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)(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),按機理可分為(wei)物(wu)理腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、化學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)與(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)化學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)三種(zhong)。金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)物(wu)理溶(rong)解(jie)(jie)屬(shu)(shu)(shu)于物(wu)理腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。化學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是(shi)指在介質中(zhong)(zhong)直(zhi)(zhi)接發(fa)生(sheng)的(de)化學(xue)(xue)(xue)(xue)作用,即金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)同介質中(zhong)(zhong)離子直(zhi)(zhi)接交(jiao)(jiao)換(huan)電(dian)(dian)(dian)(dian)荷。早先認為(wei)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)遭受(shou)高(gao)溫而引起氧化屬(shu)(shu)(shu)于純化學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),其(qi)實多(duo)數(shu)的(de)高(gao)溫氧化屬(shu)(shu)(shu)于電(dian)(dian)(dian)(dian)化學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。鈍(dun)化防(fang)護薄膜之(zhi)所以(yi)能(neng)阻止(zhi)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)再受(shou)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),其(qi)重要的(de)一(yi)(yi)(yi)個方面即為(wei)阻礙其(qi)離子交(jiao)(jiao)換(huan)和(he)電(dian)(dian)(dian)(dian)荷交(jiao)(jiao)換(huan)的(de)速度(du)。電(dian)(dian)(dian)(dian)化學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是(shi)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)在電(dian)(dian)(dian)(dian)介質中(zhong)(zhong),由(you)于電(dian)(dian)(dian)(dian)極反應(ying)而發(fa)生(sheng)的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。在許多(duo)電(dian)(dian)(dian)(dian)化學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong),有(you)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)與(yu)另一(yi)(yi)(yi)種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)共(gong)同參(can)(can)與(yu),或者金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)內部各不同相的(de)組成(cheng)物(wu)共(gong)同參(can)(can)與(yu),即形成(cheng)所謂電(dian)(dian)(dian)(dian)偶(ou)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。此種(zhong)情況下,一(yi)(yi)(yi)種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)構成(cheng)陽(yang)極受(shou)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)而發(fa)生(sheng)溶(rong)解(jie)(jie),另一(yi)(yi)(yi)種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)構成(cheng)陰極而發(fa)生(sheng)還(huan)原反應(ying),這(zhe)是(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)化學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)特(te)點。在生(sheng)活實際、工(gong)程(cheng)實際中(zhong)(zhong)的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),絕(jue)大多(duo)數(shu)都(dou)屬(shu)(shu)(shu)于電(dian)(dian)(dian)(dian)化學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。
不銹鋼的主要腐(fu)蝕(shi)形態有均勻腐(fu)蝕(shi)(表面腐(fu)蝕(shi))、點腐(fu)蝕(shi)、縫隙腐(fu)蝕(shi)、晶間腐(fu)蝕(shi)和應力(li)腐(fu)蝕(shi)等。
1. 均(jun)勻腐蝕(shi)
均勻(yun)腐蝕(shi)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(ping)定(ding)均(jun)勻腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)方法是在試(shi)驗條件(jian)下,測出單位面積上經一定(ding)時間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)以后所(suo)損失的(de)(de)重量(g/㎡·年(nian)),即為(wei)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv),若(ruo)以被(bei)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)深度(mm/年(nian))計,則更便于計算設(she)備的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)壽命。根據(ju)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)不同(tong),可將金屬材料(liao)的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)分(fen)為(wei)10級(ji),見(jian)表1-13。根據(ju)不同(tong)的(de)(de)使用情況對(dui)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)一般(ban)分(fen)為(wei)兩大等級(ji):腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)小于0.01mm/年(nian)的(de)(de),認(ren)為(wei)是“完全耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)”;腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)小于0.1mm/年(nian)的(de)(de),認(ren)為(wei)是“耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)”。這里顯然(ran)意味著,腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)超過(guo)0.1mm/年(nian),屬于不耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)或(huo)不太耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。此(ci)(ci)外,還(huan)有別的(de)(de)分(fen)級(ji)方法,在此(ci)(ci)僅(jin)舉此(ci)(ci)一種(zhong)。


根據其耐(nai)蝕性優良程度,鋼(gang)(gang)材又有不銹(xiu)鋼(gang)(gang)和耐(nai)蝕鋼(gang)(gang)之分。
a. 不銹(xiu)鋼
指在(zai)大氣及弱腐蝕(shi)介質中耐蝕(shi)的(de)鋼。
b. 耐蝕鋼
指(zhi)在各種(zhong)強烈腐(fu)蝕介質(zhi)中能(neng)耐蝕的鋼。
不(bu)銹鋼在(zai)某種介質(zhi)(zhi)中(zhong)除有均(jun)(jun)勻(yun)腐(fu)(fu)(fu)蝕外,還(huan)可能(neng)有其他(ta)形式(shi)的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕。任(ren)何形式(shi)的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕超(chao)標均(jun)(jun)認為該(gai)鋼在(zai)此介質(zhi)(zhi)中(zhong)不(bu)耐腐(fu)(fu)(fu)蝕。工(gong)(gong)程(cheng)實際(ji)中(zhong)選材和耐蝕性的(de)評價(jia),當(dang)然還(huan)要參(can)照設備的(de)設計壽命以及(ji)腐(fu)(fu)(fu)蝕產物可能(neng)對化工(gong)(gong)物料的(de)污染或對成品等級的(de)降低。
2. 點腐蝕
點腐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. 減少介質(zhi)(zhi)中(zhong)氯離子含(han)量(liang)和氧含(han)量(liang);加入緩蝕劑(如CNNO3、SO2等(deng));降低介質(zhi)(zhi)溫度等(deng)。
b. 在(zai)不銹鋼中加入鉬、錳(meng)、硅、釩或(huo)稀土(tu)元素增強(qiang)合(he)金化,能(neng)(neng)有(you)效地增大(da)抗點蝕能(neng)(neng)力。
c. 盡量不進行(xing)冷加工,以減少位錯露頭處發生點蝕的可(ke)能。
d. 降低(di)(di)鋼(gang)中碳的(de)(de)含(han)(han)量,提高(gao)鉻、鎳(nie)含(han)(han)量,都(dou)能提高(gao)其抗(kang)點腐蝕(shi)(shi)能力。現有(you)的(de)(de)超低(di)(di)碳高(gao)鉻鎳(nie)含(han)(han)鉬(mu)的(de)(de)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)板和超高(gao)純低(di)(di)碳低(di)(di)氮含(han)(han)鉬(mu)的(de)(de)高(gao)鉻鐵素(su)體不(bu)銹鋼(gang)板均有(you)較高(gao)的(de)(de)耐(nai)點蝕(shi)(shi)性能。
3. 縫隙(xi)腐(fu)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(xing)、鐵(tie)素(su)體型(xing)和(he)馬氏體型(xing)不(bu)銹鋼的(de)鋼板(ban)在(zai)海水(shui)中(zhong)均有程度不(bu)等的(de)縫隙腐蝕傾向。在(zai)鋼中(zhong)適當地增大鉻、鉬(mu)含量,可以改善抗縫隙腐蝕能(neng)力。實(shi)際上在(zai)海水(shui)中(zhong)使用(yong)的(de)裝置,只(zhi)有采用(yong)鈦、高鉬(mu)鎳基合(he)金和(he)銅(tong)合(he)金等材料,才(cai)能(neng)有效地防(fang)止(zhi)縫隙腐蝕的(de)發生。改善運行條(tiao)件、改變(bian)介質成分和(he)結(jie)構形式都屬于防(fang)止(zhi)縫隙腐蝕的(de)重要措施(shi)。
4. 晶間腐蝕
晶(jing)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. 應力腐蝕
應(ying)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世紀60年代以來(lai),許多不(bu)銹(xiu)鋼焊接構(gou)件因應力腐蝕導致斷裂(lie)的(de)事故不(bu)斷發生,斷裂(lie)的(de)模式是完全脆性(xing)的(de)。在裂(lie)紋緩慢伸展(zhan)過程中不(bu)出(chu)現任何其他的(de)宏觀(guan)癥(zheng)候,一(yi)旦達(da)到瞬斷截面時,立(li)即快(kuai)速斷裂(lie),往(wang)往(wang)造成(cheng)災(zai)難(nan)性(xing)事故,其危害性(xing)極大。因此(ci),成(cheng)為當(dang)前十分重視的(de)問題。

