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)指在介質中直接發生的化學作用,即金屬同介質中的離子直接交換電荷。鈍化防護(hu)薄膜之所以(yi)能阻(zu)止金屬再受腐蝕(shi),其重要的一個方面是(shi)(shi)阻(zu)礙其離子交換和電荷交換的速度。


  電(dian)化學腐(fu)蝕是金(jin)屬在(zai)電(dian)介(jie)質中,由于(yu)(yu)電(dian)極(ji)反應(ying)而發(fa)生的(de)(de)腐(fu)蝕。在(zai)許多電(dian)化學腐(fu)蝕過程中,有(you)一(yi)種金(jin)屬與另(ling)一(yi)種金(jin)屬共同參與,或者金(jin)屬內部各(ge)不同相的(de)(de)組成(cheng)物共同參與,即形成(cheng)所謂的(de)(de)電(dian)偶腐(fu)蝕。此(ci)種情況(kuang)下,一(yi)種金(jin)屬構(gou)成(cheng)陽極(ji)受腐(fu)蝕而發(fa)生溶(rong)解(jie);另(ling)一(yi)種金(jin)屬構(gou)成(cheng)陰極(ji)而發(fa)生還原反應(ying),工程中的(de)(de)金(jin)屬腐(fu)蝕,絕大多數屬于(yu)(yu)電(dian)化學腐(fu)蝕。


  不銹鋼的主要腐蝕形式有均(jun)勻腐(fu)蝕(表面腐蝕)和局部腐蝕(shi),局部腐蝕又分為點腐蝕(shi)縫隙腐蝕晶間腐蝕應力(li)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. 均勻腐蝕


  均勻(yun)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)是指接(jie)觸腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)介質的金屬表面全部(bu)產生腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的現(xian)象。均勻(yun)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)使金屬截面不斷(duan)(duan)減(jian)少,對(dui)于被腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的受力零件而(er)(er)言,會使其(qi)承受的真(zhen)實應力逐漸增加,最終達到(dao)材料的斷(duan)(duan)裂(lie)強度(du)而(er)(er)發生斷(duan)(duan)裂(lie)。


  評(ping)定均(jun)勻腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)方法(fa)是在(zai)試驗條件下,測出單位面積上(shang)經一定時間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)以(yi)后所損失的(de)質量[g/(㎡·年)],即(ji)腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率(lv),若以(yi)被腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)深度(du)(mm/年)計(ji),則更便于計(ji)算設備的(de)耐蝕(shi)壽命。表1-12 為耐蝕(shi)性分級。


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2. 點腐(fu)蝕


  點(dian)腐(fu)蝕是指(zhi)在金屬材料表面(mian)大部(bu)分不腐(fu)蝕或腐(fu)蝕輕微,而分散發生高度的(de)局部(bu)腐(fu)蝕,常見蝕點(dian)的(de)尺(chi)寸(cun)小于1.0mm,深度往往大于表面(mian)孔徑,輕者為(wei)較淺的(de)腐(fu)蝕坑(keng),嚴重(zhong)的(de)點(dian)腐(fu)蝕會形成穿孔。


  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(gang)中加入(ru)鉬、錳、硅、釩或稀土合金元(yuan)素(su),降低鋼(gang)中碳的含(han)(han)量,提高(gao)(gao)(gao)鉻、鎳含(han)(han)量均能有效(xiao)地提高(gao)(gao)(gao)抗點蝕(shi)能力。現有的超低碳高(gao)(gao)(gao)鉻鎳含(han)(han)鉬的奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)和(he)超高(gao)(gao)(gao)純低碳低氮含(han)(han)鉬的高(gao)(gao)(gao)鉻鐵素(su)體不(bu)銹鋼(gang)均有較高(gao)(gao)(gao)的耐點腐(fu)蝕(shi)性能。



3. 縫隙腐蝕


  縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)是指由(you)于金(jin)(jin)屬(shu)表面(mian)(mian)或非(fei)金(jin)(jin)屬(shu)表面(mian)(mian)形成狹縫(feng)或間隙,在狹縫(feng)內或近旁發生的(de)局部(bu)腐(fu)蝕(shi)。縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)為斑點狀(zhuang)或潰瘍形狀(zhuang)的(de)宏觀腐(fu)蝕(shi)坑。縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)主(zhu)要是介質的(de)電化學(xue)不均勻性引(yin)起的(de)。


  縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)常(chang)發生在墊圈、鉚接(jie)(jie)、螺釘連(lian)接(jie)(jie)的接(jie)(jie)縫(feng)處,搭接(jie)(jie)的焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭、閥座(zuo)、堆積(ji)的金屬(shu)片間等處。由于連(lian)接(jie)(jie)的縫(feng)隙(xi)處被腐蝕(shi)產(chan)物覆蓋(gai)以(yi)及介(jie)質擴(kuo)散受到限制(zhi)等原因(yin),導致(zhi)該處的介(jie)質成分(fen)和(he)濃度與(yu)整體(ti)相比有(you)很大差別,形成“閉塞電池腐蝕(shi)”作用。


  部(bu)分奧氏體(ti)(ti)型不銹(xiu)鋼、鐵素體(ti)(ti)型不銹(xiu)鋼和馬氏體(ti)(ti)型不銹(xiu)鋼在海水中均(jun)有不同程度的縫(feng)隙腐蝕(shi)傾向。在鋼中適當地增加鉻、鉬含量(liang),可以改善抗縫(feng)隙腐蝕(shi)能(neng)力。



4. 晶間(jian)腐蝕


  沿著或緊挨著金屬(shu)晶界產(chan)生的(de)腐蝕,稱之為晶間腐蝕。


  晶間腐(fu)蝕(shi)是一種有(you)選擇性的腐(fu)蝕(shi)破壞,它與一般(ban)選擇性腐(fu)蝕(shi)的不(bu)同之處在于,腐(fu)蝕(shi)的局部性是顯微尺度(du)的,而(er)宏觀(guan)上不(bu)一定是局部的。這種類型的腐(fu)蝕(shi)發生以后,有(you)時從外觀(guan)上不(bu)易被(bei)察覺(jue),但晶界(jie)區因腐(fu)蝕(shi)已(yi)遭到破壞,晶粒間的結合(he)強度(du)幾乎完(wan)全喪(sang)失(shi)。腐(fu)蝕(shi)深度(du)較大(da)者可失(shi)去金屬(shu)聲,構件(jian)有(you)效(xiao)承(cheng)載截面大(da)減而(er)導致(zhi)過(guo)載斷裂。受腐(fu)蝕(shi)嚴重的金屬(shu)甚(shen)至成為粉末,從構件(jian)上脫落(luo)下來(lai)。這是一種危害性很(hen)大(da)的腐(fu)蝕(shi)破壞。


  奧氏(shi)體(ti)型不銹(xiu)(xiu)鋼會(hui)發生晶(jing)間(jian)(jian)(jian)腐(fu)蝕是由于這類鋼加熱到(dao)600~800℃溫度區(qu)(qu)間(jian)(jian)(jian)會(hui)發生敏化(hua),其機理是過飽(bao)和固溶(rong)的(de)(de)碳向(xiang)晶(jing)粒邊界(jie)(jie)(jie)擴散(san),與晶(jing)界(jie)(jie)(jie)附近的(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)結合形(xing)成鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)碳化(hua)物(wu)(CrFe)23C6并(bing)在(zai)(zai)晶(jing)界(jie)(jie)(jie)沉淀析出;由于碳比鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)擴散(san)快得多,鉻(ge)(ge)(ge)來不及從晶(jing)內補充到(dao)晶(jing)界(jie)(jie)(jie)附近,因(yin)而晶(jing)界(jie)(jie)(jie)區(qu)(qu)貧鉻(ge)(ge)(ge)而形(xing)成晶(jing)間(jian)(jian)(jian)腐(fu)蝕。在(zai)(zai)某些超低(di)碳含鉬(mu)奧氏(shi)體(ti)型不銹(xiu)(xiu)鋼中,在(zai)(zai)敏化(hua)溫度區(qu)(qu)間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)晶(jing)界(jie)(jie)(jie)析出鉻(ge)(ge)(ge)含量很高的(de)(de)σ相(xiang),其鄰近區(qu)(qu)也會(hui)貧鉻(ge)(ge)(ge),貧鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)金(jin)屬(shu)在(zai)(zai)腐(fu)蝕介質作用下,首先被腐(fu)蝕溶(rong)解。這些都是金(jin)屬(shu)出現晶(jing)間(jian)(jian)(jian)腐(fu)蝕的(de)(de)原因(yin)。鐵素體(ti)型不銹(xiu)(xiu)鋼也有形(xing)成晶(jing)間(jian)(jian)(jian)腐(fu)蝕的(de)(de)傾向(xiang)。



5. 應力腐蝕


  應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)是指金(jin)屬(shu)在某種(zhong)特(te)(te)定環境與(yu)相(xiang)應(ying)(ying)水(shui)平(ping)應(ying)(ying)力(li)(拉應(ying)(ying)力(li))的(de)(de)(de)共同(tong)作用下(xia),以裂紋擴展(zhan)方(fang)式(shi)發生(sheng)的(de)(de)(de)與(yu)腐(fu)(fu)蝕(shi)有關的(de)(de)(de)斷裂。特(te)(te)定環境下(xia)無應(ying)(ying)力(li)或應(ying)(ying)力(li)水(shui)平(ping)太低,不會(hui)引起應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)。同(tong)樣(yang)的(de)(de)(de),有相(xiang)當水(shui)平(ping)應(ying)(ying)力(li)而(er)無特(te)(te)定環境也不會(hui)發生(sheng)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)。所謂特(te)(te)定環境,是指只有當介(jie)質的(de)(de)(de)成分和濃度范(fan)圍(wei)適當時,才能導致(zhi)某種(zhong)相(xiang)應(ying)(ying)金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)。


  不銹鋼焊接構(gou)件應(ying)力(li)腐蝕斷裂,斷口(kou)呈脆性(xing)斷裂特(te)征。常在未發現的情況下發生斷裂,而且是瞬間斷裂,往往造成災難性(xing)事故,其危害性(xing)極(ji)大,因(yin)此,不銹鋼焊接構(gou)件應(ying)力(li)腐蝕問題應(ying)當引(yin)起高(gao)度重視。





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