一、孔(kong)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


  提高不(bu)銹鋼的(de)純度(du),降低鋼中(zhong)氣體和非金屬夾雜物的(de)含量,可(ke)提高耐孔蝕性能(neng),降低鋼中(zhong)的(de)組織不(bu)均勻性,減(jian)少(shao)M23C6等(deng)(deng)碳化物和o、X相(xiang)等(deng)(deng)金屬間相(xiang)析出,減(jian)少(shao)各種(zhong)缺陷都可(ke)以提高耐孔蝕性能(neng)。


二(er)、縫隙腐(fu)蝕


  金(jin)屬(shu)表面上(shang)由于存在異物(wu)或結構(gou)上(shang)的(de)原因而形(xing)成縫(feng)(feng)(feng)隙,使(shi)縫(feng)(feng)(feng)隙內(nei)溶(rong)液中與腐(fu)蝕(shi)(shi)有(you)(you)關的(de)物(wu)質(zhi)(zhi)遷移困難,所引起的(de)縫(feng)(feng)(feng)隙內(nei)金(jin)屬(shu)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi),總稱為縫(feng)(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)。幾乎(hu)所有(you)(you)金(jin)屬(shu)和所有(you)(you)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)介質(zhi)(zhi)都有(you)(you)可能產(chan)生(sheng)縫(feng)(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi),縫(feng)(feng)(feng)隙尺寸有(you)(you)一定(ding)的(de)要求,即(ji)要使(shi)縫(feng)(feng)(feng)隙內(nei)外溶(rong)液之間(jian)的(de)物(wu)質(zhi)(zhi)遷移發生(sheng)困難,同時溶(rong)液又能進入(ru)縫(feng)(feng)(feng)隙內(nei)。縫(feng)(feng)(feng)隙一般在0.025~0.1mm之間(jian),就(jiu)可能發生(sheng)縫(feng)(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)。腐(fu)蝕(shi)(shi)形(xing)態(tai)從(cong)縫(feng)(feng)(feng)隙內(nei)金(jin)屬(shu)的(de)孔蝕(shi)(shi)到均勻腐(fu)蝕(shi)(shi)都有(you)(you)。


  縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)可分(fen)為(wei)孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)型縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)和活(huo)化(hua)型縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)兩種(zhong)。孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)型縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)是由(you)孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)起(qi)源的(de)(de),這(zhe)種(zhong)腐(fu)蝕(shi)(shi)過程(cheng)中,縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)溶(rong)(rong)液(ye)中金(jin)屬(shu)鹽(yan)的(de)(de)濃縮(suo)(suo),使(shi)縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)金(jin)屬(shu)表(biao)(biao)面鈍(dun)(dun)化(hua)膜發生氧化(hua)性破(po)壞(被擊穿),產(chan)(chan)生由(you)孔(kong)(kong)蝕(shi)(shi)起(qi)源的(de)(de)縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)。活(huo)化(hua)型縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)是由(you)于(yu)縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)的(de)(de)存在,縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)溶(rong)(rong)液(ye)組成物質遷移產(chan)(chan)生困難(nan)。例如,溶(rong)(rong)液(ye)中的(de)(de)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)氧只(zhi)能通過擴散才能進入,而(er)且擴散緩慢,為(wei)維持不銹(xiu)鋼鈍(dun)(dun)態,縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)氧迅(xun)速消耗掉,而(er)又得不到(dao)及(ji)時補充(chong),當縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)氧降到(dao)一定程(cheng)度(du)時,致(zhi)使(shi)不銹(xiu)鋼表(biao)(biao)面鈍(dun)(dun)化(hua)膜開始還(huan)原性溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie),這(zhe)種(zhong)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)的(de)(de)結果使(shi)腐(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)(chan)物金(jin)屬(shu)鹽(yan)逐漸濃縮(suo)(suo),通過水解(jie)(jie)(jie),縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)溶(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)pH值(zhi)(zhi)急劇(ju)下降,當pH值(zhi)(zhi)降低(di)到(dao)溶(rong)(rong)液(ye)不能使(shi)不銹(xiu)鋼維持鈍(dun)(dun)態的(de)(de)臨界pH值(zhi)(zhi)時,縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)不銹(xiu)鋼表(biao)(biao)面的(de)(de)鈍(dun)(dun)化(hua)膜產(chan)(chan)生還(huan)原性破(po)壞而(er)形成縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(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 625Hastelloy C-276Hastelloy C-4 等合金。