一、孔蝕
孔蝕指在金屬表面上局部形成的具有一定深度的小孔或銹斑腐蝕,在許多資料上,也叫點蝕。孔蝕常常被銹層、腐蝕產物等覆蓋,因而難以發現。孔蝕一般系在特定的腐蝕介質中產生,特別是在含有Cl-(包括Br-,I-)離子的介質中產生。孔蝕不僅可導致設備、管線等穿孔而破壞,而且常常誘發晶間腐蝕、應力腐蝕破裂和腐蝕疲勞。
一般認為,不銹鋼的孔蝕是在金屬表面非金屬夾雜物、析出相、晶界、位錯露頭等缺陷處,由于此處鈍化膜較脆弱,在特定腐蝕介質作用下,鈍化膜修復能力差而造成的破壞。孔蝕的出現包括成核和擴展兩個階段,現以鋼的表面上存在硫化錳夾雜為例簡述如下。孔蝕的成核。在溶液中有Cl-存在時,金屬表面有硫化錳夾雜的部位,由于難以鈍化和再鈍化而產生優先溶解并形成小孔坑,硫化物溶解產生H+(或硫化氫),對金屬的新鮮表面產生活化作用,阻止小蝕坑的再鈍化,使其繼續溶解,蝕坑溶解到超過臨界尺寸(數十微米),便成為孔蝕源。
孔蝕的擴展。孔蝕源形成后,溶解下來的金屬離子會產生水解而生成H+并使局部溶液的pH值下降,進而又加速金屬的溶解,使孔坑進一步擴大、加深。隨著腐蝕孔的加深并由于腐蝕產物覆蓋了蝕坑口,從而使腐蝕孔物質遷移困難,導致腐蝕孔內pH值的進一步降低,同時,Cl-在腐蝕孔內富集,使腐蝕孔進一步加速擴大并加深,最后形成孔蝕。溶液中Cl-濃度升高、溫度升高及pH值下降都使孔蝕容易產生且加速腐蝕。鉻、鉬、氮等元素對提高不銹鋼耐孔蝕性能非常有效,目前人們多用孔蝕抗力當量PRE值來表示不銹鋼的耐孔蝕能力,PRE值可根據鋼的化學成分計算,PRE值越高,鋼的耐孔蝕性能越好。
PRE=%Cr+3.3×%Mo+(13~30)×%N
提(ti)(ti)高不(bu)銹鋼(gang)的純度,降低鋼(gang)中氣體和(he)非(fei)金屬(shu)(shu)夾雜物的含量,可提(ti)(ti)高耐(nai)孔(kong)蝕(shi)性(xing)能(neng),降低鋼(gang)中的組織(zhi)不(bu)均(jun)勻(yun)性(xing),減少(shao)M23C6等(deng)碳化物和(he)o、X相等(deng)金屬(shu)(shu)間相析出(chu),減少(shao)各種缺陷都可以(yi)提(ti)(ti)高耐(nai)孔(kong)蝕(shi)性(xing)能(neng)。
二、縫隙腐蝕
金(jin)屬(shu)表面上(shang)由于存在(zai)(zai)異物或結構上(shang)的(de)原因而(er)形成縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi),使縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內溶(rong)液中與腐蝕(shi)(shi)(shi)有關的(de)物質(zhi)遷移(yi)困難(nan),所引起的(de)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內金(jin)屬(shu)的(de)腐蝕(shi)(shi)(shi),總稱為縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐蝕(shi)(shi)(shi)。幾乎(hu)所有金(jin)屬(shu)和所有的(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)介(jie)質(zhi)都(dou)有可能產生(sheng)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐蝕(shi)(shi)(shi),縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)尺寸(cun)有一定的(de)要(yao)求(qiu),即要(yao)使縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內外溶(rong)液之間的(de)物質(zhi)遷移(yi)發生(sheng)困難(nan),同時溶(rong)液又(you)能進入縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內。縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)一般在(zai)(zai)0.025~0.1mm之間,就可能發生(sheng)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐蝕(shi)(shi)(shi)。腐蝕(shi)(shi)(shi)形態從(cong)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內金(jin)屬(shu)的(de)孔蝕(shi)(shi)(shi)到均勻腐蝕(shi)(shi)(shi)都(dou)有。
縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)可分為(wei)孔(kong)蝕(shi)(shi)(shi)型(xing)(xing)縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)和活化型(xing)(xing)縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)兩種。孔(kong)蝕(shi)(shi)(shi)型(xing)(xing)縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是由(you)孔(kong)蝕(shi)(shi)(shi)起源的(de)(de)(de),這種腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)過程中,縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)中金屬(shu)鹽的(de)(de)(de)濃(nong)(nong)縮,使縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)金屬(shu)表(biao)(biao)面(mian)鈍(dun)(dun)化膜發生氧(yang)(yang)化性破(po)壞(huai)(被(bei)擊穿),產生由(you)孔(kong)蝕(shi)(shi)(shi)起源的(de)(de)(de)縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。活化型(xing)(xing)縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是由(you)于縫(feng)隙(xi)(xi)的(de)(de)(de)存在,縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)組成物質遷移(yi)產生困難。例如(ru),溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)中的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)氧(yang)(yang)只能通過擴散才能進(jin)入,而(er)且(qie)擴散緩慢,為(wei)維持不(bu)銹(xiu)鋼鈍(dun)(dun)態,縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)氧(yang)(yang)迅(xun)速(su)消耗掉,而(er)又(you)得不(bu)到及時補充,當縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)氧(yang)(yang)降到一(yi)定(ding)程度時,致使不(bu)銹(xiu)鋼表(biao)(biao)面(mian)鈍(dun)(dun)化膜開始還原性溶(rong)(rong)(rong)解(jie),這種溶(rong)(rong)(rong)解(jie)的(de)(de)(de)結果(guo)使腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)產物金屬(shu)鹽逐漸(jian)濃(nong)(nong)縮,通過水解(jie),縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)的(de)(de)(de)pH值急劇下降,當pH值降低(di)到溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)不(bu)能使不(bu)銹(xiu)鋼維持鈍(dun)(dun)態的(de)(de)(de)臨界pH值時,縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)不(bu)銹(xiu)鋼表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)(de)鈍(dun)(dun)化膜產生還原性破(po)壞(huai)而(er)形成縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。
為防止縫隙腐蝕,主要是在結構設計中盡量避免形成縫隙,避免造成容易產生表面沉積的幾何條件,選擇合適材料。對于不銹鋼來說,提高鉻、鉬含量,有利于耐腐蝕性能,有的資料提出,不銹鋼耐縫隙腐蝕的當量為%Cr+3.3×%Mo+30×%N。盡管有高鉻、鉬含量各類不銹鋼,但它們的耐縫隙腐蝕仍不十分理想,一般認為,高鉻、鉬鎳基合金或鐵鎳基合金有很好的耐腐蝕性能,如 Iconel 625、 Hastelloy C-276、 Hastelloy C-4 等合金。

