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)(hua)學(xue)腐蝕是指在介(jie)(jie)質中(zhong)直(zhi)(zhi)接(jie)發(fa)生的(de)化(hua)(hua)學(xue)作用,即金屬同介(jie)(jie)質中(zhong)的(de)離子直(zhi)(zhi)接(jie)交(jiao)換(huan)電(dian)荷。鈍(dun)化(hua)(hua)防護薄膜之(zhi)所(suo)以能阻止金屬再(zai)受(shou)腐蝕,其重要(yao)的(de)一個方面是阻礙其離子交(jiao)換(huan)和電(dian)荷交(jiao)換(huan)的(de)速度。
電(dian)化學(xue)(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)是金屬(shu)(shu)在(zai)電(dian)介質(zhi)中(zhong),由于電(dian)極反應而發(fa)生的腐(fu)蝕(shi)(shi)。在(zai)許多(duo)(duo)電(dian)化學(xue)(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)過程(cheng)中(zhong),有一(yi)種(zhong)金屬(shu)(shu)與(yu)另一(yi)種(zhong)金屬(shu)(shu)共同參與(yu),或(huo)者金屬(shu)(shu)內部各不同相(xiang)的組成物共同參與(yu),即形成所謂(wei)的電(dian)偶(ou)腐(fu)蝕(shi)(shi)。此(ci)種(zhong)情況下,一(yi)種(zhong)金屬(shu)(shu)構成陽(yang)極受腐(fu)蝕(shi)(shi)而發(fa)生溶解;另一(yi)種(zhong)金屬(shu)(shu)構成陰極而發(fa)生還原(yuan)反應,工程(cheng)中(zhong)的金屬(shu)(shu)腐(fu)蝕(shi)(shi),絕大多(duo)(duo)數(shu)屬(shu)(shu)于電(dian)化學(xue)(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)。
不銹鋼的主要腐蝕形式有均勻(yun)腐蝕(表面腐蝕)和局(ju)部(bu)腐蝕,局部腐蝕又分為點腐蝕(shi)、縫隙腐蝕、晶間腐(fu)蝕和應力腐蝕(shi)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(fu)蝕(shi)
均勻腐蝕(shi)(shi)(shi)是指接觸腐蝕(shi)(shi)(shi)介(jie)質的(de)金屬(shu)表面全(quan)部產生腐蝕(shi)(shi)(shi)的(de)現象。均勻腐蝕(shi)(shi)(shi)使金屬(shu)截(jie)面不斷減(jian)少,對于被腐蝕(shi)(shi)(shi)的(de)受力零(ling)件而(er)(er)言,會使其承受的(de)真實(shi)應力逐(zhu)漸(jian)增加,最終達(da)到(dao)材料的(de)斷裂(lie)(lie)強度(du)而(er)(er)發生斷裂(lie)(lie)。
評定均勻腐(fu)蝕的方法是在試(shi)驗條件下,測出單位面(mian)積上(shang)經一定時間腐(fu)蝕以后所損失的質量(liang)[g/(㎡·年(nian))],即腐(fu)蝕速率,若以被腐(fu)蝕的深度(mm/年(nian))計,則更便于計算設(she)備的耐(nai)蝕壽命。表1-12 為耐(nai)蝕性分(fen)級。

2. 點腐蝕
點(dian)腐(fu)蝕(shi)是指(zhi)在金屬(shu)材料表面大部分不腐(fu)蝕(shi)或腐(fu)蝕(shi)輕(qing)微,而分散發生高度的(de)局(ju)部腐(fu)蝕(shi),常見蝕(shi)點(dian)的(de)尺(chi)寸小于(yu)1.0mm,深度往往大于(yu)表面孔徑,輕(qing)者為較淺的(de)腐(fu)蝕(shi)坑,嚴(yan)重的(de)點(dian)腐(fu)蝕(shi)會形成穿孔。
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。
在不(bu)銹鋼(gang)(gang)中(zhong)加入(ru)鉬、錳、硅、釩(fan)或(huo)稀土合(he)金元素(su),降低(di)鋼(gang)(gang)中(zhong)碳的含(han)(han)量,提高(gao)鉻、鎳含(han)(han)量均(jun)能有(you)效地(di)提高(gao)抗點(dian)蝕(shi)能力。現有(you)的超低(di)碳高(gao)鉻鎳含(han)(han)鉬的奧氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)和超高(gao)純低(di)碳低(di)氮含(han)(han)鉬的高(gao)鉻鐵(tie)素(su)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)均(jun)有(you)較高(gao)的耐點(dian)腐蝕(shi)性能。
3. 縫(feng)隙腐蝕
縫(feng)隙腐(fu)蝕是指(zhi)由于(yu)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)表(biao)(biao)面(mian)或非金(jin)(jin)屬(shu)(shu)表(biao)(biao)面(mian)形成狹(xia)縫(feng)或間(jian)隙,在狹(xia)縫(feng)內或近旁發生的(de)局部腐(fu)蝕。縫(feng)隙腐(fu)蝕為斑點(dian)狀(zhuang)或潰瘍形狀(zhuang)的(de)宏觀腐(fu)蝕坑。縫(feng)隙腐(fu)蝕主要是介質的(de)電化學不均勻(yun)性引(yin)起(qi)的(de)。
縫(feng)隙腐蝕常發生在墊圈、鉚接、螺(luo)釘連(lian)接的(de)接縫(feng)處,搭接的(de)焊接接頭、閥座(zuo)、堆(dui)積的(de)金屬片間等處。由于連(lian)接的(de)縫(feng)隙處被腐蝕產(chan)物(wu)覆蓋以(yi)及(ji)介(jie)質擴散(san)受到(dao)限制等原因,導致該處的(de)介(jie)質成(cheng)分和濃(nong)度與整體相比有很大差(cha)別,形成(cheng)“閉塞電池腐蝕”作用(yong)。
部分奧氏體型不銹鋼(gang)、鐵素體型不銹鋼(gang)和(he)馬氏體型不銹鋼(gang)在海水中均有不同程度(du)的縫(feng)隙(xi)腐蝕傾向(xiang)。在鋼(gang)中適當地增加鉻、鉬含量,可以改(gai)善(shan)抗縫(feng)隙(xi)腐蝕能力。
4. 晶間腐(fu)蝕
沿著(zhu)或緊(jin)挨(ai)著(zhu)金屬晶界產生的腐(fu)蝕(shi),稱之為(wei)晶間腐(fu)蝕(shi)。
晶(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是(shi)(shi)一(yi)(yi)種有選擇性的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)破(po)(po)壞(huai),它與一(yi)(yi)般選擇性腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)不同之處在于,腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)局部性是(shi)(shi)顯微尺度的(de)(de),而(er)宏觀上不一(yi)(yi)定是(shi)(shi)局部的(de)(de)。這種類(lei)型的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)發(fa)生以后,有時從外觀上不易被察覺,但晶(jing)(jing)界區(qu)因腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)已(yi)遭(zao)到破(po)(po)壞(huai),晶(jing)(jing)粒間的(de)(de)結合強度幾乎完(wan)全喪失。腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)深度較大者(zhe)可失去(qu)金屬聲,構(gou)(gou)件(jian)有效承載(zai)截面大減而(er)導致過載(zai)斷裂。受(shou)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)嚴重的(de)(de)金屬甚(shen)至(zhi)成為粉(fen)末,從構(gou)(gou)件(jian)上脫落下來(lai)。這是(shi)(shi)一(yi)(yi)種危害(hai)性很大的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)破(po)(po)壞(huai)。
奧氏體(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)會(hui)發生晶(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)是由于這(zhe)類鋼(gang)加(jia)熱(re)到600~800℃溫度(du)區(qu)間(jian)(jian)會(hui)發生敏(min)化(hua),其(qi)機理是過飽和固(gu)溶(rong)的碳(tan)(tan)向(xiang)晶(jing)(jing)(jing)粒邊界(jie)(jie)(jie)(jie)擴(kuo)散(san),與晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)(jie)附(fu)(fu)近(jin)(jin)的鉻結合形(xing)成鉻的碳(tan)(tan)化(hua)物(CrFe)23C6并在晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)(jie)沉淀析出(chu);由于碳(tan)(tan)比鉻的擴(kuo)散(san)快(kuai)得多,鉻來(lai)不(bu)及從晶(jing)(jing)(jing)內補充到晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)(jie)附(fu)(fu)近(jin)(jin),因(yin)而(er)晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)(jie)區(qu)貧(pin)鉻而(er)形(xing)成晶(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)。在某些超低(di)碳(tan)(tan)含鉬奧氏體(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中,在敏(min)化(hua)溫度(du)區(qu)間(jian)(jian)的晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)(jie)(jie)析出(chu)鉻含量很(hen)高的σ相,其(qi)鄰近(jin)(jin)區(qu)也(ye)會(hui)貧(pin)鉻,貧(pin)鉻的金屬(shu)在腐(fu)蝕(shi)介質作用(yong)下,首先被腐(fu)蝕(shi)溶(rong)解。這(zhe)些都是金屬(shu)出(chu)現晶(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)的原因(yin)。鐵素體(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)也(ye)有形(xing)成晶(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)的傾向(xiang)。
5. 應力腐蝕
應(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是指金屬在某(mou)(mou)種特定(ding)環(huan)(huan)境(jing)與(yu)相(xiang)應(ying)水(shui)平應(ying)力(li)(li)(拉應(ying)力(li)(li))的(de)共同(tong)作用下,以裂紋擴展方(fang)式發(fa)生的(de)與(yu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)有(you)關的(de)斷裂。特定(ding)環(huan)(huan)境(jing)下無應(ying)力(li)(li)或應(ying)力(li)(li)水(shui)平太低,不會(hui)引起應(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。同(tong)樣的(de),有(you)相(xiang)當(dang)水(shui)平應(ying)力(li)(li)而(er)無特定(ding)環(huan)(huan)境(jing)也(ye)不會(hui)發(fa)生應(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。所(suo)謂特定(ding)環(huan)(huan)境(jing),是指只有(you)當(dang)介質的(de)成分和(he)濃度范圍適當(dang)時,才能導致某(mou)(mou)種相(xiang)應(ying)金屬的(de)應(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。
不銹鋼(gang)焊接構件應力腐蝕斷(duan)(duan)裂(lie),斷(duan)(duan)口呈脆性(xing)(xing)斷(duan)(duan)裂(lie)特征(zheng)。常在未發(fa)現的情況下發(fa)生斷(duan)(duan)裂(lie),而且(qie)是(shi)瞬間(jian)斷(duan)(duan)裂(lie),往(wang)往(wang)造成災難性(xing)(xing)事故,其危害性(xing)(xing)極大(da),因此,不銹鋼(gang)焊接構件應力腐蝕問題應當(dang)引(yin)起高(gao)度重視。

