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,一種不銹(xiu)鋼不可能對所有介質都耐腐蝕。
金(jin)屬(shu)(shu)的腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),按機理可(ke)分為(wei)物理腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)與電(dian)化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)三種(zhong)。金(jin)屬(shu)(shu)的物理溶解屬(shu)(shu)于物理腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是(shi)指在(zai)介(jie)質(zhi)中直接發(fa)生的化(hua)(hua)學(xue)作用(yong),即(ji)金(jin)屬(shu)(shu)同介(jie)質(zhi)中離(li)子直接交換電(dian)荷。早(zao)先認為(wei)金(jin)屬(shu)(shu)遭受(shou)(shou)高溫(wen)而引起(qi)氧化(hua)(hua)屬(shu)(shu)于純化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),其實多(duo)數(shu)的高溫(wen)氧化(hua)(hua)屬(shu)(shu)于電(dian)化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。鈍化(hua)(hua)防護薄膜之所(suo)以(yi)能阻止金(jin)屬(shu)(shu)再受(shou)(shou)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),其重要(yao)的一(yi)個方(fang)面即(ji)為(wei)阻礙其離(li)子交換和(he)電(dian)荷交換的速度。電(dian)化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是(shi)金(jin)屬(shu)(shu)在(zai)電(dian)介(jie)質(zhi)中,由于電(dian)極反(fan)應而發(fa)生的腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。在(zai)許多(duo)電(dian)化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)過程(cheng)(cheng)中,有一(yi)種(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)與另(ling)一(yi)種(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)共(gong)同參(can)與,或者金(jin)屬(shu)(shu)內(nei)部各(ge)不同相的組成(cheng)物共(gong)同參(can)與,即(ji)形成(cheng)所(suo)謂(wei)電(dian)偶腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。此種(zhong)情況下,一(yi)種(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)構成(cheng)陽極受(shou)(shou)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)而發(fa)生溶解,另(ling)一(yi)種(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)構成(cheng)陰極而發(fa)生還(huan)原反(fan)應,這是(shi)電(dian)化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的特點。在(zai)生活實際(ji)、工程(cheng)(cheng)實際(ji)中的金(jin)屬(shu)(shu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),絕大多(duo)數(shu)都屬(shu)(shu)于電(dian)化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。
不銹鋼的主要(yao)腐蝕(shi)形(xing)態(tai)有均勻腐蝕(shi)(表面腐蝕(shi))、點腐蝕(shi)、縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)、晶間腐蝕(shi)和應(ying)力腐蝕(shi)等。
1. 均勻(yun)腐(fu)蝕
均勻腐蝕(shi)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。
評定均(jun)勻腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)方法是(shi)在(zai)試驗條件下,測出(chu)單位(wei)面積上經一定時間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)以(yi)后所損失的(de)(de)(de)重量(liang)(g/㎡·年),即為(wei)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率,若以(yi)被腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)深度(mm/年)計,則更便于(yu)計算設備的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)壽命。根據腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率不(bu)同(tong)(tong),可將金屬材料的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)分(fen)(fen)為(wei)10級,見表1-13。根據不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)使用情(qing)況對耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)一般分(fen)(fen)為(wei)兩(liang)大等(deng)級:腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率小于(yu)0.01mm/年的(de)(de)(de),認為(wei)是(shi)“完全耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)”;腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率小于(yu)0.1mm/年的(de)(de)(de),認為(wei)是(shi)“耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)”。這里顯然意味著,腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率超過0.1mm/年,屬于(yu)不(bu)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)或(huo)不(bu)太耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。此外,還(huan)有別的(de)(de)(de)分(fen)(fen)級方法,在(zai)此僅舉此一種。


根據其耐蝕性優(you)良程度,鋼(gang)材又有(you)不銹鋼(gang)和耐蝕鋼(gang)之分。
a. 不(bu)銹鋼(gang)
指在大氣及弱腐蝕介質中耐蝕的鋼。
b. 耐蝕鋼
指在各種強烈腐蝕(shi)介質(zhi)中(zhong)能(neng)耐蝕(shi)的鋼。
不(bu)銹鋼(gang)在(zai)某(mou)種介質(zhi)中(zhong)(zhong)除有均勻(yun)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)外,還(huan)可(ke)能有其他形式的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。任何形式的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)超標均認為(wei)該(gai)鋼(gang)在(zai)此介質(zhi)中(zhong)(zhong)不(bu)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。工程(cheng)實際中(zhong)(zhong)選材和耐蝕(shi)(shi)性的(de)評價,當然還(huan)要參照(zhao)設備的(de)設計壽命以及腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產物(wu)可(ke)能對化工物(wu)料的(de)污染或(huo)對成品等級(ji)的(de)降(jiang)低(di)。
2. 點(dian)腐蝕
點腐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. 減少介質(zhi)中氯(lv)離子含(han)量(liang)(liang)和氧含(han)量(liang)(liang);加入緩(huan)蝕(shi)劑(如CNNO3、SO2等);降低介質(zhi)溫(wen)度等。
b. 在不銹鋼中加入鉬、錳(meng)、硅、釩或稀土元素增(zeng)強(qiang)合金化(hua),能有(you)效地增(zeng)大抗點蝕能力。
c. 盡(jin)量不進行冷加工(gong),以減(jian)少(shao)位錯露頭處發生點蝕的可(ke)能(neng)。
d. 降(jiang)低(di)鋼(gang)中碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)含(han)(han)量,提(ti)(ti)高(gao)(gao)鉻(ge)、鎳(nie)含(han)(han)量,都能提(ti)(ti)高(gao)(gao)其抗點腐蝕能力。現有的(de)(de)超低(di)碳(tan)(tan)(tan)高(gao)(gao)鉻(ge)鎳(nie)含(han)(han)鉬的(de)(de)奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)板(ban)和超高(gao)(gao)純低(di)碳(tan)(tan)(tan)低(di)氮(dan)含(han)(han)鉬的(de)(de)高(gao)(gao)鉻(ge)鐵(tie)素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)板(ban)均(jun)有較高(gao)(gao)的(de)(de)耐點蝕性能。
3. 縫隙腐蝕
縫隙腐蝕(shi)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(ao)氏體(ti)型、鐵素體(ti)型和馬氏體(ti)型不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)鋼(gang)板在海水中(zhong)(zhong)均有程度不等(deng)的(de)(de)縫(feng)隙腐蝕(shi)傾向。在鋼(gang)中(zhong)(zhong)適當地(di)增大鉻、鉬含量,可以(yi)改善(shan)抗縫(feng)隙腐蝕(shi)能力。實際上在海水中(zhong)(zhong)使用的(de)(de)裝置(zhi),只有采用鈦、高(gao)鉬鎳基合(he)(he)金(jin)和銅(tong)合(he)(he)金(jin)等(deng)材料,才能有效(xiao)地(di)防止縫(feng)隙腐蝕(shi)的(de)(de)發生。改善(shan)運行條件、改變介質成(cheng)分和結(jie)構形式都屬于(yu)防止縫(feng)隙腐蝕(shi)的(de)(de)重要措施(shi)。
4. 晶間腐蝕(shi)
晶間腐蝕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
應力腐(fu)蝕(shi)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(nian)代(dai)以來(lai),許(xu)多不銹鋼焊接構件(jian)因(yin)應(ying)力腐蝕(shi)導致斷裂(lie)的事故不斷發生,斷裂(lie)的模式是完全脆性(xing)的。在裂(lie)紋緩慢(man)伸(shen)展過(guo)程中不出(chu)現任何其他的宏觀癥候,一旦(dan)達到瞬斷截面時,立即快(kuai)速斷裂(lie),往(wang)往(wang)造(zao)成災難(nan)性(xing)事故,其危害性(xing)極(ji)大。因(yin)此,成為當(dang)前十分重視(shi)的問題。

