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(bu)銹鋼不可能對所有介質都耐腐蝕。


  金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),按機理可分為(wei)物理腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、化(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)與(yu)電(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)三(san)種(zhong)(zhong)(zhong)。金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)物理溶解屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于物理腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。化(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是指在(zai)介(jie)質中(zhong)直接發生(sheng)的(de)(de)化(hua)學(xue)(xue)(xue)作用,即金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)同(tong)介(jie)質中(zhong)離(li)子直接交換電(dian)(dian)(dian)荷(he)。早先認為(wei)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)遭(zao)受(shou)高溫而(er)引起氧化(hua)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于純化(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),其實多數的(de)(de)高溫氧化(hua)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于電(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。鈍化(hua)防護薄膜之所(suo)以(yi)能阻止(zhi)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)再受(shou)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),其重要的(de)(de)一(yi)個方(fang)面即為(wei)阻礙其離(li)子交換和(he)電(dian)(dian)(dian)荷(he)交換的(de)(de)速度。電(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)在(zai)電(dian)(dian)(dian)介(jie)質中(zhong),由于電(dian)(dian)(dian)極(ji)反應(ying)而(er)發生(sheng)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。在(zai)許多電(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)過程中(zhong),有(you)一(yi)種(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)與(yu)另一(yi)種(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)共同(tong)參與(yu),或者金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)內(nei)部各不(bu)同(tong)相(xiang)的(de)(de)組成物共同(tong)參與(yu),即形成所(suo)謂電(dian)(dian)(dian)偶腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。此種(zhong)(zhong)(zhong)情(qing)況下,一(yi)種(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)構成陽極(ji)受(shou)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)而(er)發生(sheng)溶解,另一(yi)種(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)構成陰極(ji)而(er)發生(sheng)還(huan)原反應(ying),這是電(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)特(te)點。在(zai)生(sheng)活實際、工(gong)程實際中(zhong)的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),絕(jue)大多數都屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于電(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。


  不(bu)銹鋼的主要腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)形態(tai)有均(jun)勻腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(表面腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi))、點腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、縫隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)和應力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)等。



1. 均勻腐蝕


  均(jun)勻腐蝕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。


  評定(ding)(ding)均勻(yun)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)方法是(shi)(shi)在(zai)試驗條件下,測(ce)出單位面積上經(jing)一(yi)定(ding)(ding)時間(jian)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)以后所損(sun)失(shi)的(de)重量(liang)(g/㎡·年(nian)(nian)),即(ji)為(wei)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速率,若以被腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)深(shen)度(mm/年(nian)(nian))計(ji),則更便于計(ji)算設(she)備(bei)的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)壽命。根據腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速率不同(tong),可將金屬(shu)材料的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)分為(wei)10級(ji)(ji),見表1-13。根據不同(tong)的(de)使用情況對(dui)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)一(yi)般分為(wei)兩大(da)等(deng)級(ji)(ji):腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速率小于0.01mm/年(nian)(nian)的(de),認為(wei)是(shi)(shi)“完全耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)”;腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速率小于0.1mm/年(nian)(nian)的(de),認為(wei)是(shi)(shi)“耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)”。這里顯然意味著,腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速率超過0.1mm/年(nian)(nian),屬(shu)于不耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)或(huo)不太耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。此(ci)外,還有(you)別的(de)分級(ji)(ji)方法,在(zai)此(ci)僅舉此(ci)一(yi)種。



  根(gen)據其(qi)耐(nai)蝕(shi)(shi)性優良程度(du),鋼材(cai)又(you)有(you)不銹鋼和(he)耐(nai)蝕(shi)(shi)鋼之(zhi)分。


 a. 不(bu)銹(xiu)鋼


    指在大氣及(ji)弱腐蝕(shi)介質中耐蝕(shi)的鋼。


 b. 耐蝕鋼


   指在各種(zhong)強(qiang)烈腐蝕(shi)(shi)介質中能耐蝕(shi)(shi)的鋼。


  不銹鋼(gang)在某種介(jie)質中除有均(jun)勻腐(fu)(fu)(fu)蝕外,還可能(neng)有其他形式的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕。任(ren)何形式的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕超標均(jun)認為(wei)該鋼(gang)在此介(jie)質中不耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕。工程實際中選材和(he)耐(nai)蝕性的(de)評(ping)價,當(dang)然還要參(can)照(zhao)設(she)備的(de)設(she)計(ji)壽命(ming)以(yi)及腐(fu)(fu)(fu)蝕產物可能(neng)對(dui)化工物料的(de)污染或對(dui)成品等級的(de)降低。



2. 點(dian)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. 減少介質中氯離子含量(liang)和氧(yang)含量(liang);加入(ru)緩蝕劑(如CNNO3、SO2等);降低介質溫度等。


  b. 在不(bu)銹(xiu)鋼中加入鉬、錳(meng)、硅(gui)、釩或(huo)稀(xi)土元素增強(qiang)合金化,能(neng)有(you)效地增大抗點蝕能(neng)力。


  c. 盡(jin)量不(bu)進行冷(leng)加工,以減少位錯露頭處發生(sheng)點蝕的可(ke)能。


  d. 降低鋼(gang)中(zhong)碳(tan)的(de)含(han)量,提高(gao)鉻(ge)(ge)(ge)、鎳含(han)量,都能(neng)提高(gao)其抗點腐蝕能(neng)力(li)。現(xian)有(you)的(de)超低碳(tan)高(gao)鉻(ge)(ge)(ge)鎳含(han)鉬(mu)的(de)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)板(ban)和超高(gao)純低碳(tan)低氮含(han)鉬(mu)的(de)高(gao)鉻(ge)(ge)(ge)鐵(tie)素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)板(ban)均有(you)較高(gao)的(de)耐點蝕性能(neng)。




3. 縫隙腐蝕


  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(bu)分奧氏體(ti)型(xing)、鐵素體(ti)型(xing)和馬氏體(ti)型(xing)不銹鋼的鋼板在(zai)海水(shui)中(zhong)均有(you)(you)程度(du)不等(deng)的縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)傾(qing)向。在(zai)鋼中(zhong)適當地(di)增大(da)鉻、鉬含量,可(ke)以改(gai)善抗(kang)縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)能(neng)力。實際上(shang)在(zai)海水(shui)中(zhong)使(shi)用(yong)的裝置,只有(you)(you)采用(yong)鈦(tai)、高(gao)鉬鎳基(ji)合金和銅合金等(deng)材料,才能(neng)有(you)(you)效地(di)防(fang)止縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)的發(fa)生。改(gai)善運行條件(jian)、改(gai)變介質成分和結構形式都屬(shu)于防(fang)止縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)的重要措施。



4. 晶間(jian)腐蝕(shi)


  晶間(jian)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)鋼焊接構件因應力腐蝕導致斷裂(lie)的(de)(de)事故不(bu)斷發(fa)生,斷裂(lie)的(de)(de)模式是完全脆性(xing)(xing)的(de)(de)。在裂(lie)紋緩慢(man)伸展過(guo)程中(zhong)不(bu)出現任何其他(ta)的(de)(de)宏觀癥候,一旦達(da)到瞬斷截(jie)面時,立即快速斷裂(lie),往(wang)往(wang)造成(cheng)災(zai)難性(xing)(xing)事故,其危(wei)害(hai)性(xing)(xing)極大。因此,成(cheng)為當前(qian)十分重視的(de)(de)問題(ti)。