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)(shu)(shu)的腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),按機理(li)(li)可分為物理(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)與(yu)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)三種(zhong)(zhong)。金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的物理(li)(li)溶解(jie)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)(yu)物理(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是(shi)(shi)指在(zai)介質中直接發(fa)(fa)生(sheng)的化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)作用,即(ji)(ji)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)同介質中離(li)子(zi)直接交(jiao)換電(dian)(dian)(dian)荷。早先認為金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)遭受(shou)高(gao)溫而(er)引起(qi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)(yu)純(chun)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),其(qi)實(shi)多數(shu)的高(gao)溫氧(yang)化(hua)(hua)(hua)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)(yu)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。鈍化(hua)(hua)(hua)防護薄膜之所(suo)以能阻止金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)再受(shou)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),其(qi)重要的一(yi)(yi)個方面即(ji)(ji)為阻礙其(qi)離(li)子(zi)交(jiao)換和電(dian)(dian)(dian)荷交(jiao)換的速(su)度。電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是(shi)(shi)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)在(zai)電(dian)(dian)(dian)介質中,由(you)于(yu)(yu)電(dian)(dian)(dian)極(ji)反應而(er)發(fa)(fa)生(sheng)的腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。在(zai)許多電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)過程(cheng)中,有一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)與(yu)另(ling)一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)共同參與(yu),或者金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)內部(bu)各不同相的組成物共同參與(yu),即(ji)(ji)形成所(suo)謂電(dian)(dian)(dian)偶(ou)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。此種(zhong)(zhong)情(qing)況下,一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)構成陽極(ji)受(shou)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)而(er)發(fa)(fa)生(sheng)溶解(jie),另(ling)一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)構成陰極(ji)而(er)發(fa)(fa)生(sheng)還原反應,這是(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的特點(dian)。在(zai)生(sheng)活實(shi)際、工程(cheng)實(shi)際中的金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),絕大多數(shu)都屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于(yu)(yu)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。


  不銹(xiu)鋼的主要腐(fu)(fu)蝕(shi)形態有均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)(表面腐(fu)(fu)蝕(shi))、點腐(fu)(fu)蝕(shi)、縫隙腐(fu)(fu)蝕(shi)、晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)和(he)應力腐(fu)(fu)蝕(shi)等(deng)。



1. 均勻腐(fu)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(ping)定均勻腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)方法是在試驗(yan)條件下,測出單位面積上(shang)經一定時間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)以后所損失的(de)重量(liang)(g/㎡·年),即為(wei)(wei)(wei)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv),若(ruo)以被腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)深度(mm/年)計,則更便于計算設備的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)壽(shou)命(ming)。根(gen)(gen)據腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)不(bu)同(tong),可將金屬(shu)材料的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性分(fen)為(wei)(wei)(wei)10級,見表1-13。根(gen)(gen)據不(bu)同(tong)的(de)使用情況對耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性一般(ban)分(fen)為(wei)(wei)(wei)兩大等級:腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)小于0.01mm/年的(de),認(ren)為(wei)(wei)(wei)是“完全耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)”;腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)小于0.1mm/年的(de),認(ren)為(wei)(wei)(wei)是“耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)”。這里顯然意味著,腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)超(chao)過(guo)0.1mm/年,屬(shu)于不(bu)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)或不(bu)太耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)。此外(wai),還有別的(de)分(fen)級方法,在此僅舉此一種。



  根據其耐蝕性優(you)良程度(du),鋼材又有不銹(xiu)鋼和耐蝕鋼之分。


 a. 不(bu)銹鋼


    指在大(da)氣(qi)及弱腐(fu)蝕(shi)介質中耐蝕(shi)的鋼。


 b. 耐(nai)蝕鋼


   指在各種強烈腐蝕介質中(zhong)能耐蝕的鋼(gang)。


  不銹鋼在某種介(jie)質中(zhong)除有(you)均勻(yun)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)外,還可能有(you)其他形(xing)式的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。任何形(xing)式的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)超(chao)標(biao)均認為該(gai)鋼在此介(jie)質中(zhong)不耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。工(gong)程實(shi)際中(zhong)選(xuan)材(cai)和耐(nai)蝕(shi)(shi)性的評價,當然(ran)還要(yao)參照設(she)備的設(she)計壽命以及腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產物可能對化工(gong)物料的污染或對成(cheng)品等(deng)級的降低。



2. 點(dian)腐蝕


  點腐蝕(shi)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(zi)含(han)量和氧含(han)量;加入緩蝕劑(如CNNO3、SO2等);降低(di)介質溫度等。


  b. 在不銹鋼中加入(ru)鉬(mu)、錳、硅、釩或稀(xi)土元(yuan)素增強合金化,能(neng)有(you)效(xiao)地增大抗(kang)點蝕能(neng)力(li)。


  c. 盡量(liang)不進行冷(leng)加工(gong),以減(jian)少位錯露頭處發生點蝕的可(ke)能(neng)。


  d. 降低(di)(di)鋼中碳(tan)的(de)含(han)量(liang),提高鉻、鎳(nie)含(han)量(liang),都能(neng)提高其(qi)抗點(dian)(dian)腐蝕能(neng)力。現有的(de)超(chao)(chao)低(di)(di)碳(tan)高鉻鎳(nie)含(han)鉬(mu)的(de)奧(ao)氏體不銹鋼板和超(chao)(chao)高純低(di)(di)碳(tan)低(di)(di)氮含(han)鉬(mu)的(de)高鉻鐵素(su)體不銹鋼板均有較高的(de)耐點(dian)(dian)蝕性能(neng)。




3. 縫隙腐蝕


  縫(feng)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(fen)奧氏體(ti)型、鐵(tie)素體(ti)型和(he)(he)馬氏體(ti)型不(bu)銹鋼的鋼板在海水中均(jun)有(you)(you)程度不(bu)等的縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)傾向。在鋼中適當(dang)地(di)增(zeng)大鉻、鉬(mu)含量,可以改善抗縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)能力。實際(ji)上在海水中使用的裝置,只有(you)(you)采用鈦、高(gao)鉬(mu)鎳基合(he)金(jin)和(he)(he)銅(tong)合(he)金(jin)等材料,才能有(you)(you)效(xiao)地(di)防止(zhi)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)的發生。改善運行條(tiao)件、改變介(jie)質成分(fen)和(he)(he)結構形式(shi)都屬于(yu)防止(zhi)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)的重要措(cuo)施(shi)。



4. 晶間(jian)腐蝕


  晶間腐蝕(shi)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(yi)來,許多不銹鋼焊接(jie)構件因應力腐蝕導(dao)致斷(duan)裂的(de)事故不斷(duan)發生(sheng),斷(duan)裂的(de)模式(shi)是完全脆性的(de)。在(zai)裂紋緩(huan)慢(man)伸展(zhan)過程中不出(chu)現任何其他的(de)宏(hong)觀癥候,一旦達到瞬斷(duan)截面時,立(li)即(ji)快速斷(duan)裂,往(wang)往(wang)造(zao)成災難性事故,其危害(hai)性極大。因此,成為當(dang)前十分重視的(de)問題。