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,一種不銹鋼不可能對所有介質都耐腐蝕。


  金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),按機理可分為(wei)(wei)物(wu)(wu)理腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)、化(hua)(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)與(yu)電化(hua)(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)三種。金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)物(wu)(wu)理溶解屬(shu)(shu)于(yu)物(wu)(wu)理腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。化(hua)(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)是指在(zai)介(jie)質(zhi)中直接發生(sheng)的(de)(de)化(hua)(hua)學(xue)(xue)作用,即金(jin)(jin)屬(shu)(shu)同(tong)(tong)介(jie)質(zhi)中離子(zi)直接交(jiao)換電荷。早先認為(wei)(wei)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)遭(zao)受高溫而引起(qi)氧化(hua)(hua)屬(shu)(shu)于(yu)純化(hua)(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),其實多(duo)數(shu)的(de)(de)高溫氧化(hua)(hua)屬(shu)(shu)于(yu)電化(hua)(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。鈍化(hua)(hua)防護薄(bo)膜之所以能阻止金(jin)(jin)屬(shu)(shu)再(zai)受腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),其重要(yao)的(de)(de)一個方面即為(wei)(wei)阻礙其離子(zi)交(jiao)換和電荷交(jiao)換的(de)(de)速度。電化(hua)(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)是金(jin)(jin)屬(shu)(shu)在(zai)電介(jie)質(zhi)中,由于(yu)電極反應而發生(sheng)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。在(zai)許多(duo)電化(hua)(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)過程中,有一種金(jin)(jin)屬(shu)(shu)與(yu)另(ling)一種金(jin)(jin)屬(shu)(shu)共同(tong)(tong)參與(yu),或者金(jin)(jin)屬(shu)(shu)內部(bu)各不同(tong)(tong)相的(de)(de)組成(cheng)(cheng)物(wu)(wu)共同(tong)(tong)參與(yu),即形成(cheng)(cheng)所謂電偶腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。此種情況下,一種金(jin)(jin)屬(shu)(shu)構成(cheng)(cheng)陽極受腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)而發生(sheng)溶解,另(ling)一種金(jin)(jin)屬(shu)(shu)構成(cheng)(cheng)陰(yin)極而發生(sheng)還原(yuan)反應,這是電化(hua)(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)特點。在(zai)生(sheng)活實際(ji)、工程實際(ji)中的(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),絕大多(duo)數(shu)都屬(shu)(shu)于(yu)電化(hua)(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。


  不銹(xiu)鋼的主要腐蝕(shi)(shi)形態(tai)有均(jun)勻腐蝕(shi)(shi)(表面腐蝕(shi)(shi))、點腐蝕(shi)(shi)、縫隙腐蝕(shi)(shi)、晶間腐蝕(shi)(shi)和(he)應力(li)腐蝕(shi)(shi)等。



1. 均勻腐蝕(shi)


  均勻(yun)腐(fu)蝕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。


  評定(ding)均勻腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)方(fang)法是(shi)(shi)在試驗條件下(xia),測出單位(wei)面(mian)積上經一(yi)定(ding)時間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)以后所損(sun)失的(de)(de)重量(g/㎡·年(nian)(nian)(nian)(nian)),即為腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv),若以被腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)深度(mm/年(nian)(nian)(nian)(nian))計(ji),則(ze)更(geng)便于(yu)計(ji)算設備(bei)的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)壽命。根(gen)據腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)不(bu)(bu)同,可將金屬材料的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性分(fen)為10級(ji),見表1-13。根(gen)據不(bu)(bu)同的(de)(de)使用情(qing)況(kuang)對耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性一(yi)般分(fen)為兩大等級(ji):腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)小(xiao)(xiao)于(yu)0.01mm/年(nian)(nian)(nian)(nian)的(de)(de),認為是(shi)(shi)“完全(quan)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)”;腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)小(xiao)(xiao)于(yu)0.1mm/年(nian)(nian)(nian)(nian)的(de)(de),認為是(shi)(shi)“耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)”。這里顯然意味著,腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)超過0.1mm/年(nian)(nian)(nian)(nian),屬于(yu)不(bu)(bu)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)或不(bu)(bu)太(tai)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。此(ci)外,還有別的(de)(de)分(fen)級(ji)方(fang)法,在此(ci)僅舉(ju)此(ci)一(yi)種。



  根(gen)據(ju)其耐(nai)蝕性(xing)優良程度,鋼(gang)(gang)材又有不銹鋼(gang)(gang)和耐(nai)蝕鋼(gang)(gang)之(zhi)分(fen)。


 a. 不銹鋼


    指在大氣及弱腐蝕介質(zhi)中(zhong)耐蝕的鋼。


 b. 耐蝕鋼


   指在各種強烈腐蝕(shi)介質中能耐蝕(shi)的鋼。


  不銹鋼(gang)在某種介(jie)質中(zhong)除(chu)有均(jun)(jun)勻腐(fu)蝕(shi)外,還可能有其他形式(shi)的腐(fu)蝕(shi)。任何形式(shi)的腐(fu)蝕(shi)超標(biao)均(jun)(jun)認(ren)為該鋼(gang)在此(ci)介(jie)質中(zhong)不耐(nai)腐(fu)蝕(shi)。工程實際中(zhong)選材和耐(nai)蝕(shi)性的評價,當(dang)然還要參照設(she)備的設(she)計壽(shou)命以及(ji)腐(fu)蝕(shi)產物(wu)(wu)可能對化(hua)工物(wu)(wu)料(liao)的污染(ran)或對成品等級(ji)的降低。



2. 點腐蝕


  點腐(fu)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(jie)質(zhi)中氯(lv)離子含量和氧含量;加入緩蝕劑(如CNNO3、SO2等);降低介(jie)質(zhi)溫度等。


  b. 在不銹鋼(gang)中加入(ru)鉬、錳、硅、釩或(huo)稀土元素增強合金化,能有效地增大抗點蝕能力(li)。


  c. 盡量不進行冷(leng)加工,以減少位錯露頭處發生(sheng)點蝕的可能。


  d. 降低(di)鋼(gang)中碳(tan)的含(han)量,提高(gao)(gao)鉻(ge)、鎳含(han)量,都(dou)能提高(gao)(gao)其(qi)抗點(dian)腐蝕能力(li)。現有的超低(di)碳(tan)高(gao)(gao)鉻(ge)鎳含(han)鉬的奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)板(ban)和(he)超高(gao)(gao)純低(di)碳(tan)低(di)氮含(han)鉬的高(gao)(gao)鉻(ge)鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)板(ban)均有較高(gao)(gao)的耐點(dian)蝕性能。




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。


  部分奧氏體型、鐵素體型和馬(ma)氏體型不銹鋼的(de)(de)鋼板在(zai)海水中(zhong)均有程(cheng)度不等的(de)(de)縫隙(xi)腐蝕(shi)傾向。在(zai)鋼中(zhong)適當地增大鉻、鉬含(han)量,可以改善抗縫隙(xi)腐蝕(shi)能力。實際上在(zai)海水中(zhong)使用的(de)(de)裝置,只有采用鈦、高鉬鎳基合(he)金和銅合(he)金等材料(liao),才(cai)能有效地防(fang)止(zhi)縫隙(xi)腐蝕(shi)的(de)(de)發(fa)生(sheng)。改善運(yun)行條(tiao)件、改變介質成(cheng)分和結(jie)構(gou)形式都屬(shu)于防(fang)止(zhi)縫隙(xi)腐蝕(shi)的(de)(de)重要措施(shi)。



4. 晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕


  晶間腐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(shi)紀60年代以(yi)來,許多不銹(xiu)鋼(gang)焊接構件(jian)因(yin)應力腐蝕導致斷裂的(de)事(shi)故(gu)(gu)不斷發生,斷裂的(de)模式是完全(quan)脆性的(de)。在裂紋緩(huan)慢伸展過程中不出現任何其(qi)他的(de)宏觀癥候,一旦達(da)到瞬斷截面時,立即快速斷裂,往往造成災難性事(shi)故(gu)(gu),其(qi)危害性極大。因(yin)此,成為當前十(shi)分重視(shi)的(de)問(wen)題。