金屬與腐蝕介質發生反應而變質的現象稱為腐蝕。常見的金屬腐蝕有晶間(jian)腐蝕點腐蝕應力腐蝕、疲勞腐蝕和縫隙腐(fu)蝕等。



1. 晶(jing)間腐蝕


  晶間腐蝕是不銹鋼在特定的腐蝕介質中沿著鋼的晶界發生的一種局部選擇性腐蝕。如果這種腐蝕發生在金屬表面,將形成微裂紋并深入內部,直至引起破斷。在某些特定腐蝕介質中(如硝酸、磷酸、硫酸、乳酸、甲酸、氫氟酸和硫酸銅等),就會沿著不銹鋼的晶界發生腐蝕。在有應力同時存在的情況下,晶間腐蝕有可能發展為晶間應力腐蝕開裂。為避免晶間腐蝕,一般可選用超低碳((w(C)≤0.03%)奧氏體不銹鋼雙(shuang)相不銹鋼和含Ti、Nb穩定化的奧氏體不銹鋼。



2. 點腐(fu)蝕


  點(dian)腐蝕(shi)(shi)又叫孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi),是最常(chang)見的局部腐蝕(shi)(shi)形式(shi)之一。它(ta)是因(yin)為(wei)金(jin)屬表(biao)面(mian)某個(ge)局部由于(yu)微(wei)電池作(zuo)用,出(chu)現一些腐蝕(shi)(shi)小孔(kong)(kong),并向深(shen)處發展。在(zai)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)表(biao)面(mian)存在(zai)雜質、污物以及缺陷(xian)部位鈍化(hua)膜損壞而(er)生銹(xiu)(xiu)或在(zai)海水中使(shi)用的不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),即會出(chu)現點(dian)腐蝕(shi)(shi)(孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi))。


  點(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)破(po)壞性和隱患性較大(da)。發生點(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)時(shi),雖然(ran)金屬的(de)失(shi)重不大(da),但由于陽極(ji)面積(ji)非常小,陽極(ji)上流過的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)電流密度很(hen)大(da),造成較高的(de)金屬溶解(jie)速度,嚴重時(shi)可使金屬設備穿孔破(po)壞。點(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)還會(hui)使晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)、剝蝕(shi)(shi)、應(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)開(kai)裂和腐(fu)蝕(shi)(shi)疲勞等(deng)加劇,在很(hen)多情況下是(shi)這些局部腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)起源。


  為防(fang)止(zhi)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)發(fa)生點腐(fu)蝕(shi)(孔蝕(shi)),應選擇(ze)含高(gao)鉻、鎳、鉬(mu)、氮的不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang),提高(gao)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的純度并降(jiang)低不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的不(bu)(bu)均勻性(xing)。選擇(ze)鈍化和(he)鈍化能力(li)強的材料是防(fang)止(zhi)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)點腐(fu)蝕(shi)的有力(li)措施(shi)。



3. 縫隙腐蝕


  在腐(fu)(fu)蝕(shi)介質的作用下,不銹(xiu)鋼縫(feng)隙(xi)出(chu)現腐(fu)(fu)蝕(shi),即縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)。縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)一般根據縫(feng)隙(xi)形狀(zhuang)的不同(tong)而具有一定的外(wai)形。輕(qing)微時,縫(feng)隙(xi)內為(wei)一般腐(fu)(fu)蝕(shi),嚴(yan)重時多(duo)為(wei)片狀(zhuang)點腐(fu)(fu)蝕(shi)或潰瘍狀(zhuang)。


  所有能引起腐(fu)蝕(shi)的(de)介(jie)質都(dou)能引起縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)。不銹(xiu)鋼表面(mian)若存在(zai)金(jin)屬和非金(jin)屬夾雜物(wu)(金(jin)屬微粒、灰塵、臟物(wu)、砂(sha)粒、海(hai)生物(wu)),或者是(shi)(shi)結構上(shang)的(de)原(yuan)因,如(ru)螺栓聯接、鉚接、墊(dian)片(pian)與非金(jin)屬接觸等所形成的(de)縫(feng)隙(xi)(xi),在(zai)這些情況下不銹(xiu)鋼零件若與腐(fu)蝕(shi)介(jie)質接觸,便(bian)會發生縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)。特(te)別是(shi)(shi)在(zai)氯離子的(de)環境中,縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)最為常見。


  不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕主要是(shi)因為縫(feng)隙(xi)(xi)內的(de)(de)溶液酸化、缺氧而(er)引起的(de)(de)鈍化膜破壞。因此防止(zhi)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕的(de)(de)有力措施是(shi):選擇含高(gao)(gao)鉻、鎳(nie)、鉬、氮的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),提高(gao)(gao)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)鈍化膜的(de)(de)穩定性和鈍化、再鈍化的(de)(de)能力,提高(gao)(gao)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)純度,并降低不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)不(bu)均勻(yun)性。



4. 應力腐蝕


  應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)是不銹鋼(gang)在(zai)持久拉應(ying)(ying)力(li)(包(bao)括(kuo)外加載荷、熱(re)應(ying)(ying)力(li)及冷加工、熱(re)加工或(huo)焊接后的殘留應(ying)(ying)力(li)等(deng))和特(te)定的腐(fu)(fu)蝕(shi)介(jie)質的共同(tong)作用下出現(xian)的脆性開(kai)裂(lie)。它是不銹鋼(gang)局部腐(fu)(fu)蝕(shi)破壞中最常見、危(wei)害最大(da)的一種腐(fu)(fu)蝕(shi)形(xing)式。


  不銹鋼應力腐蝕的特點是出現腐蝕裂縫甚至斷裂,裂縫的起源點往往是腐蝕小孔或腐蝕小坑的底部;裂縫擴散有沿晶界、穿晶型和混合型三種,主裂縫通常垂直于應力方向,多半有分枝;裂縫端部尖銳,裂縫內壁及金屬表面的腐蝕程度通常很輕微,裂縫端部的擴散速度很快,斷口有脆性斷裂的特征。導致各類不銹鋼應力腐蝕最常見的介質是含Cl-和氧的大氣和工業水、海水等,在超過臨界值的拉應力(含內應力)和高溫共同作用的結果。


 引起Cr-Ni奧(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)應力腐蝕常(chang)見的介質有:


   a. 各種氯(lv)化(hua)物(wu)或(huo)含氯(lv)化(hua)物(wu)的溶(rong)液。


   b. 海水(shui)、鹽水(shui)、河水(shui)、井(jing)水(shui)、水(shui)蒸氣(qi)和海洋性大氣(qi)。


   c. 氫氧化物,例如NaOH、KOH的水溶液。


   d. 硝酸和硝酸鹽;HNO3 +HF和HNO3+HCl+HF的酸洗液。


   e. 氫氟酸、氟硅酸和含F-的水溶液。


   f. 硫酸(suan)和亞(ya)硫酸(suan)鹽(yan);連(lian)多(duo)硫酸(suan);硫化氫(qing)水溶液。


    表(biao)2-1列出了引(yin)起Cr-Ni奧氏體不銹鋼(gang)腐(fu)蝕的介質(zhi)和條件。



 對于應力腐蝕斷裂,通(tong)(tong)常(chang)通(tong)(tong)過正確選材可以予以控(kong)制。


   a. 在高濃度(du)氯(lv)化物中,通常選(xuan)擇鎳含量高的(de)不銹鋼(gang)、高硅Cr-N不銹鋼(gang)和鐵素體不銹鋼(gang)。


   b. 在(zai)產生(sheng)晶(jing)間(jian)氯化物應(ying)力腐蝕的環境中,可選擇含Ti、Nb的奧(ao)氏體不銹鋼(經穩定化處理)、超低碳或控氮奧(ao)氏體不銹鋼。


   c. 在(zai)含(han)氯(lv)離(li)(li)(li)子(zi)的水(shui)溶液中,當(dang)在(zai)低(di)于(yu)60℃的低(di)濃度(du)(du)(du)氯(lv)離(li)(li)(li)子(zi)介(jie)質(zhi)中,無(wu)濃縮或富(fu)集可選(xuan)用(yong)18-8型(xing)(xing)、18-12-2型(xing)(xing)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)、Cr18Mo2鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和18-5-Mo雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang);在(zai)低(di)于(yu)60℃的低(di)濃度(du)(du)(du)氯(lv)離(li)(li)(li)子(zi)介(jie)質(zhi)中(濃縮、富(fu)集),可選(xuan)用(yong)Cr18Mo2鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和18-5-Mo雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang);在(zai)低(di)于(yu)60℃高(gao)濃度(du)(du)(du)氯(lv)離(li)(li)(li)子(zi)介(jie)質(zhi)中(有(you)濃縮、富(fu)集),可選(xuan)用(yong)Cr27Mo、Cr18Mo2鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),以及w(Cr)22%~25%并(bing)含(han)Mo的雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang);在(zai)60~200℃低(di)濃度(du)(du)(du)氯(lv)離(li)(li)(li)子(zi)介(jie)質(zhi)中(濃縮、富(fu)集),可選(xuan)用(yong)18-5型(xing)(xing)、22-5型(xing)(xing)、25-5型(xing)(xing)雙相(xiang)含(han)Mo不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和高(gao)Cr、Mo、Ni不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(Cr20Ni25Mo4.5Cu);在(zai)200~350℃低(di)濃度(du)(du)(du)氯(lv)離(li)(li)(li)子(zi)(濃縮、富(fu)集)介(jie)質(zhi)中,可選(xuan)用(yong)Cr20Ni32Fe鐵-鎳合金(jin)、Cr30Ni60Fe10鎳基合金(jin)。


   d. 在含(han)NaOH的水(shui)溶液中,當w(NaOH)≤20%,無氯子,沸騰溫度≤120可(ke)選18-8或18-12-2型(xing)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼;當w(NaOH)=50%、w(NaCl)=2.5%在85℃的NaOH水(shui)溶液中,可(ke)選用(yong)超低碳18-8型(xing)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼、Cr26Mo1 鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹鋼等(deng)。


   e. 雙相不銹鋼尤其適用于由點腐蝕(孔蝕)引起的應力腐蝕破裂的場合,如022Cr21Ni5Ti、022Cr23Ni5Mo3N等具有優良耐應力腐蝕特性的雙相不銹鋼。



5. 疲(pi)勞腐蝕(shi)


  疲(pi)勞(lao)腐(fu)(fu)蝕(shi)是不(bu)(bu)銹鋼零(ling)件(jian)在(zai)腐(fu)(fu)蝕(shi)介質與(yu)交變應(ying)力的(de)共同作(zuo)用下(xia)發生腐(fu)(fu)蝕(shi)進而引起零(ling)件(jian)的(de)破(po)(po)損現象。疲(pi)勞(lao)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)特點是產(chan)生腐(fu)(fu)蝕(shi)坑(keng)和大量裂(lie)縫,以致金屬的(de)機械(xie)疲(pi)勞(lao)極限不(bu)(bu)復存(cun)在(zai);裂(lie)縫多半穿晶粒,一般(ban)不(bu)(bu)分枝;裂(lie)縫端部較鈍;斷口(kou)大部為腐(fu)(fu)蝕(shi)產(chan)物所覆蓋,小部呈脆(cui)性裂(lie)縫破(po)(po)壞。


  導致(zhi)疲勞腐蝕的活性介(jie)質(zhi)有酸性介(jie)質(zhi)、氯化物、含H2S、SO2和O2的氣體以(yi)及其他能(neng)產(chan)生(sheng)腐蝕的介(jie)質(zhi)。


  為了防止疲勞腐蝕的(de)產生,不(bu)銹(xiu)鋼(gang)應(ying)具備良好的(de)耐點蝕性能(neng)和高(gao)強度(du),因此(ci)應(ying)選擇(ze)含Cr、Mo較高(gao)的(de)馬氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang),超級奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang),以及高(gao)鉻、鉬、氮(dan)含量的(de)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang),典型的(de)鋼(gang)號有:015Cr20Ni18Mo6CuN、015Cr24Ni22M7CuN、022Cr25Ni6Mo2N、022Cr25NiMo4N等(deng)。


  當然在選擇(ze)不銹鋼耐蝕(shi)(shi)(shi)性的過(guo)程中,要根(gen)據實(shi)際情況(kuang),分析(xi)產生腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的原因,并根(gen)據腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)特點進行試驗,總結(jie)出最佳方案再(zai)選擇(ze)耐蝕(shi)(shi)(shi)性好(hao)的、經濟上合(he)理的、市場上有的不銹鋼材料(liao)。





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