cheng)物(wu)(wu)共(gong)同(tong)(tong)參(can)與(yu),即(ji)形成(cheng)所(suo)(suo)謂電(dian)(dian)偶腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。此種(zhong)(zhong)情況(kuang)下(xia),一(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)構成(cheng)陽極(ji)(ji)受(shou)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)而(er)發(fa)生(sheng)溶解,另一(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)構成(cheng)陰極(ji)(ji)而(er)發(fa)生(sheng)還原(yuan)反(fan)應,這是電(dian)(dian)化(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)特點。在(zai)(zai)生(sheng)活實際、工程實際中的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),絕大多(duo)數(shu)(shu)都屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)(yu)電(dian)(dian)化(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。


  不銹(xiu)鋼的主(zhu)要腐蝕(shi)形態有均勻腐蝕(shi)(表面腐蝕(shi))、點腐蝕(shi)、縫隙腐蝕(shi)、晶間(jian)腐蝕(shi)和應力腐蝕(shi)等(deng)。



1. 均勻腐(fu)蝕


  均勻腐蝕是指接觸腐蝕介質的金屬表面全面產生腐蝕的現象。均勻腐蝕使金屬截面不斷減少,對于被腐蝕的受力零件而言,會使其承受的真實應力逐漸增加,最終達到材料的斷裂強度而發生斷裂。


  評(ping)定均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)方法是(shi)在試驗條(tiao)件下,測(ce)出單位面積上(shang)經一定時間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)以后所損失的(de)重量(g/㎡·年),即為腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv),若(ruo)以被(bei)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)深度(mm/年)計,則更便(bian)于(yu)(yu)計算設備的(de)耐蝕(shi)(shi)壽命。根據腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)不(bu)(bu)同(tong),可(ke)將金屬材料的(de)耐蝕(shi)(shi)性分為10級(ji),見表1-13。根據不(bu)(bu)同(tong)的(de)使用情況對耐蝕(shi)(shi)性一般(ban)分為兩大等級(ji):腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)小于(yu)(yu)0.01mm/年的(de),認(ren)為是(shi)“完全(quan)耐蝕(shi)(shi)”;腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)小于(yu)(yu)0.1mm/年的(de),認(ren)為是(shi)“耐蝕(shi)(shi)”。這里顯(xian)然意味著,腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)超過0.1mm/年,屬于(yu)(yu)不(bu)(bu)耐蝕(shi)(shi)或不(bu)(bu)太耐蝕(shi)(shi)。此外,還有別的(de)分級(ji)方法,在此僅舉此一種。



  根據其耐(nai)蝕性(xing)優良程度(du),鋼材又有不銹(xiu)鋼和耐(nai)蝕鋼之分。


 a. 不銹鋼


    指在大(da)氣及弱腐蝕介質中耐蝕的鋼。


 b. 耐(nai)蝕鋼


   指(zhi)在(zai)各種強(qiang)烈腐(fu)蝕(shi)介(jie)質中(zhong)能耐蝕(shi)的(de)鋼。


  不銹(xiu)鋼在某種介質(zhi)中除有(you)均勻腐蝕(shi)(shi)外,還(huan)可能有(you)其他(ta)形(xing)式的腐蝕(shi)(shi)。任何形(xing)式的腐蝕(shi)(shi)超標均認為該鋼在此(ci)介質(zhi)中不耐腐蝕(shi)(shi)。工程(cheng)實際中選(xuan)材和耐蝕(shi)(shi)性的評價,當然(ran)還(huan)要參照設備的設計壽(shou)命以及腐蝕(shi)(shi)產(chan)物(wu)可能對化工物(wu)料的污染或(huo)對成品等級的降(jiang)低(di)。



2. 點腐(fu)蝕


  點(dian)腐(fu)蝕是指在金屬材料表面大部分不腐蝕或腐蝕輕微,而分散發生高度的局部腐蝕,常見蝕點的尺寸小于1.0mm,深度往往大于表面孔徑,輕者有較深的蝕坑,嚴重的甚至形成穿孔。點腐蝕是金屬表面局部鈍化膜被腐蝕破壞所致。首先形成腐蝕坑,然后從外向內深入發展,屬于局部腐蝕。點腐蝕是不銹鋼常見的腐蝕破壞類型之一。在含有氯離子(Cl-)的介質中,最易引起不銹鋼的點腐蝕。目前,防止不銹鋼點腐蝕破壞的途徑有幾種:


  a. 減少介(jie)質中氯離子含量和氧(yang)含量;加入(ru)緩(huan)蝕劑(如CNNO3、SO2等);降(jiang)低介(jie)質溫度等。


  b. 在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中加入鉬(mu)、錳(meng)、硅、釩(fan)或(huo)稀土元素增(zeng)(zeng)強合(he)金化,能有效地增(zeng)(zeng)大抗點(dian)蝕能力。


  c. 盡量(liang)不進行冷加工,以減少(shao)位錯露頭處發生點蝕的可能(neng)。


  d. 降低(di)(di)鋼(gang)中碳(tan)的(de)含(han)(han)量,提高鉻(ge)、鎳(nie)含(han)(han)量,都能提高其抗點腐蝕能力。現有的(de)超低(di)(di)碳(tan)高鉻(ge)鎳(nie)含(han)(han)鉬的(de)奧氏(shi)體不銹鋼(gang)板和超高純低(di)(di)碳(tan)低(di)(di)氮含(han)(han)鉬的(de)高鉻(ge)鐵素體不銹鋼(gang)板均有較高的(de)耐點蝕性能。




3. 縫隙腐蝕


  縫隙(xi)腐(fu)蝕是指在金屬構件縫隙處發生斑點狀或潰瘍形的宏觀蝕坑,是局部腐蝕的一種。常發生在墊圈、鉚接、螺釘聯接的接縫處,搭接的焊接接頭、閥座、堆積的金屬片間等處。由于連接的縫隙處被腐蝕產物覆蓋以及介質擴散受限制等原因,導致該處的介質成分和濃度與整體相比有很大差別,形成“閉塞電池腐蝕”作用。這與點腐蝕形成機制的差異之處在于,縫隙腐蝕主要是介質的電化學不均勻性而引起的。


  部分奧氏(shi)體型、鐵素體型和(he)馬氏(shi)體型不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的鋼(gang)(gang)板在海水中均有(you)程度(du)不等的縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)傾向(xiang)。在鋼(gang)(gang)中適當地(di)增大鉻、鉬(mu)含量,可以改(gai)(gai)善抗縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)能(neng)力。實際上在海水中使用的裝(zhuang)置,只有(you)采(cai)用鈦、高(gao)鉬(mu)鎳基合金和(he)銅合金等材(cai)料,才能(neng)有(you)效(xiao)地(di)防止縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)的發(fa)生(sheng)。改(gai)(gai)善運行條件、改(gai)(gai)變介質成(cheng)分和(he)結構形式都屬于防止縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)的重要措施。



4. 晶間(jian)腐蝕


  晶間腐蝕(shi)是一種有選擇性的腐蝕破壞,它與一般選擇性腐蝕的不同之處在于,腐蝕的局部性是顯微尺度的,而宏觀上不一定是局部的。此腐蝕集中發生在金屬顯微組織晶界并向金屬內部深人,稱之為晶間腐蝕。這種類型腐蝕發生以后,有時從外觀上不易被察覺,但由于晶界區因腐蝕已遭到破壞,晶粒間的結合強度幾乎完全喪失。腐蝕深度較大者可失去金屬聲,構件有效承載截面大大減少而導致過載斷裂。受腐蝕嚴重的金屬甚至成為粉末,從構件上脫落下來。這是一種危害性很大的腐蝕破壞。



5. 應力腐蝕


  應力(li)腐蝕是指金屬在某種特定環境與相應水平應力的共同作用下,以裂紋擴展方式發生的與腐蝕有關的斷裂。特定環境下無應力或應力水平太低,不會引起應力腐蝕。同樣,有相當水平應力而無特定環境也不會發生應力腐蝕。所謂特定環境,是指只有當介質的成分和濃度范圍適當時,才能導致某種相應金屬的應力腐蝕。


  20世紀60年代以來,許多不銹鋼焊接構件(jian)因(yin)應力腐蝕導致斷(duan)裂的(de)事故(gu)不斷(duan)發生,斷(duan)裂的(de)模式是完全脆性的(de)。在(zai)裂紋緩慢(man)伸展過(guo)程中不出現任(ren)何其(qi)他的(de)宏觀癥候,一旦達(da)到瞬(shun)斷(duan)截面時,立即(ji)快速斷(duan)裂,往往造成(cheng)災難性事故(gu),其(qi)危害性極大。因(yin)此,成(cheng)為當(dang)前十(shi)分重視的(de)問(wen)題。