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(dian)腐蝕(shi)應力腐蝕、疲勞腐蝕和縫隙腐蝕等。



1. 晶間腐(fu)蝕


  晶間腐蝕是不銹鋼(gang)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(ti)不銹鋼雙相不銹鋼和含Ti、Nb穩定化的奧氏體不銹鋼。



2. 點腐蝕


  點腐(fu)蝕(shi)又叫孔蝕(shi),是(shi)最(zui)常(chang)見的局部(bu)(bu)腐(fu)蝕(shi)形式之一。它是(shi)因(yin)為金屬表(biao)(biao)面某個局部(bu)(bu)由于微電池作用(yong),出(chu)現一些腐(fu)蝕(shi)小孔,并向深處發展。在(zai)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)表(biao)(biao)面存在(zai)雜質、污(wu)物以及缺陷(xian)部(bu)(bu)位鈍化膜損(sun)壞而生(sheng)銹(xiu)(xiu)或在(zai)海水(shui)中(zhong)使用(yong)的不銹(xiu)(xiu)鋼(gang),即會(hui)出(chu)現點腐(fu)蝕(shi)(孔蝕(shi))。


  點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)破壞(huai)性和隱患(huan)性較(jiao)大(da)。發(fa)生點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)時,雖(sui)然(ran)金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)失(shi)重(zhong)不大(da),但由(you)于(yu)陽極(ji)面積非常小,陽極(ji)上流過的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)流密(mi)度很(hen)大(da),造成較(jiao)高的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)溶解速度,嚴重(zhong)時可使金(jin)屬(shu)設備穿孔破壞(huai)。點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)還會(hui)使晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、剝蝕(shi)(shi)(shi)、應力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)開裂和腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)疲(pi)勞(lao)等(deng)加劇,在很(hen)多情況下是這些(xie)局部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)起源。


  為防(fang)止不(bu)銹鋼(gang)發生點腐蝕(孔蝕),應(ying)選擇含高鉻(ge)、鎳(nie)、鉬、氮(dan)的不(bu)銹鋼(gang),提高不(bu)銹鋼(gang)的純度并降(jiang)低不(bu)銹鋼(gang)的不(bu)均勻性。選擇鈍化和鈍化能力強的材料是防(fang)止不(bu)銹鋼(gang)點腐蝕的有力措施。



3. 縫隙腐蝕


  在腐(fu)蝕(shi)介質的(de)作(zuo)用下(xia),不銹鋼縫(feng)隙(xi)出現腐(fu)蝕(shi),即縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)。縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)一(yi)般(ban)(ban)根據縫(feng)隙(xi)形狀的(de)不同而(er)具有一(yi)定的(de)外形。輕(qing)微時,縫(feng)隙(xi)內(nei)為(wei)一(yi)般(ban)(ban)腐(fu)蝕(shi),嚴(yan)重時多為(wei)片狀點(dian)腐(fu)蝕(shi)或潰瘍狀。


  所(suo)(suo)有能引起腐蝕(shi)的(de)(de)介質都能引起縫隙腐蝕(shi)。不銹鋼(gang)表面若存在(zai)金屬和非金屬夾雜(za)物(wu)(金屬微粒、灰(hui)塵、臟物(wu)、砂(sha)粒、海(hai)生物(wu)),或者是(shi)結構(gou)上(shang)的(de)(de)原因,如螺栓聯接(jie)(jie)(jie)、鉚接(jie)(jie)(jie)、墊片(pian)與非金屬接(jie)(jie)(jie)觸等所(suo)(suo)形成的(de)(de)縫隙,在(zai)這些情(qing)況下不銹鋼(gang)零件(jian)若與腐蝕(shi)介質接(jie)(jie)(jie)觸,便會發生縫隙腐蝕(shi)。特別是(shi)在(zai)氯(lv)離子(zi)的(de)(de)環境中(zhong),縫隙腐蝕(shi)最為常(chang)見。


  不銹鋼(gang)的(de)縫(feng)隙腐蝕主要是因為(wei)縫(feng)隙內(nei)的(de)溶液酸(suan)化(hua)(hua)(hua)、缺氧而(er)引(yin)起的(de)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)破(po)壞。因此(ci)防止不銹鋼(gang)縫(feng)隙腐蝕的(de)有力(li)措施是:選擇含高(gao)鉻(ge)、鎳、鉬、氮的(de)不銹鋼(gang),提(ti)高(gao)不銹鋼(gang)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)的(de)穩定性和(he)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)、再鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)的(de)能力(li),提(ti)高(gao)不銹鋼(gang)的(de)純度(du),并降低不銹鋼(gang)的(de)不均勻性。



4. 應力腐蝕


  應(ying)(ying)力(li)(li)腐蝕是(shi)不銹(xiu)鋼(gang)在持久拉應(ying)(ying)力(li)(li)(包(bao)括外加載荷、熱(re)應(ying)(ying)力(li)(li)及冷(leng)加工、熱(re)加工或焊(han)接后的(de)殘留應(ying)(ying)力(li)(li)等)和特定(ding)的(de)腐蝕介質的(de)共(gong)同作(zuo)用下(xia)出現的(de)脆性開裂(lie)。它是(shi)不銹(xiu)鋼(gang)局部腐蝕破壞中最常見、危(wei)害最大的(de)一種腐蝕形式。


  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(yin)起(qi)Cr-Ni奧氏體(ti)不銹鋼應(ying)力(li)腐蝕(shi)常(chang)見的介質有:


   a. 各種氯(lv)化物或含氯(lv)化物的溶(rong)液。


   b. 海水(shui)、鹽水(shui)、河水(shui)、井水(shui)、水(shui)蒸氣和海洋(yang)性大氣。


   c. 氫氧化物,例如NaOH、KOH的水溶(rong)液(ye)。


   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(liu)酸(suan)和(he)亞(ya)硫(liu)酸(suan)鹽;連(lian)多硫(liu)酸(suan);硫(liu)化氫水溶液。


    表2-1列出了引(yin)起Cr-Ni奧氏體(ti)不銹鋼腐蝕的介質(zhi)和(he)條件。



 對于(yu)應力腐蝕斷(duan)裂,通常通過正確(que)選材可(ke)以予以控(kong)制。


   a. 在高濃度氯化物中,通常選擇鎳含量高的不銹(xiu)鋼、高硅Cr-N不銹(xiu)鋼和鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼。


   b. 在產生晶間氯化物應力腐蝕的(de)環境中,可選擇含Ti、Nb的(de)奧氏(shi)體不銹鋼(經穩定(ding)化處理)、超低碳或控氮(dan)奧氏(shi)體不銹鋼。


   c. 在(zai)含(han)(han)氯(lv)(lv)離(li)(li)子(zi)的(de)(de)水溶液中,當在(zai)低(di)(di)于60℃的(de)(de)低(di)(di)濃(nong)度氯(lv)(lv)離(li)(li)子(zi)介(jie)(jie)質(zhi)中,無(wu)濃(nong)縮(suo)或富集可選(xuan)用(yong)(yong)18-8型、18-12-2型奧氏體(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(he)18-5-Mo雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang);在(zai)低(di)(di)于60℃的(de)(de)低(di)(di)濃(nong)度氯(lv)(lv)離(li)(li)子(zi)介(jie)(jie)質(zhi)中(濃(nong)縮(suo)、富集),可選(xuan)用(yong)(yong)Cr18Mo2鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)18-5-Mo雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang);在(zai)低(di)(di)于60℃高(gao)濃(nong)度氯(lv)(lv)離(li)(li)子(zi)介(jie)(jie)質(zhi)中(有(you)濃(nong)縮(suo)、富集),可選(xuan)用(yong)(yong)Cr27Mo、Cr18Mo2鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),以及w(Cr)22%~25%并含(han)(han)Mo的(de)(de)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang);在(zai)60~200℃低(di)(di)濃(nong)度氯(lv)(lv)離(li)(li)子(zi)介(jie)(jie)質(zhi)中(濃(nong)縮(suo)、富集),可選(xuan)用(yong)(yong)18-5型、22-5型、25-5型雙相(xiang)含(han)(han)Mo不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)高(gao)Cr、Mo、Ni不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(Cr20Ni25Mo4.5Cu);在(zai)200~350℃低(di)(di)濃(nong)度氯(lv)(lv)離(li)(li)子(zi)(濃(nong)縮(suo)、富集)介(jie)(jie)質(zhi)中,可選(xuan)用(yong)(yong)Cr20Ni32Fe鐵-鎳合金(jin)、Cr30Ni60Fe10鎳基合金(jin)。


   d. 在(zai)含NaOH的(de)水溶(rong)液(ye)中(zhong),當(dang)w(NaOH)≤20%,無氯子,沸騰溫(wen)度≤120可選18-8或18-12-2型奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼;當(dang)w(NaOH)=50%、w(NaCl)=2.5%在(zai)85℃的(de)NaOH水溶(rong)液(ye)中(zhong),可選用(yong)超(chao)低碳(tan)18-8型奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼、Cr26Mo1 鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼等。


   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. 疲勞腐蝕


  疲(pi)勞腐蝕(shi)是(shi)不銹鋼零件在(zai)腐蝕(shi)介質(zhi)與(yu)交變應力的(de)(de)共(gong)同(tong)作用下發(fa)生腐蝕(shi)進而引(yin)起零件的(de)(de)破損(sun)現象。疲(pi)勞腐蝕(shi)的(de)(de)特點是(shi)產(chan)生腐蝕(shi)坑和(he)大量裂縫(feng),以致金屬的(de)(de)機械(xie)疲(pi)勞極限(xian)不復存在(zai);裂縫(feng)多半穿晶(jing)粒,一般不分枝;裂縫(feng)端部(bu)較(jiao)鈍;斷口大部(bu)為腐蝕(shi)產(chan)物(wu)所覆蓋,小部(bu)呈脆性裂縫(feng)破壞。


  導致(zhi)疲勞腐(fu)蝕的(de)活性介質有酸性介質、氯化物、含(han)H2S、SO2和O2的(de)氣體以及其他能產(chan)生腐(fu)蝕的(de)介質。


  為了防止疲勞腐蝕的產生,不銹鋼(gang)應具備良好(hao)的耐點蝕性能和高(gao)強度,因此(ci)應選擇含Cr、Mo較高(gao)的馬氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang),超級奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang),以及高(gao)鉻(ge)、鉬、氮含量的雙相(xiang)不銹鋼(gang),典(dian)型(xing)的鋼(gang)號有:015Cr20Ni18Mo6CuN、015Cr24Ni22M7CuN、022Cr25Ni6Mo2N、022Cr25NiMo4N等。


  當然在(zai)選(xuan)擇不(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐蝕(shi)性(xing)的(de)(de)(de)過程中,要根(gen)據實(shi)際情況,分析產生腐蝕(shi)的(de)(de)(de)原因,并根(gen)據腐蝕(shi)特點(dian)進行試驗,總結出(chu)最佳方案再選(xuan)擇耐蝕(shi)性(xing)好的(de)(de)(de)、經濟上合理的(de)(de)(de)、市(shi)場上有的(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)材(cai)料。





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