一、孔蝕
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(ti)高不銹鋼的(de)純度,降低(di)鋼中氣體和非金屬夾雜物(wu)的(de)含量,可(ke)提(ti)高耐孔蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng),降低(di)鋼中的(de)組織(zhi)不均勻性(xing),減少M23C6等碳化物(wu)和o、X相等金屬間相析出,減少各種缺陷都可(ke)以(yi)提(ti)高耐孔蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)。
二、縫隙腐(fu)蝕
金屬(shu)表(biao)面上(shang)由于(yu)存在(zai)異物或結(jie)構上(shang)的原因(yin)而形成縫(feng)(feng)(feng)隙(xi),使(shi)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)溶(rong)液中與(yu)腐(fu)蝕(shi)有(you)關的物質(zhi)遷移困難,所(suo)(suo)引起(qi)的縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)金屬(shu)的腐(fu)蝕(shi),總稱為縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)。幾乎(hu)所(suo)(suo)有(you)金屬(shu)和所(suo)(suo)有(you)的腐(fu)蝕(shi)介質(zhi)都有(you)可能產生縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi),縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)尺寸有(you)一定的要求(qiu),即要使(shi)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)外溶(rong)液之間的物質(zhi)遷移發(fa)(fa)生困難,同時溶(rong)液又能進(jin)入縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)。縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)一般在(zai)0.025~0.1mm之間,就可能發(fa)(fa)生縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)。腐(fu)蝕(shi)形態從(cong)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)金屬(shu)的孔蝕(shi)到均勻(yun)腐(fu)蝕(shi)都有(you)。
縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)可分為孔蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)型(xing)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)和活(huo)化(hua)型(xing)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)兩種(zhong)。孔蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)型(xing)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是由(you)孔蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)起源的(de)(de)(de),這種(zhong)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)過程(cheng)中(zhong)(zhong),縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)溶(rong)(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)金屬鹽的(de)(de)(de)濃(nong)縮,使(shi)(shi)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)金屬表(biao)面鈍(dun)(dun)化(hua)膜發(fa)生(sheng)(sheng)氧(yang)化(hua)性(xing)破(po)壞(被(bei)擊(ji)穿),產(chan)生(sheng)(sheng)由(you)孔蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)起源的(de)(de)(de)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。活(huo)化(hua)型(xing)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是由(you)于縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)的(de)(de)(de)存在,縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)溶(rong)(rong)液(ye)組成物(wu)質遷移(yi)產(chan)生(sheng)(sheng)困難。例如,溶(rong)(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)氧(yang)只能通過擴(kuo)散才(cai)能進(jin)入,而(er)(er)且擴(kuo)散緩慢,為維(wei)(wei)持不(bu)銹鋼(gang)(gang)鈍(dun)(dun)態(tai),縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)氧(yang)迅速(su)消耗(hao)掉,而(er)(er)又得不(bu)到及時補充,當縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)氧(yang)降到一定程(cheng)度時,致使(shi)(shi)不(bu)銹鋼(gang)(gang)表(biao)面鈍(dun)(dun)化(hua)膜開始還原性(xing)溶(rong)(rong)解(jie)(jie),這種(zhong)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)的(de)(de)(de)結果使(shi)(shi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)產(chan)物(wu)金屬鹽逐漸濃(nong)縮,通過水解(jie)(jie),縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)溶(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)pH值(zhi)急劇下降,當pH值(zhi)降低到溶(rong)(rong)液(ye)不(bu)能使(shi)(shi)不(bu)銹鋼(gang)(gang)維(wei)(wei)持鈍(dun)(dun)態(tai)的(de)(de)(de)臨(lin)界pH值(zhi)時,縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)不(bu)銹鋼(gang)(gang)表(biao)面的(de)(de)(de)鈍(dun)(dun)化(hua)膜產(chan)生(sheng)(sheng)還原性(xing)破(po)壞而(er)(er)形成縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(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 625、 Hastelloy C-276、 Hastelloy C-4 等合金。

