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)(shu)(shu)(shu)的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),按機理(li)(li)可分為物理(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)與電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)三種(zhong)。金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)物理(li)(li)溶解屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)物理(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)(shi)指在介(jie)質(zhi)中(zhong)直接發(fa)生(sheng)的(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)作(zuo)用(yong),即金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)同(tong)(tong)介(jie)質(zhi)中(zhong)離子(zi)直接交換電(dian)(dian)(dian)荷(he)。早先(xian)認為金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)遭受(shou)高(gao)溫(wen)而(er)(er)引起氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)純化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),其(qi)(qi)實(shi)(shi)多數的(de)高(gao)溫(wen)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)防護(hu)薄膜之(zhi)所(suo)以(yi)能(neng)阻(zu)止金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)再受(shou)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),其(qi)(qi)重要的(de)一(yi)個方面即為阻(zu)礙其(qi)(qi)離子(zi)交換和(he)電(dian)(dian)(dian)荷(he)交換的(de)速度。電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)(shi)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)在電(dian)(dian)(dian)介(jie)質(zhi)中(zhong),由于(yu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)反應(ying)而(er)(er)發(fa)生(sheng)的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。在許多電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)過(guo)程中(zhong),有(you)一(yi)種(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)與另一(yi)種(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)共同(tong)(tong)參(can)與,或者(zhe)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)內部各不(bu)同(tong)(tong)相的(de)組成(cheng)(cheng)物共同(tong)(tong)參(can)與,即形成(cheng)(cheng)所(suo)謂電(dian)(dian)(dian)偶腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。此種(zhong)情況下,一(yi)種(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)構(gou)成(cheng)(cheng)陽極(ji)受(shou)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)而(er)(er)發(fa)生(sheng)溶解,另一(yi)種(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)構(gou)成(cheng)(cheng)陰極(ji)而(er)(er)發(fa)生(sheng)還(huan)原反應(ying),這是(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)特點。在生(sheng)活實(shi)(shi)際、工程實(shi)(shi)際中(zhong)的(de)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),絕大多數都(dou)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。


  不銹鋼的主要腐蝕(shi)(shi)形態有均勻(yun)腐蝕(shi)(shi)(表面(mian)腐蝕(shi)(shi))、點腐蝕(shi)(shi)、縫(feng)隙腐蝕(shi)(shi)、晶間(jian)腐蝕(shi)(shi)和應力腐蝕(shi)(shi)等。



1. 均勻(yun)腐蝕


  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(ping)定均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)方(fang)法是(shi)在試驗條件下,測(ce)出單位(wei)面積上經一(yi)定時間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)以(yi)(yi)后所損失的(de)(de)重量(g/㎡·年(nian)),即為(wei)(wei)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率,若(ruo)以(yi)(yi)被腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)深度(du)(mm/年(nian))計(ji),則更(geng)便(bian)于(yu)(yu)計(ji)算設備(bei)的(de)(de)耐蝕(shi)壽(shou)命。根據腐(fu)(fu)蝕(shi)速率不(bu)同,可將金屬(shu)材料(liao)的(de)(de)耐蝕(shi)性分為(wei)(wei)10級,見表1-13。根據不(bu)同的(de)(de)使用情況(kuang)對耐蝕(shi)性一(yi)般(ban)分為(wei)(wei)兩(liang)大等(deng)級:腐(fu)(fu)蝕(shi)速率小于(yu)(yu)0.01mm/年(nian)的(de)(de),認(ren)為(wei)(wei)是(shi)“完全耐蝕(shi)”;腐(fu)(fu)蝕(shi)速率小于(yu)(yu)0.1mm/年(nian)的(de)(de),認(ren)為(wei)(wei)是(shi)“耐蝕(shi)”。這里顯然意味(wei)著,腐(fu)(fu)蝕(shi)速率超過(guo)0.1mm/年(nian),屬(shu)于(yu)(yu)不(bu)耐蝕(shi)或不(bu)太耐蝕(shi)。此外,還(huan)有別的(de)(de)分級方(fang)法,在此僅舉此一(yi)種。



  根據其耐(nai)蝕(shi)性(xing)優良程(cheng)度,鋼材(cai)又(you)有不(bu)銹(xiu)鋼和耐(nai)蝕(shi)鋼之分。


 a. 不銹(xiu)鋼(gang)


    指在大氣及弱腐(fu)蝕介質中(zhong)耐蝕的鋼。


 b. 耐蝕鋼


   指在各種(zhong)強烈腐(fu)蝕(shi)(shi)介質(zhi)中(zhong)能(neng)耐(nai)蝕(shi)(shi)的鋼(gang)。


  不銹鋼在某種介質中(zhong)除有(you)均勻腐蝕(shi)外(wai),還(huan)(huan)可能有(you)其他形式的(de)腐蝕(shi)。任(ren)何形式的(de)腐蝕(shi)超標均認為該鋼在此介質中(zhong)不耐腐蝕(shi)。工程實際(ji)中(zhong)選材和耐蝕(shi)性的(de)評價,當然還(huan)(huan)要參照設備的(de)設計壽命(ming)以及腐蝕(shi)產物可能對化工物料的(de)污染或對成品(pin)等級的(de)降低。



2. 點腐蝕


  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. 減少介質中(zhong)氯離子(zi)含量和(he)氧含量;加(jia)入緩(huan)蝕劑(如CNNO3、SO2等);降低介質溫度等。


  b. 在不銹(xiu)鋼中加入鉬、錳(meng)、硅、釩或稀土元素增強合金化,能有效(xiao)地增大抗點蝕能力。


  c. 盡量(liang)不進行冷加工,以減少位錯露頭處發(fa)生(sheng)點蝕的(de)可能。


  d. 降(jiang)低鋼(gang)中(zhong)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(dian)(dian)腐蝕(shi)能力(li)。現有(you)的(de)超低碳(tan)高鉻(ge)鎳(nie)含(han)(han)鉬(mu)的(de)奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)板和超高純低碳(tan)低氮含(han)(han)鉬(mu)的(de)高鉻(ge)鐵素(su)體不銹(xiu)鋼(gang)板均有(you)較高的(de)耐點(dian)(dian)蝕(shi)性能。




3. 縫隙腐蝕


  縫隙腐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(ti)型、鐵素體(ti)型和馬氏(shi)體(ti)型不銹鋼(gang)的(de)鋼(gang)板在海水中(zhong)均有(you)程度不等的(de)縫(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕傾向。在鋼(gang)中(zhong)適當地增大鉻、鉬含量,可以改(gai)善抗(kang)縫(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕能力。實際上(shang)在海水中(zhong)使用(yong)的(de)裝置,只(zhi)有(you)采用(yong)鈦(tai)、高鉬鎳基合(he)金和銅(tong)合(he)金等材(cai)料,才能有(you)效地防止縫(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕的(de)發生。改(gai)善運行條件(jian)、改(gai)變介質成分和結構形式都屬于防止縫(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕的(de)重(zhong)要措施(shi)。



4. 晶間腐蝕


  晶間腐(fu)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(ying)力腐(fu)蝕


  應力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(yi)來,許多不(bu)(bu)銹鋼焊(han)接(jie)構件因應力腐蝕導致斷裂(lie)(lie)的事故不(bu)(bu)斷發(fa)生,斷裂(lie)(lie)的模(mo)式是(shi)完全(quan)脆性(xing)的。在裂(lie)(lie)紋緩慢伸展過程中不(bu)(bu)出(chu)現任何其他的宏觀癥(zheng)候,一旦達到瞬斷截(jie)面(mian)時,立即快速(su)斷裂(lie)(lie),往(wang)往(wang)造(zao)成(cheng)(cheng)災難性(xing)事故,其危害(hai)性(xing)極大。因此(ci),成(cheng)(cheng)為當前十(shi)分重(zhong)視(shi)的問題。