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(xue)腐(fu)(fu)蝕是指(zhi)在介(jie)質中直接發(fa)生的(de)(de)化(hua)學(xue)作用,即(ji)金屬(shu)同介(jie)質中的(de)(de)離子直接交(jiao)換(huan)電荷(he)。鈍(dun)化(hua)防護薄膜之所以(yi)能(neng)阻止金屬(shu)再受(shou)腐(fu)(fu)蝕,其(qi)重要(yao)的(de)(de)一個(ge)方(fang)面是阻礙其(qi)離子交(jiao)換(huan)和電荷(he)交(jiao)換(huan)的(de)(de)速度。


  電化(hua)學腐(fu)(fu)蝕是金(jin)屬(shu)在電介質中(zhong),由(you)于(yu)電極(ji)反應而發生(sheng)的腐(fu)(fu)蝕。在許(xu)多(duo)電化(hua)學腐(fu)(fu)蝕過程中(zhong),有一(yi)(yi)種金(jin)屬(shu)與(yu)另一(yi)(yi)種金(jin)屬(shu)共同(tong)參與(yu),或者金(jin)屬(shu)內部各不同(tong)相的組成(cheng)物共同(tong)參與(yu),即形成(cheng)所謂的電偶(ou)腐(fu)(fu)蝕。此種情況(kuang)下(xia),一(yi)(yi)種金(jin)屬(shu)構(gou)(gou)成(cheng)陽極(ji)受(shou)腐(fu)(fu)蝕而發生(sheng)溶解;另一(yi)(yi)種金(jin)屬(shu)構(gou)(gou)成(cheng)陰極(ji)而發生(sheng)還原反應,工程中(zhong)的金(jin)屬(shu)腐(fu)(fu)蝕,絕大多(duo)數屬(shu)于(yu)電化(hua)學腐(fu)(fu)蝕。


  不銹鋼的主要腐蝕形式有均勻腐蝕(表面腐蝕)和局部(bu)腐蝕,局部腐蝕又分為點腐(fu)蝕縫隙(xi)腐蝕晶間(jian)腐蝕應力(li)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


  均(jun)勻腐(fu)(fu)蝕(shi)是指接觸腐(fu)(fu)蝕(shi)介質的金屬表面全部產生(sheng)腐(fu)(fu)蝕(shi)的現象。均(jun)勻腐(fu)(fu)蝕(shi)使(shi)金屬截面不斷(duan)(duan)減少(shao),對于被腐(fu)(fu)蝕(shi)的受力零(ling)件而言,會(hui)使(shi)其(qi)承受的真實應力逐漸增加(jia),最(zui)終達(da)到(dao)材料的斷(duan)(duan)裂強(qiang)度而發生(sheng)斷(duan)(duan)裂。


  評定(ding)(ding)均勻腐(fu)蝕的(de)方法是在試(shi)驗條件下,測出(chu)單位面積上經一定(ding)(ding)時間(jian)腐(fu)蝕以后所損失的(de)質量(liang)[g/(㎡·年)],即腐(fu)蝕速率,若(ruo)以被腐(fu)蝕的(de)深(shen)度(mm/年)計(ji),則更便于計(ji)算設備(bei)的(de)耐(nai)蝕壽命。表1-12 為耐(nai)蝕性(xing)分級。


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2. 點腐蝕


  點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是指在金屬材料(liao)表(biao)面(mian)大部分不(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)或腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)輕(qing)微,而(er)分散發生高度的(de)局部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi),常見(jian)蝕(shi)(shi)點(dian)的(de)尺寸小于1.0mm,深度往往大于表(biao)面(mian)孔(kong)徑,輕(qing)者為較淺的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)坑,嚴(yan)重(zhong)的(de)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)會形成穿孔(kong)。


  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(jia)入鉬(mu)(mu)、錳、硅、釩或(huo)稀土(tu)合金元素,降低(di)(di)鋼中碳(tan)的含(han)(han)量,提高(gao)(gao)鉻、鎳(nie)含(han)(han)量均能(neng)有(you)效地提高(gao)(gao)抗點蝕能(neng)力。現有(you)的超低(di)(di)碳(tan)高(gao)(gao)鉻鎳(nie)含(han)(han)鉬(mu)(mu)的奧氏(shi)體(ti)不銹鋼和超高(gao)(gao)純低(di)(di)碳(tan)低(di)(di)氮(dan)含(han)(han)鉬(mu)(mu)的高(gao)(gao)鉻鐵素體(ti)不銹鋼均有(you)較高(gao)(gao)的耐點腐蝕性能(neng)。



3. 縫隙腐蝕


  縫隙(xi)腐蝕是指由于金屬(shu)表(biao)面(mian)或非金屬(shu)表(biao)面(mian)形成狹(xia)縫或間隙(xi),在狹(xia)縫內(nei)或近旁發生的局部腐蝕。縫隙(xi)腐蝕為斑(ban)點狀(zhuang)或潰(kui)瘍形狀(zhuang)的宏觀腐蝕坑。縫隙(xi)腐蝕主要(yao)是介(jie)質的電化學(xue)不均勻性引起的。


  縫隙(xi)(xi)腐蝕(shi)常發生(sheng)在(zai)墊圈、鉚接(jie)(jie)、螺釘連接(jie)(jie)的(de)(de)接(jie)(jie)縫處(chu),搭(da)接(jie)(jie)的(de)(de)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)、閥座、堆積的(de)(de)金屬片(pian)間等處(chu)。由于連接(jie)(jie)的(de)(de)縫隙(xi)(xi)處(chu)被(bei)腐蝕(shi)產物覆(fu)蓋以及介(jie)質(zhi)擴散受(shou)到限制等原因,導致該處(chu)的(de)(de)介(jie)質(zhi)成分和濃度與整(zheng)體相比有很大差別,形(xing)成“閉塞電池腐蝕(shi)”作用(yong)。


  部分奧(ao)氏體(ti)型(xing)不(bu)銹鋼、鐵素體(ti)型(xing)不(bu)銹鋼和馬氏體(ti)型(xing)不(bu)銹鋼在海(hai)水(shui)中(zhong)均有不(bu)同(tong)程度(du)的縫隙(xi)腐(fu)(fu)蝕傾向。在鋼中(zhong)適當地增加(jia)鉻、鉬含量,可以改善抗縫隙(xi)腐(fu)(fu)蝕能力。



4. 晶間腐蝕(shi)


  沿著或緊挨著金屬晶界(jie)產生的腐(fu)蝕,稱之為(wei)晶間腐(fu)蝕。


  晶間(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是一(yi)(yi)(yi)種(zhong)有(you)選(xuan)擇性(xing)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)破(po)壞(huai),它與一(yi)(yi)(yi)般選(xuan)擇性(xing)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)不同之處在(zai)于,腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)局部性(xing)是顯微尺(chi)度(du)(du)的(de)(de),而宏觀上(shang)不一(yi)(yi)(yi)定是局部的(de)(de)。這(zhe)種(zhong)類型的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)發生以后,有(you)時(shi)從外觀上(shang)不易被察覺,但晶界區因(yin)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)已遭到(dao)破(po)壞(huai),晶粒間(jian)的(de)(de)結合(he)強度(du)(du)幾乎完全喪(sang)失。腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)深度(du)(du)較大者可失去金屬聲,構(gou)件有(you)效(xiao)承載(zai)截面大減而導(dao)致過載(zai)斷(duan)裂(lie)。受腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)嚴重(zhong)的(de)(de)金屬甚至成為(wei)粉(fen)末,從構(gou)件上(shang)脫落下來(lai)。這(zhe)是一(yi)(yi)(yi)種(zhong)危害(hai)性(xing)很大的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)破(po)壞(huai)。


  奧氏(shi)體(ti)型(xing)不銹鋼會發生(sheng)晶(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)是由于(yu)這類鋼加(jia)熱到600~800℃溫(wen)度區(qu)間(jian)(jian)會發生(sheng)敏化,其機理是過飽和固溶的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)向(xiang)晶(jing)(jing)(jing)粒邊界擴(kuo)散,與晶(jing)(jing)(jing)界附近(jin)的(de)(de)鉻(ge)結(jie)合形成鉻(ge)的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)化物(CrFe)23C6并在晶(jing)(jing)(jing)界沉淀(dian)析(xi)出;由于(yu)碳(tan)(tan)(tan)比鉻(ge)的(de)(de)擴(kuo)散快得多,鉻(ge)來不及從晶(jing)(jing)(jing)內補充到晶(jing)(jing)(jing)界附近(jin),因(yin)而晶(jing)(jing)(jing)界區(qu)貧鉻(ge)而形成晶(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)。在某些(xie)超低(di)碳(tan)(tan)(tan)含鉬奧氏(shi)體(ti)型(xing)不銹鋼中(zhong),在敏化溫(wen)度區(qu)間(jian)(jian)的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)界析(xi)出鉻(ge)含量(liang)很(hen)高(gao)的(de)(de)σ相,其鄰近(jin)區(qu)也(ye)會貧鉻(ge),貧鉻(ge)的(de)(de)金屬在腐(fu)蝕(shi)介質作用下,首先被腐(fu)蝕(shi)溶解(jie)。這些(xie)都是金屬出現晶(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)原因(yin)。鐵素體(ti)型(xing)不銹鋼也(ye)有形成晶(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)傾向(xiang)。



5. 應力腐蝕


  應(ying)力(li)腐蝕(shi)是(shi)指金屬在某(mou)種特(te)定(ding)環(huan)境與相(xiang)應(ying)水(shui)平應(ying)力(li)(拉應(ying)力(li))的(de)(de)共同(tong)作(zuo)用(yong)下,以裂紋擴(kuo)展方式發(fa)(fa)生的(de)(de)與腐蝕(shi)有關的(de)(de)斷裂。特(te)定(ding)環(huan)境下無應(ying)力(li)或應(ying)力(li)水(shui)平太低(di),不(bu)會引起應(ying)力(li)腐蝕(shi)。同(tong)樣的(de)(de),有相(xiang)當(dang)水(shui)平應(ying)力(li)而無特(te)定(ding)環(huan)境也不(bu)會發(fa)(fa)生應(ying)力(li)腐蝕(shi)。所謂特(te)定(ding)環(huan)境,是(shi)指只有當(dang)介(jie)質的(de)(de)成分和(he)濃度范圍適當(dang)時,才能導致某(mou)種相(xiang)應(ying)金屬的(de)(de)應(ying)力(li)腐蝕(shi)。


  不(bu)銹(xiu)鋼焊接(jie)(jie)構件應(ying)(ying)力腐蝕斷(duan)裂(lie),斷(duan)口呈脆性斷(duan)裂(lie)特征。常(chang)在未發現的情況下發生斷(duan)裂(lie),而(er)且(qie)是瞬(shun)間(jian)斷(duan)裂(lie),往往造成災難性事故(gu),其危害性極大(da),因此(ci),不(bu)銹(xiu)鋼焊接(jie)(jie)構件應(ying)(ying)力腐蝕問題應(ying)(ying)當引起高(gao)度重(zhong)視(shi)。





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