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。


  化學腐(fu)蝕(shi)是(shi)指(zhi)在(zai)介(jie)質中直接發生的(de)化學作用,即金屬同介(jie)質中的(de)離(li)子直接交(jiao)換電荷。鈍化防護薄膜之所以能(neng)阻(zu)止金屬再(zai)受腐(fu)蝕(shi),其(qi)重要的(de)一(yi)個方面是(shi)阻(zu)礙其(qi)離(li)子交(jiao)換和電荷交(jiao)換的(de)速度(du)。


  電(dian)化(hua)(hua)學腐蝕(shi)(shi)是金(jin)屬(shu)(shu)在電(dian)介質中(zhong),由于電(dian)極(ji)反(fan)(fan)應(ying)而(er)發生的腐蝕(shi)(shi)。在許(xu)多電(dian)化(hua)(hua)學腐蝕(shi)(shi)過程中(zhong),有一種(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)與(yu)另(ling)一種(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)共同參與(yu),或(huo)者金(jin)屬(shu)(shu)內部各(ge)不同相的組成(cheng)物共同參與(yu),即形成(cheng)所謂(wei)的電(dian)偶腐蝕(shi)(shi)。此種(zhong)情況(kuang)下,一種(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)構(gou)成(cheng)陽(yang)極(ji)受腐蝕(shi)(shi)而(er)發生溶解;另(ling)一種(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)構(gou)成(cheng)陰極(ji)而(er)發生還原反(fan)(fan)應(ying),工程中(zhong)的金(jin)屬(shu)(shu)腐蝕(shi)(shi),絕大多數(shu)屬(shu)(shu)于電(dian)化(hua)(hua)學腐蝕(shi)(shi)。


  不銹鋼的主要腐蝕形式有均(jun)勻腐蝕(表面腐蝕)和局(ju)部腐(fu)蝕,局部腐蝕又分為點腐蝕縫隙腐蝕晶間(jian)腐蝕應(ying)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. 均勻腐蝕(shi)


  均勻腐(fu)蝕(shi)是指接觸(chu)腐(fu)蝕(shi)介(jie)質的(de)(de)(de)金屬(shu)表面全部產生(sheng)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)現象。均勻腐(fu)蝕(shi)使金屬(shu)截面不斷(duan)(duan)減少,對于(yu)被腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)受(shou)力零件而言,會(hui)使其承受(shou)的(de)(de)(de)真(zhen)實應力逐漸增(zeng)加,最終達到材料(liao)的(de)(de)(de)斷(duan)(duan)裂強度而發生(sheng)斷(duan)(duan)裂。


  評定均(jun)勻腐(fu)蝕的(de)方法是在試驗條(tiao)件(jian)下(xia),測出(chu)單位面(mian)積(ji)上經(jing)一定時間腐(fu)蝕以后(hou)所損(sun)失的(de)質量[g/(㎡·年(nian))],即(ji)腐(fu)蝕速率,若(ruo)以被腐(fu)蝕的(de)深度(mm/年(nian))計,則更便于計算設備的(de)耐蝕壽命。表1-12 為耐蝕性分(fen)級(ji)。


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2. 點腐(fu)蝕


  點(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)是指在金屬材料表(biao)面大部(bu)分不(bu)腐蝕(shi)(shi)(shi)或腐蝕(shi)(shi)(shi)輕(qing)微,而分散(san)發生高度(du)的(de)局部(bu)腐蝕(shi)(shi)(shi),常見蝕(shi)(shi)(shi)點(dian)(dian)的(de)尺(chi)寸小于(yu)1.0mm,深度(du)往(wang)往(wang)大于(yu)表(biao)面孔徑,輕(qing)者為較淺的(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)坑(keng),嚴(yan)重的(de)點(dian)(dian)腐蝕(shi)(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。


  在不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)加入(ru)鉬、錳、硅(gui)、釩或稀土合金元素,降(jiang)低鋼中(zhong)碳(tan)的(de)含(han)量(liang),提高鉻、鎳含(han)量(liang)均能有效地提高抗點蝕能力(li)。現有的(de)超(chao)低碳(tan)高鉻鎳含(han)鉬的(de)奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼和(he)超(chao)高純低碳(tan)低氮含(han)鉬的(de)高鉻鐵素體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼均有較高的(de)耐點腐蝕性能。



3. 縫(feng)隙腐蝕


  縫(feng)隙腐蝕是指由于金屬表面或(huo)非金屬表面形成狹縫(feng)或(huo)間隙,在狹縫(feng)內或(huo)近旁發生(sheng)的(de)局部腐蝕。縫(feng)隙腐蝕為(wei)斑點(dian)狀或(huo)潰瘍形狀的(de)宏觀腐蝕坑。縫(feng)隙腐蝕主要是介質的(de)電化(hua)學不均勻性引起的(de)。


  縫隙腐蝕(shi)(shi)常發(fa)生(sheng)在墊圈、鉚接、螺釘連接的接縫處(chu)(chu)(chu),搭接的焊接接頭、閥座、堆(dui)積的金(jin)屬片(pian)間等處(chu)(chu)(chu)。由于連接的縫隙處(chu)(chu)(chu)被腐蝕(shi)(shi)產物覆蓋以及(ji)介(jie)質(zhi)擴散受到限制(zhi)等原因,導致該(gai)處(chu)(chu)(chu)的介(jie)質(zhi)成(cheng)分和濃度(du)與整體相比有很大差別,形成(cheng)“閉塞電池腐蝕(shi)(shi)”作用。


  部分奧氏體型不銹鋼、鐵素(su)體型不銹鋼和馬(ma)氏體型不銹鋼在海(hai)水中均有(you)不同程度(du)的縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕傾向。在鋼中適(shi)當地增加(jia)鉻、鉬(mu)含量(liang),可(ke)以改善抗(kang)縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕能(neng)力。



4. 晶間腐蝕


  沿著(zhu)或緊挨著(zhu)金屬晶界產(chan)生的腐(fu)蝕,稱之(zhi)為晶間(jian)腐(fu)蝕。


  晶間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是一(yi)(yi)種有(you)選擇(ze)性的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)破壞(huai)(huai),它與一(yi)(yi)般選擇(ze)性腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)不(bu)同之處在于(yu),腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)局部性是顯(xian)微尺度的(de),而宏觀上(shang)不(bu)一(yi)(yi)定(ding)是局部的(de)。這(zhe)種類型的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)發生(sheng)以后,有(you)時從(cong)外(wai)觀上(shang)不(bu)易(yi)被察(cha)覺(jue),但晶界(jie)區因腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)已遭(zao)到(dao)破壞(huai)(huai),晶粒間的(de)結合強度幾乎完全(quan)喪失(shi)。腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)深(shen)度較大者可(ke)失(shi)去金(jin)屬聲,構件有(you)效承載截面(mian)大減(jian)而導(dao)致過載斷(duan)裂。受(shou)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)嚴重的(de)金(jin)屬甚至成為粉末,從(cong)構件上(shang)脫落下來。這(zhe)是一(yi)(yi)種危害性很(hen)大的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)破壞(huai)(huai)。


  奧氏(shi)體型(xing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)會發生晶(jing)(jing)(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)是由于(yu)(yu)這類鋼(gang)(gang)(gang)加熱(re)到600~800℃溫度區(qu)間會發生敏化(hua),其機(ji)理是過飽和固溶的(de)碳向晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒邊界(jie)(jie)擴(kuo)散(san),與晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)附近(jin)(jin)的(de)鉻(ge)結合形成鉻(ge)的(de)碳化(hua)物(CrFe)23C6并在晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)沉淀析(xi)出(chu);由于(yu)(yu)碳比鉻(ge)的(de)擴(kuo)散(san)快得多(duo),鉻(ge)來不(bu)(bu)及從晶(jing)(jing)(jing)(jing)內(nei)補充到晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)附近(jin)(jin),因(yin)而晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)區(qu)貧(pin)鉻(ge)而形成晶(jing)(jing)(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)。在某些超低碳含(han)鉬奧氏(shi)體型(xing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)中,在敏化(hua)溫度區(qu)間的(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)析(xi)出(chu)鉻(ge)含(han)量很(hen)高的(de)σ相(xiang),其鄰近(jin)(jin)區(qu)也會貧(pin)鉻(ge),貧(pin)鉻(ge)的(de)金(jin)屬在腐(fu)蝕(shi)介質作用下,首(shou)先被腐(fu)蝕(shi)溶解。這些都是金(jin)屬出(chu)現晶(jing)(jing)(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)的(de)原因(yin)。鐵素體型(xing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)也有形成晶(jing)(jing)(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)的(de)傾(qing)向。



5. 應力腐蝕(shi)


  應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕是指金(jin)屬在某種特定(ding)環境與相應(ying)(ying)(ying)(ying)水平應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(拉(la)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li))的(de)共同作用下(xia),以裂(lie)紋擴展方式發生的(de)與腐(fu)(fu)蝕有(you)關的(de)斷裂(lie)。特定(ding)環境下(xia)無(wu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)或應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)水平太(tai)低,不會(hui)(hui)引(yin)起應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕。同樣的(de),有(you)相當(dang)水平應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)而無(wu)特定(ding)環境也不會(hui)(hui)發生應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕。所謂特定(ding)環境,是指只有(you)當(dang)介質的(de)成分(fen)和濃度范圍(wei)適當(dang)時(shi),才能導致某種相應(ying)(ying)(ying)(ying)金(jin)屬的(de)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕。


  不(bu)銹鋼焊接(jie)構件應力(li)腐蝕斷(duan)裂(lie),斷(duan)口呈脆性斷(duan)裂(lie)特征。常在未發現的情況下發生斷(duan)裂(lie),而且是瞬(shun)間斷(duan)裂(lie),往往造成災難性事故,其危(wei)害性極大,因此,不(bu)銹鋼焊接(jie)構件應力(li)腐蝕問題(ti)應當引起高度重視(shi)。





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