耐蝕性是指給定的腐蝕體系內,環境引起金屬腐蝕的能力。不銹鋼(gang)的耐腐蝕性能一般隨鉻含量的增加而提高。其基本原理是,當鋼中有足夠的鉻時,在鋼的表面形成非常薄且致密的氧化膜,它可以防止進一步的氧化或腐蝕。氧化性的環境可以強化這種膜,而還原性環境則必然破壞這種膜,造成鋼的腐蝕。金屬腐蝕是金屬在介質作用下逐漸破壞的過程。在同一介質中,不同不銹鋼的銹蝕速度不同;而同一不銹鋼在不同腐蝕性介質中,銹蝕情況也不一樣。金屬的腐蝕,按腐蝕機理分為化學腐蝕與電化學腐蝕。
化學腐蝕(shi)是(shi)(shi)指在介(jie)質中直接發(fa)生的(de)化學作用,即金屬(shu)同(tong)介(jie)質中的(de)離子直接交換電(dian)荷。鈍化防(fang)護薄(bo)膜之所以能阻止金屬(shu)再受腐蝕(shi),其(qi)重要的(de)一個方面(mian)是(shi)(shi)阻礙其(qi)離子交換和電(dian)荷交換的(de)速度。
電化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)是金(jin)屬(shu)在電介(jie)質中(zhong)(zhong),由于電極反(fan)應而(er)發生的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)。在許多(duo)電化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)過程中(zhong)(zhong),有一種金(jin)屬(shu)與(yu)(yu)另一種金(jin)屬(shu)共同(tong)參與(yu)(yu),或者金(jin)屬(shu)內部(bu)各不同(tong)相的(de)組(zu)成(cheng)物共同(tong)參與(yu)(yu),即形(xing)成(cheng)所謂的(de)電偶腐(fu)(fu)蝕(shi)。此(ci)種情況下,一種金(jin)屬(shu)構(gou)成(cheng)陽極受(shou)腐(fu)(fu)蝕(shi)而(er)發生溶解(jie);另一種金(jin)屬(shu)構(gou)成(cheng)陰極而(er)發生還原反(fan)應,工程中(zhong)(zhong)的(de)金(jin)屬(shu)腐(fu)(fu)蝕(shi),絕大(da)多(duo)數屬(shu)于電化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)。
不銹鋼的主要腐蝕形式有均勻腐蝕(表面腐蝕)和局部腐蝕,局部腐蝕又分為點腐蝕、縫隙腐蝕、晶間(jian)腐蝕(shi)和應力腐(fu)蝕(shi)等。據分析不銹鋼的腐蝕破壞,90%以上為局部腐蝕造成的。
1. 均(jun)勻腐蝕
均(jun)勻腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是指接觸腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介質的金(jin)屬表(biao)面(mian)全部產生(sheng)(sheng)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的現象(xiang)。均(jun)勻腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)使金(jin)屬截(jie)面(mian)不斷減少,對于被腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的受(shou)(shou)力(li)零件而言,會使其承受(shou)(shou)的真(zhen)實(shi)應力(li)逐漸增加,最終達到材(cai)料的斷裂(lie)強度(du)而發(fa)生(sheng)(sheng)斷裂(lie)。
評定均勻腐(fu)(fu)蝕的方法(fa)是在(zai)試驗條(tiao)件下,測出單位面積上(shang)經(jing)一定時間腐(fu)(fu)蝕以后(hou)所損失的質(zhi)量[g/(㎡·年(nian))],即腐(fu)(fu)蝕速率,若以被腐(fu)(fu)蝕的深度(du)(mm/年(nian))計,則更(geng)便于計算設備的耐蝕壽(shou)命。表1-12 為耐蝕性分級。

2. 點腐蝕
點腐蝕是(shi)指在金(jin)屬(shu)材(cai)料表面(mian)大(da)部分不腐蝕或腐蝕輕微,而分散發生(sheng)高度(du)的(de)(de)局部腐蝕,常見蝕點的(de)(de)尺寸小于(yu)1.0mm,深度(du)往往大(da)于(yu)表面(mian)孔徑(jing),輕者為較淺的(de)(de)腐蝕坑,嚴重的(de)(de)點腐蝕會(hui)形(xing)成(cheng)穿孔。
點腐蝕是不銹鋼常見的腐蝕破壞類型之一。它是在介質作用下,由于表面有一些缺欠,如夾雜物、貧鉻區、晶界、位錯在表面暴露出來,使鈍化膜在這些地方被破壞,接觸腐蝕介質后形成腐蝕坑,然后從外向內發展,從而遭到嚴重的陽極腐蝕。點腐蝕屬于局部腐蝕,不銹鋼在含有氯離子(Cl-)的介質中,最易引起點腐蝕。
在(zai)不(bu)銹鋼中(zhong)加入鉬、錳、硅、釩或稀(xi)土合金元素(su),降低鋼中(zhong)碳(tan)的含(han)量,提高(gao)鉻(ge)(ge)、鎳含(han)量均能(neng)有效(xiao)地提高(gao)抗(kang)點(dian)蝕(shi)能(neng)力。現有的超低碳(tan)高(gao)鉻(ge)(ge)鎳含(han)鉬的奧氏體不(bu)銹鋼和超高(gao)純低碳(tan)低氮(dan)含(han)鉬的高(gao)鉻(ge)(ge)鐵素(su)體不(bu)銹鋼均有較高(gao)的耐(nai)點(dian)腐蝕(shi)性能(neng)。
3. 縫隙(xi)腐蝕(shi)
縫隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)是(shi)指由(you)于金(jin)屬表面(mian)或非(fei)金(jin)屬表面(mian)形成(cheng)狹縫或間隙(xi),在狹縫內或近旁發(fa)生的局部腐(fu)(fu)蝕(shi)。縫隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)為斑點狀或潰瘍形狀的宏觀腐(fu)(fu)蝕(shi)坑。縫隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)主要(yao)是(shi)介質的電化學不均勻性引(yin)起(qi)的。
縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)常發生在墊圈、鉚接(jie)、螺(luo)釘連接(jie)的接(jie)縫(feng)處(chu),搭接(jie)的焊(han)接(jie)接(jie)頭、閥(fa)座(zuo)、堆積的金屬片間(jian)等處(chu)。由于(yu)連接(jie)的縫(feng)隙處(chu)被腐(fu)蝕(shi)產物覆蓋(gai)以及介(jie)質(zhi)(zhi)擴散受到限制等原因,導致該處(chu)的介(jie)質(zhi)(zhi)成(cheng)分和濃度與整體相比有(you)很大差別,形成(cheng)“閉塞電池腐(fu)蝕(shi)”作用。
部分奧氏(shi)體型不銹鋼(gang)、鐵素體型不銹鋼(gang)和馬氏(shi)體型不銹鋼(gang)在海(hai)水中均有不同(tong)程度的縫隙腐蝕(shi)傾向(xiang)。在鋼(gang)中適當地增加鉻(ge)、鉬(mu)含量,可以改(gai)善(shan)抗縫隙腐蝕(shi)能力(li)。
4. 晶間腐蝕
沿(yan)著(zhu)或(huo)緊挨著(zhu)金屬晶界(jie)產生(sheng)的腐蝕(shi),稱(cheng)之為晶間(jian)腐蝕(shi)。
晶(jing)間腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是一(yi)種(zhong)有選(xuan)擇性(xing)的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)破(po)壞(huai),它(ta)與(yu)一(yi)般選(xuan)擇性(xing)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)不同之處在于,腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)局(ju)部(bu)性(xing)是顯微尺度(du)(du)的(de),而宏觀(guan)上(shang)(shang)不一(yi)定是局(ju)部(bu)的(de)。這(zhe)種(zhong)類型的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)發生以后(hou),有時從外(wai)觀(guan)上(shang)(shang)不易被察覺,但晶(jing)界區因腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)已遭到破(po)壞(huai),晶(jing)粒間的(de)結合強(qiang)度(du)(du)幾乎完(wan)全喪(sang)失。腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)深度(du)(du)較大(da)者(zhe)可失去金(jin)屬聲,構件有效承載截面大(da)減而導(dao)致過載斷裂。受腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)嚴(yan)重(zhong)的(de)金(jin)屬甚至成為粉末,從構件上(shang)(shang)脫落下來。這(zhe)是一(yi)種(zhong)危害(hai)性(xing)很大(da)的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)破(po)壞(huai)。
奧(ao)氏體型(xing)不銹鋼(gang)(gang)會發生(sheng)晶(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)是由(you)于這類鋼(gang)(gang)加(jia)熱到600~800℃溫度區(qu)間(jian)(jian)會發生(sheng)敏化(hua),其(qi)機理是過飽(bao)和固溶(rong)的(de)(de)(de)碳向晶(jing)(jing)(jing)粒(li)邊界(jie)擴(kuo)散,與晶(jing)(jing)(jing)界(jie)附近的(de)(de)(de)鉻結合(he)形(xing)成(cheng)(cheng)鉻的(de)(de)(de)碳化(hua)物(wu)(CrFe)23C6并在晶(jing)(jing)(jing)界(jie)沉淀析(xi)出;由(you)于碳比(bi)鉻的(de)(de)(de)擴(kuo)散快得多(duo),鉻來(lai)不及從(cong)晶(jing)(jing)(jing)內補(bu)充到晶(jing)(jing)(jing)界(jie)附近,因(yin)而晶(jing)(jing)(jing)界(jie)區(qu)貧鉻而形(xing)成(cheng)(cheng)晶(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)。在某(mou)些(xie)超低碳含(han)鉬(mu)奧(ao)氏體型(xing)不銹鋼(gang)(gang)中(zhong),在敏化(hua)溫度區(qu)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)界(jie)析(xi)出鉻含(han)量很高(gao)的(de)(de)(de)σ相,其(qi)鄰(lin)近區(qu)也(ye)會貧鉻,貧鉻的(de)(de)(de)金(jin)屬在腐(fu)(fu)蝕(shi)介質(zhi)作(zuo)用下(xia),首(shou)先(xian)被(bei)腐(fu)(fu)蝕(shi)溶(rong)解。這些(xie)都是金(jin)屬出現晶(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)原因(yin)。鐵(tie)素體型(xing)不銹鋼(gang)(gang)也(ye)有形(xing)成(cheng)(cheng)晶(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)傾向。
5. 應力(li)腐蝕(shi)
應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)指(zhi)金屬(shu)在(zai)某種特定(ding)(ding)環境(jing)(jing)(jing)與相應(ying)(ying)(ying)水(shui)平(ping)(ping)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(拉(la)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li))的共同作(zuo)用下,以裂紋(wen)擴展(zhan)方式(shi)發生的與腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)有關的斷裂。特定(ding)(ding)環境(jing)(jing)(jing)下無(wu)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)或應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)水(shui)平(ping)(ping)太(tai)低,不(bu)會引(yin)起(qi)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。同樣的,有相當(dang)水(shui)平(ping)(ping)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)而無(wu)特定(ding)(ding)環境(jing)(jing)(jing)也不(bu)會發生應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。所謂(wei)特定(ding)(ding)環境(jing)(jing)(jing),是(shi)指(zhi)只有當(dang)介質的成分和濃(nong)度范(fan)圍(wei)適當(dang)時,才(cai)能(neng)導致某種相應(ying)(ying)(ying)金屬(shu)的應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。
不銹鋼焊接構件應力腐蝕(shi)斷裂,斷口呈脆性斷裂特征。常在未(wei)發現的(de)情況下發生斷裂,而且是瞬(shun)間斷裂,往往造成災難性事故,其(qi)危害(hai)性極大,因此,不銹鋼焊接構件應力腐蝕(shi)問題應當引起高度重視。

