金屬與腐蝕介質發生反應而變質的現象稱為腐蝕。常見的金屬腐蝕有晶間腐(fu)蝕點(dian)腐(fu)蝕應力腐(fu)蝕、疲勞腐蝕和縫隙腐蝕等。



1. 晶間腐蝕


  晶間腐蝕是不(bu)銹(xiu)鋼在特定的腐蝕介質中沿著鋼的晶界發生的一種局部選擇性腐蝕。如果這種腐蝕發生在金屬表面,將形成微裂紋并深入內部,直至引起破斷。在某些特定腐蝕介質中(如硝酸、磷酸、硫酸、乳酸、甲酸、氫氟酸和硫酸銅等),就會沿著不銹鋼的晶界發生腐蝕。在有應力同時存在的情況下,晶間腐蝕有可能發展為晶間應力腐蝕開裂。為避免晶間腐蝕,一般可選用超低碳((w(C)≤0.03%)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼雙相不銹鋼和含Ti、Nb穩定化的奧氏體不銹鋼。



2. 點腐蝕


  點腐蝕(shi)又叫孔蝕(shi),是(shi)(shi)最(zui)常見的局部(bu)腐蝕(shi)形式之一。它是(shi)(shi)因(yin)為金(jin)屬(shu)表面(mian)某(mou)個局部(bu)由于微電(dian)池作用,出現(xian)一些腐蝕(shi)小孔,并向深(shen)處發展。在(zai)不(bu)銹鋼(gang)表面(mian)存在(zai)雜質、污物以(yi)及缺陷部(bu)位鈍(dun)化(hua)膜損壞而(er)生銹或在(zai)海水中使用的不(bu)銹鋼(gang),即會出現(xian)點腐蝕(shi)(孔蝕(shi))。


  點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的破壞性和隱患(huan)性較大(da)。發生點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)時(shi),雖(sui)然金屬(shu)的失(shi)重(zhong)不大(da),但(dan)由于陽極面積非常小,陽極上流過的腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電流密度很大(da),造成較高的金屬(shu)溶解速度,嚴重(zhong)時(shi)可使金屬(shu)設備穿孔破壞。點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)還會使晶間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、剝(bo)蝕(shi)(shi)(shi)、應力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)開(kai)裂(lie)和腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)疲勞等加劇,在很多(duo)情況下是這些局部腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的起(qi)源(yuan)。


  為防(fang)止不銹鋼(gang)(gang)發生點腐(fu)蝕(孔蝕),應選(xuan)擇含高鉻、鎳(nie)、鉬、氮的(de)不銹鋼(gang)(gang),提(ti)高不銹鋼(gang)(gang)的(de)純度并降低不銹鋼(gang)(gang)的(de)不均勻性。選(xuan)擇鈍(dun)化和(he)鈍(dun)化能力強的(de)材料是防(fang)止不銹鋼(gang)(gang)點腐(fu)蝕的(de)有力措施。



3. 縫(feng)隙腐蝕


  在腐蝕(shi)介(jie)質(zhi)的作用下(xia),不(bu)銹(xiu)鋼縫(feng)隙(xi)出現(xian)腐蝕(shi),即(ji)縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)。縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)一般根據縫(feng)隙(xi)形狀(zhuang)的不(bu)同而(er)具有一定的外形。輕微時(shi),縫(feng)隙(xi)內為一般腐蝕(shi),嚴(yan)重時(shi)多為片狀(zhuang)點腐蝕(shi)或(huo)潰瘍狀(zhuang)。


  所(suo)有(you)能引起腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)介質都能引起縫隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。不(bu)銹鋼表面若存在(zai)金屬(shu)(shu)和非金屬(shu)(shu)夾雜物(wu)(金屬(shu)(shu)微(wei)粒、灰塵、臟物(wu)、砂粒、海生物(wu)),或者是結(jie)構上的(de)原因(yin),如(ru)螺(luo)栓(shuan)聯接、鉚(liu)接、墊(dian)片與(yu)非金屬(shu)(shu)接觸等所(suo)形成的(de)縫隙,在(zai)這些情況(kuang)下不(bu)銹鋼零件若與(yu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)介質接觸,便會發生縫隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。特別是在(zai)氯離子的(de)環境中(zhong),縫隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)最為常(chang)見(jian)。


  不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)縫隙腐蝕主要是因為縫隙內(nei)的(de)溶液酸化(hua)(hua)、缺氧而引起的(de)鈍(dun)化(hua)(hua)膜破壞。因此防止不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)縫隙腐蝕的(de)有力措施是:選擇含高鉻、鎳、鉬、氮的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),提(ti)(ti)高不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)鈍(dun)化(hua)(hua)膜的(de)穩定(ding)性和鈍(dun)化(hua)(hua)、再(zai)鈍(dun)化(hua)(hua)的(de)能(neng)力,提(ti)(ti)高不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)純度,并降低不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)不(bu)均勻性。



4. 應力腐蝕


  應力(li)腐(fu)蝕(shi)是(shi)不銹鋼在持久拉(la)應力(li)(包括外(wai)加載荷、熱應力(li)及冷加工、熱加工或焊接后的(de)殘留(liu)應力(li)等)和特定的(de)腐(fu)蝕(shi)介(jie)質的(de)共同(tong)作用下出現的(de)脆性開裂(lie)。它是(shi)不銹鋼局部(bu)腐(fu)蝕(shi)破壞中(zhong)最(zui)(zui)常見(jian)、危害最(zui)(zui)大的(de)一(yi)種腐(fu)蝕(shi)形(xing)式(shi)。


  不銹鋼應力腐蝕的特點是出現腐蝕裂縫甚至斷裂,裂縫的起源點往往是腐蝕小孔或腐蝕小坑的底部;裂縫擴散有沿晶界、穿晶型和混合型三種,主裂縫通常垂直于應力方向,多半有分枝;裂縫端部尖銳,裂縫內壁及金屬表面的腐蝕程度通常很輕微,裂縫端部的擴散速度很快,斷口有脆性斷裂的特征。導致各類不銹鋼應力腐蝕最常見的介質是含Cl-和氧的大氣和工業水、海水等,在超過臨界值的拉應力(含內應力)和高溫共同作用的結果。


 引起Cr-Ni奧氏體不(bu)銹鋼應(ying)力腐蝕(shi)常(chang)見的(de)介質有(you):


   a. 各種氯化物(wu)或含氯化物(wu)的(de)溶液。


   b. 海(hai)水(shui)、鹽水(shui)、河水(shui)、井水(shui)、水(shui)蒸(zheng)氣和海(hai)洋(yang)性大(da)氣。


   c. 氫氧(yang)化物,例如NaOH、KOH的水溶(rong)液。


   d. 硝酸和硝酸鹽;HNO3 +HF和HNO3+HCl+HF的酸洗液。


   e. 氫氟酸、氟硅酸和含F-的水溶液。


   f. 硫酸和亞硫酸鹽;連多硫酸;硫化氫水(shui)溶液(ye)。


    表2-1列(lie)出了引(yin)起Cr-Ni奧氏體不(bu)銹鋼腐蝕的介質和條件。



 對于應力腐蝕斷裂(lie),通(tong)常通(tong)過正確選(xuan)材可以予(yu)以控制。


   a. 在高(gao)濃(nong)度氯化(hua)物中,通常選擇鎳含量(liang)高(gao)的(de)不銹(xiu)鋼、高(gao)硅Cr-N不銹(xiu)鋼和鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼。


   b. 在產生晶間氯化(hua)物應力腐蝕的環(huan)境(jing)中,可(ke)選擇含Ti、Nb的奧氏體(ti)不銹鋼(gang)(經穩定化(hua)處理)、超低碳或控氮奧氏體(ti)不銹鋼(gang)。


   c. 在(zai)含氯(lv)(lv)離(li)子(zi)的(de)水溶(rong)液中(zhong),當在(zai)低(di)(di)于60℃的(de)低(di)(di)濃(nong)度(du)氯(lv)(lv)離(li)子(zi)介質(zhi)中(zhong),無濃(nong)縮或富(fu)(fu)集(ji)可(ke)(ke)選(xuan)(xuan)用18-8型、18-12-2型奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)、Cr18Mo2鐵素體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和18-5-Mo雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang);在(zai)低(di)(di)于60℃的(de)低(di)(di)濃(nong)度(du)氯(lv)(lv)離(li)子(zi)介質(zhi)中(zhong)(濃(nong)縮、富(fu)(fu)集(ji)),可(ke)(ke)選(xuan)(xuan)用Cr18Mo2鐵素體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和18-5-Mo雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang);在(zai)低(di)(di)于60℃高濃(nong)度(du)氯(lv)(lv)離(li)子(zi)介質(zhi)中(zhong)(有濃(nong)縮、富(fu)(fu)集(ji)),可(ke)(ke)選(xuan)(xuan)用Cr27Mo、Cr18Mo2鐵素體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),以及(ji)w(Cr)22%~25%并含Mo的(de)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang);在(zai)60~200℃低(di)(di)濃(nong)度(du)氯(lv)(lv)離(li)子(zi)介質(zhi)中(zhong)(濃(nong)縮、富(fu)(fu)集(ji)),可(ke)(ke)選(xuan)(xuan)用18-5型、22-5型、25-5型雙(shuang)相含Mo不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和高Cr、Mo、Ni不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(Cr20Ni25Mo4.5Cu);在(zai)200~350℃低(di)(di)濃(nong)度(du)氯(lv)(lv)離(li)子(zi)(濃(nong)縮、富(fu)(fu)集(ji))介質(zhi)中(zhong),可(ke)(ke)選(xuan)(xuan)用Cr20Ni32Fe鐵-鎳(nie)合(he)金(jin)、Cr30Ni60Fe10鎳(nie)基合(he)金(jin)。


   d. 在含NaOH的水溶液(ye)中,當(dang)w(NaOH)≤20%,無氯子,沸騰溫度(du)≤120可(ke)選(xuan)18-8或18-12-2型奧(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang);當(dang)w(NaOH)=50%、w(NaCl)=2.5%在85℃的NaOH水溶液(ye)中,可(ke)選(xuan)用超(chao)低(di)碳(tan)18-8型奧(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)、Cr26Mo1 鐵素(su)體不銹鋼(gang)等(deng)。


   e. 雙相不銹鋼尤其適用于由點腐蝕(孔蝕)引起的應力腐蝕破裂的場合,如022Cr21Ni5Ti、022Cr23Ni5Mo3N等具有優良耐應力腐蝕特性的雙相不銹鋼。



5. 疲勞腐(fu)蝕


  疲勞(lao)(lao)腐(fu)(fu)蝕(shi)是(shi)不銹(xiu)鋼零件(jian)在(zai)腐(fu)(fu)蝕(shi)介(jie)質與交(jiao)變應力的(de)共同(tong)作用下(xia)發生(sheng)腐(fu)(fu)蝕(shi)進而引起零件(jian)的(de)破(po)損現象。疲勞(lao)(lao)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)特點是(shi)產(chan)生(sheng)腐(fu)(fu)蝕(shi)坑和大(da)量(liang)裂(lie)縫,以致金屬(shu)的(de)機械疲勞(lao)(lao)極限(xian)不復存在(zai);裂(lie)縫多半穿晶(jing)粒,一般不分枝;裂(lie)縫端部(bu)較(jiao)鈍(dun);斷口大(da)部(bu)為(wei)腐(fu)(fu)蝕(shi)產(chan)物所覆蓋,小部(bu)呈脆性(xing)裂(lie)縫破(po)壞(huai)。


  導致疲勞(lao)腐蝕的(de)活性介質(zhi)有(you)酸性介質(zhi)、氯化物、含(han)H2S、SO2和O2的(de)氣體以及其他能(neng)產(chan)生腐蝕的(de)介質(zhi)。


  為了(le)防止疲勞(lao)腐蝕(shi)的(de)(de)產生,不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)應具備良(liang)好的(de)(de)耐點蝕(shi)性能和高(gao)(gao)強度,因此應選擇含Cr、Mo較高(gao)(gao)的(de)(de)馬氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),超(chao)級奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),以及(ji)高(gao)(gao)鉻、鉬、氮含量的(de)(de)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),典(dian)型的(de)(de)鋼(gang)(gang)號有:015Cr20Ni18Mo6CuN、015Cr24Ni22M7CuN、022Cr25Ni6Mo2N、022Cr25NiMo4N等。


  當然在(zai)選擇不銹鋼(gang)耐(nai)蝕性的(de)過程中,要根(gen)據實際情況,分析產(chan)生(sheng)腐(fu)(fu)蝕的(de)原(yuan)因,并根(gen)據腐(fu)(fu)蝕特點進(jin)行試(shi)驗,總結出最佳方(fang)案再(zai)選擇耐(nai)蝕性好的(de)、經濟上合理的(de)、市(shi)場上有(you)的(de)不銹鋼(gang)材料。





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