耐蝕性是指給定的腐蝕體系內,環境引起金屬腐蝕的能力。不銹鋼的耐腐蝕性能一般隨鉻含量的增加而提高。其基本原理是,當鋼中有足夠的鉻時,在鋼的表面形成非常薄且致密的氧化膜,它可以防止進一步的氧化或腐蝕。氧化性的環境可以強化這種膜,而還原性環境則必然破壞這種膜,造成鋼的腐蝕。金屬腐蝕是金屬在介質作用下逐漸破壞的過程。在同一介質中,不同不銹鋼的銹蝕速度不同;而同一不銹鋼在不同腐蝕性介質中,銹蝕情況也不一樣。金屬的腐蝕,按腐蝕機理分為化學腐蝕與電化學腐蝕。


  化(hua)學腐(fu)蝕是(shi)指在介(jie)質中直接發(fa)生的化(hua)學作(zuo)用,即金屬(shu)同介(jie)質中的離(li)子直接交換(huan)電荷(he)。鈍化(hua)防護(hu)薄膜之所以(yi)能阻止金屬(shu)再受(shou)腐(fu)蝕,其(qi)重(zhong)要的一個(ge)方面是(shi)阻礙其(qi)離(li)子交換(huan)和電荷(he)交換(huan)的速度(du)。


  電(dian)(dian)化學腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)是(shi)金(jin)(jin)屬(shu)在電(dian)(dian)介質中(zhong),由于電(dian)(dian)極反(fan)應(ying)(ying)而(er)(er)(er)發(fa)生的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。在許多電(dian)(dian)化學腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)過程(cheng)中(zhong),有一(yi)種金(jin)(jin)屬(shu)與另一(yi)種金(jin)(jin)屬(shu)共同(tong)參與,或(huo)者金(jin)(jin)屬(shu)內部各不同(tong)相的(de)(de)組成(cheng)物共同(tong)參與,即形成(cheng)所(suo)謂的(de)(de)電(dian)(dian)偶腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。此種情況下(xia),一(yi)種金(jin)(jin)屬(shu)構成(cheng)陽極受腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)而(er)(er)(er)發(fa)生溶解(jie);另一(yi)種金(jin)(jin)屬(shu)構成(cheng)陰極而(er)(er)(er)發(fa)生還原(yuan)反(fan)應(ying)(ying),工程(cheng)中(zhong)的(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),絕(jue)大(da)多數屬(shu)于電(dian)(dian)化學腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。


  不銹鋼的主要腐蝕形式有均勻腐蝕(shi)(表面腐蝕)和局部腐蝕,局部腐蝕又分為點腐蝕縫隙(xi)腐蝕晶間(jian)腐蝕應(ying)力腐蝕等。據分析不銹鋼的腐蝕破壞,90%以上為局部腐蝕造成的。



1. 均勻腐蝕


  均勻(yun)腐蝕是(shi)指接(jie)觸腐蝕介(jie)質的(de)(de)金(jin)屬表面(mian)全部產生腐蝕的(de)(de)現象(xiang)。均勻(yun)腐蝕使金(jin)屬截(jie)面(mian)不(bu)斷(duan)(duan)減少,對于(yu)被腐蝕的(de)(de)受力(li)零件而(er)言,會使其承(cheng)受的(de)(de)真實(shi)應力(li)逐漸(jian)增加,最終達到材料(liao)的(de)(de)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)強度而(er)發生斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)。


  評定均勻(yun)腐蝕的方(fang)法是在試驗條件下,測出單(dan)位面積上經一定時間腐蝕以后所(suo)損失(shi)的質量[g/(㎡·年)],即腐蝕速率,若以被腐蝕的深度(mm/年)計,則更便(bian)于計算設備的耐(nai)蝕壽命。表1-12 為耐(nai)蝕性分(fen)級。


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2. 點腐蝕


  點腐(fu)蝕(shi)(shi)是指(zhi)在金屬材(cai)料表面大(da)(da)部分不腐(fu)蝕(shi)(shi)或(huo)腐(fu)蝕(shi)(shi)輕微,而(er)分散(san)發生高度的局部腐(fu)蝕(shi)(shi),常(chang)見蝕(shi)(shi)點的尺寸小(xiao)于1.0mm,深度往往大(da)(da)于表面孔徑,輕者(zhe)為(wei)較(jiao)淺的腐(fu)蝕(shi)(shi)坑,嚴重的點腐(fu)蝕(shi)(shi)會形成穿(chuan)孔。


  點腐蝕是不銹鋼常見的腐蝕破壞類型之一。它是在介質作用下,由于表面有一些缺欠,如夾雜物、貧鉻區、晶界、位錯在表面暴露出來,使鈍化膜在這些地方被破壞,接觸腐蝕介質后形成腐蝕坑,然后從外向內發展,從而遭到嚴重的陽極腐蝕。點腐蝕屬于局部腐蝕,不銹鋼在含有氯離子(Cl-)的介質中,最易引起點腐蝕。


  在(zai)不銹鋼中加入鉬、錳(meng)、硅(gui)、釩或稀土合金(jin)元素,降低(di)鋼中碳的(de)含量(liang),提(ti)(ti)高(gao)鉻(ge)、鎳含量(liang)均能(neng)有效地提(ti)(ti)高(gao)抗點(dian)蝕(shi)能(neng)力。現有的(de)超低(di)碳高(gao)鉻(ge)鎳含鉬的(de)奧氏體不銹鋼和(he)超高(gao)純低(di)碳低(di)氮含鉬的(de)高(gao)鉻(ge)鐵(tie)素體不銹鋼均有較高(gao)的(de)耐點(dian)腐(fu)蝕(shi)性能(neng)。



3. 縫隙(xi)腐(fu)蝕


  縫(feng)隙腐(fu)蝕是(shi)指由于金屬表面或(huo)(huo)非金屬表面形(xing)成狹縫(feng)或(huo)(huo)間隙,在狹縫(feng)內或(huo)(huo)近旁發生的(de)局部腐(fu)蝕。縫(feng)隙腐(fu)蝕為斑點狀(zhuang)(zhuang)或(huo)(huo)潰(kui)瘍形(xing)狀(zhuang)(zhuang)的(de)宏觀腐(fu)蝕坑。縫(feng)隙腐(fu)蝕主要是(shi)介質(zhi)的(de)電化(hua)學(xue)不(bu)均勻性引起的(de)。


  縫隙腐蝕(shi)常發生在墊圈、鉚接(jie)(jie)、螺釘(ding)連(lian)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)接(jie)(jie)縫處,搭接(jie)(jie)的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭、閥座(zuo)、堆積的(de)(de)(de)金(jin)屬片(pian)間(jian)等(deng)處。由(you)于連(lian)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)縫隙處被腐蝕(shi)產物覆蓋以及(ji)介質擴散受到(dao)限(xian)制等(deng)原因,導致(zhi)該處的(de)(de)(de)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(shi)”作(zuo)用。


  部分奧氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)、鐵(tie)素體(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)和馬氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在海水中均有不(bu)同程度(du)的縫(feng)隙(xi)腐蝕傾向。在鋼(gang)(gang)中適當地增加(jia)鉻、鉬含量,可以改善抗縫(feng)隙(xi)腐蝕能力。



4. 晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕


  沿著或(huo)緊挨著金屬晶(jing)界(jie)產(chan)生的(de)腐蝕,稱(cheng)之為晶(jing)間腐蝕。


  晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)是(shi)(shi)一(yi)種(zhong)有(you)選(xuan)擇(ze)性的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)破(po)壞,它(ta)與(yu)一(yi)般選(xuan)擇(ze)性腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)不(bu)同之處在(zai)于,腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)局部性是(shi)(shi)顯微尺度(du)的(de),而(er)宏觀(guan)上(shang)不(bu)一(yi)定(ding)是(shi)(shi)局部的(de)。這種(zhong)類型的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)發生以后,有(you)時從外觀(guan)上(shang)不(bu)易被察(cha)覺(jue),但(dan)晶(jing)界區因(yin)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)已遭(zao)到破(po)壞,晶(jing)粒間(jian)的(de)結合強度(du)幾乎完全喪失。腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)深度(du)較(jiao)大者可失去金(jin)屬聲(sheng),構件有(you)效承載(zai)截面大減而(er)導致過載(zai)斷裂(lie)。受腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)嚴重的(de)金(jin)屬甚至成(cheng)為粉末,從構件上(shang)脫落(luo)下來(lai)。這是(shi)(shi)一(yi)種(zhong)危害性很(hen)大的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)破(po)壞。


  奧氏體型(xing)不銹鋼(gang)(gang)會發生晶(jing)間腐(fu)蝕是(shi)由于這類鋼(gang)(gang)加熱(re)到600~800℃溫度(du)區(qu)(qu)間會發生敏化(hua)(hua),其(qi)機理是(shi)過飽和固溶(rong)的(de)(de)碳(tan)(tan)向晶(jing)粒邊界(jie)擴(kuo)散(san),與(yu)晶(jing)界(jie)附近(jin)的(de)(de)鉻(ge)(ge)結(jie)合形成(cheng)鉻(ge)(ge)的(de)(de)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物(CrFe)23C6并(bing)在(zai)晶(jing)界(jie)沉(chen)淀(dian)析出(chu);由于碳(tan)(tan)比鉻(ge)(ge)的(de)(de)擴(kuo)散(san)快得多,鉻(ge)(ge)來(lai)不及從晶(jing)內補充到晶(jing)界(jie)附近(jin),因(yin)而晶(jing)界(jie)區(qu)(qu)貧鉻(ge)(ge)而形成(cheng)晶(jing)間腐(fu)蝕。在(zai)某些超(chao)低碳(tan)(tan)含鉬奧氏體型(xing)不銹鋼(gang)(gang)中(zhong),在(zai)敏化(hua)(hua)溫度(du)區(qu)(qu)間的(de)(de)晶(jing)界(jie)析出(chu)鉻(ge)(ge)含量(liang)很高(gao)的(de)(de)σ相,其(qi)鄰近(jin)區(qu)(qu)也會貧鉻(ge)(ge),貧鉻(ge)(ge)的(de)(de)金(jin)屬在(zai)腐(fu)蝕介質作用下,首先(xian)被腐(fu)蝕溶(rong)解。這些都是(shi)金(jin)屬出(chu)現晶(jing)間腐(fu)蝕的(de)(de)原(yuan)因(yin)。鐵素體型(xing)不銹鋼(gang)(gang)也有形成(cheng)晶(jing)間腐(fu)蝕的(de)(de)傾向。



5. 應力腐(fu)蝕


  應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)是指金屬(shu)在某種特(te)定(ding)環(huan)(huan)境(jing)與相應(ying)水(shui)平應(ying)力(li)(拉應(ying)力(li))的(de)共同作用下(xia)(xia),以裂(lie)紋擴展(zhan)方式(shi)發生的(de)與腐(fu)(fu)蝕(shi)有關的(de)斷裂(lie)。特(te)定(ding)環(huan)(huan)境(jing)下(xia)(xia)無應(ying)力(li)或應(ying)力(li)水(shui)平太(tai)低,不會引(yin)起應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)。同樣的(de),有相當(dang)水(shui)平應(ying)力(li)而無特(te)定(ding)環(huan)(huan)境(jing)也不會發生應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)。所謂特(te)定(ding)環(huan)(huan)境(jing),是指只有當(dang)介質的(de)成分和濃度(du)范圍適當(dang)時(shi),才能導致某種相應(ying)金屬(shu)的(de)應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)。


  不(bu)銹鋼焊接構件應力腐蝕斷(duan)(duan)裂(lie)(lie),斷(duan)(duan)口呈脆性(xing)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)特征。常在(zai)未發現的情況下發生斷(duan)(duan)裂(lie)(lie),而(er)且(qie)是瞬間斷(duan)(duan)裂(lie)(lie),往往造成災難性(xing)事故(gu),其危害性(xing)極(ji)大,因此,不(bu)銹鋼焊接構件應力腐蝕問題應當(dang)引起(qi)高度(du)重視。





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