不銹鋼具有(you)良好(hao)的(de)自鈍化(hua)性(xing),其耐(nai)腐蝕性(xing)主要源于表面(mian)的(de)保護膜,稱之為香蕉視頻app在線觀看:鈍化膜。香蕉視頻app在線觀看:不銹鋼中的(de)鉻元素對氧元素有很大的(de)親和(he)力(li),鉻和(he)氧在常溫(wen)中就可以發生(sheng)化(hua)(hua)學反應,生(sheng)成致密的(de)氧化(hua)(hua)膜,氧化(hua)(hua)膜將基體(ti)材料與外(wai)界環境隔(ge)離,起到保(bao)護作用。研究表明,鈍(dun)化(hua)(hua)膜由(you)兩層物(wu)(wu)(wu)質構成:外(wai)層以鐵的(de)氧化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)和(he)氫氧化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)為(wei)主(zhu),內(nei)層以鉻的(de)氧化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)Cr2O3為主。但是(shi)當溫度較高(gao)、應力較大(特(te)別是(shi)拉應力)或者存在侵蝕性離子(zi)時,會破壞(huai)鈍化膜(mo)的完(wan)整性,引起香蕉視頻app在線觀看:局部腐蝕。不銹鋼(gang)腐蝕受材(cai)料(liao)、環境、應力、結構等多個方面的(de)影(ying)響,有(you)些參數的(de)分散性(xing)比較大,從而(er)導致(zhi)腐蝕發(fa)生以及腐蝕速率存在很(hen)大不確定性(xing)。
腐(fu)(fu)蝕的分(fen)類方法(fa)及種類如(ru)表1-2所(suo)示。常用(yong)的分(fen)類方法(fa)是(shi)根據腐(fu)(fu)蝕形態。
全面腐(fu)蝕(shi)是一種均(jun)勻腐蝕,腐蝕速率相對比較平穩,在外觀上很容易被觀察到,即使在設備內部發生腐蝕,壁厚的整體減薄在常規檢查中也容易被發現;而且全面腐蝕可以提前防范。局部腐蝕的種類較多,對于奧氏體(ti)不銹鋼材料,其腐蝕類型大多為局部腐蝕,常見的局部腐蝕有點蝕、應(ying)力腐(fu)蝕、縫隙腐蝕以及晶(jing)間腐蝕等。局部腐蝕常發生在設備結構無任何宏觀變化的情況下,突然的破壞往往帶來災難性的后果。在文獻統計的我國石化企業310件腐蝕失效案例中,局部腐蝕占了四分之三以上,如圖1-8所示。
1. 點蝕
點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)也稱為(wei)小孔腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi),是一種(zhong)位于金(jin)屬表(biao)面較小范圍內的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)形(xing)(xing)態。點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)往往起源于金(jin)屬表(biao)面夾雜物、機械破(po)壞處等,從(cong)表(biao)面沿(yan)厚度方向不斷延伸,極(ji)易造成設備穿(chuan)孔。點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)在(zai)金(jin)屬表(biao)面的(de)(de)(de)分布情(qing)(qing)況(kuang)(kuang)(kuang)不一:有(you)時(shi)局部比較密集(ji),有(you)時(shi)比較分散。點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)坑一般具(ju)有(you)孔小口(kou)(kou)(kou)深的(de)(de)(de)特點(dian)(dian),呈(cheng)花(hua)邊(bian)樣孔口(kou)(kou)(kou),常見的(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)形(xing)(xing)貌如(ru)圖(tu)1-9所示(shi)。點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)孔口(kou)(kou)(kou)形(xing)(xing)狀與受(shou)力(li)情(qing)(qing)況(kuang)(kuang)(kuang)有(you)關,在(zai)不受(shou)應(ying)(ying)力(li)的(de)(de)(de)情(qing)(qing)況(kuang)(kuang)(kuang)下,孔口(kou)(kou)(kou)近(jin)似(si)(si)為(wei)圓形(xing)(xing);在(zai)受(shou)拉應(ying)(ying)力(li)的(de)(de)(de)情(qing)(qing)況(kuang)(kuang)(kuang)下,孔口(kou)(kou)(kou)近(jin)似(si)(si)為(wei)橢圓形(xing)(xing),而且在(zai)受(shou)拉應(ying)(ying)力(li)的(de)(de)(de)作用下,點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)位置極(ji)易產生裂紋,引發應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)開裂,如(ru)圖(tu)1-9(b)、(c)所示(shi)。
2. 縫(feng)隙腐蝕
在縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)和其他隱蔽的(de)(de)區域內(nei)發(fa)生(sheng)的(de)(de)局部腐(fu)(fu)蝕(shi),稱為縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)。該類腐(fu)(fu)蝕(shi)常(chang)發(fa)生(sheng)于(yu)孔穴、墊片接觸面、緊固件縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)等位置。表面氧化(hua)膜(mo)具有耐腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)金屬(shu)易發(fa)生(sheng)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi),幾乎所有的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)介(jie)質都(dou)可以引起縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi),因此(ci),縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)是奧氏體不銹鋼設備中(zhong)常(chang)見的(de)(de)一(yi)種腐(fu)(fu)蝕(shi)形態。縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)的(de)(de)寬度處(chu)于(yu)0.025~0.1mm之間(jian)時,易發(fa)生(sheng)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)。縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)主要(yao)原因是進入縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)的(de)(de)介(jie)質處(chu)于(yu)滯流狀態,縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)外離(li)子形成(cheng)濃差,使縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)金屬(shu)加速腐(fu)(fu)蝕(shi)。
縫隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)發生(sheng)后(hou),設備的(de)(de)(de)承(cheng)載能力減(jian)小,構(gou)件(jian)之間也會由于縫隙(xi)(xi)的(de)(de)(de)擴大而(er)出現局部膨脹,從而(er)使部分構(gou)件(jian)之間難以實現良好配合,這種腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)形成(cheng)和發展一(yi)般都是在縱深處,甚至還可(ke)能導(dao)致非(fei)常嚴重的(de)(de)(de)破(po)壞性事故,縫隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)檢測難度較(jiao)(jiao)大,發生(sheng)前的(de)(de)(de)孕育時間較(jiao)(jiao)長(chang),但是縫隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率較(jiao)(jiao)快。圖1-10為實驗縫隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)形貌。
3. 應力腐(fu)蝕
應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕斷裂(lie)是金(jin)(jin)(jin)屬(shu)在(zai)應(ying)(ying)力(li)和(he)環(huan)境(jing)共同(tong)作用(yong)下發生(sheng)(sheng)的(de)破壞,并不(bu)是所有(you)的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)都(dou)會(hui)發生(sheng)(sheng)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕,不(bu)同(tong)的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)發生(sheng)(sheng)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕的(de)環(huan)境(jing)是不(bu)一樣的(de),表1-3列出(chu)了目前發現(xian)的(de)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕合(he)金(jin)(jin)(jin)+環(huan)境(jing)體系。從表1-3可(ke)以看出(chu),奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼發生(sheng)(sheng)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕的(de)環(huan)境(jing)較(jiao)廣,在(zai)高溫(wen)環(huan)境(jing)中的(de)水(shui)蒸氣(qi)、濕(shi)潤空氣(qi)等環(huan)境(jing)中都(dou)可(ke)能(neng)發生(sheng)(sheng)。
對(dui)于奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)設(she)(she)備(bei),應(ying)(ying)(ying)力腐(fu)蝕是危害性(xing)(xing)(xing)較(jiao)為(wei)嚴重、普遍性(xing)(xing)(xing)較(jiao)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)一(yi)(yi)種腐(fu)蝕類型。較(jiao)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)鎳含(han)量,使得奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)成(cheng)(cheng)本相對(dui)較(jiao)高(gao)(gao)(gao),因此(ci),該類腐(fu)蝕一(yi)(yi)般(ban)出現在腐(fu)蝕性(xing)(xing)(xing)較(jiao)高(gao)(gao)(gao)、可靠性(xing)(xing)(xing)要(yao)求(qiu)較(jiao)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)石(shi)油化工、核(he)電行(xing)業和衛生(sheng)要(yao)求(qiu)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)食品機械行(xing)業。在這些行(xing)業中,設(she)(she)備(bei)一(yi)(yi)旦發生(sheng)腐(fu)蝕就會(hui)產(chan)生(sheng)嚴重的(de)(de)安全事故或造成(cheng)(cheng)食品污染(ran)。如前所述(shu),氯離子是奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)“天敵(di)”,在拉應(ying)(ying)(ying)力共存(cun)的(de)(de)情(qing)況下,很容易引起設(she)(she)備(bei)的(de)(de)應(ying)(ying)(ying)力腐(fu)蝕開裂。由于氯離子存(cun)在的(de)(de)普遍性(xing)(xing)(xing),造成(cheng)(cheng)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)發生(sheng)應(ying)(ying)(ying)力腐(fu)蝕的(de)(de)概率極大(da)。
應力(li)腐(fu)蝕的發(fa)生不僅在于(yu)它(ta)的普遍性,更可怕的是引起設備(bei)“毫無預兆”的破壞。應力(li)腐(fu)蝕裂(lie)(lie)紋(wen)起源于(yu)材料表(biao)面,其裂(lie)(lie)紋(wen)向橫縱(zong)向同時擴展(zhan),其形貌為典型的“樹枝(zhi)狀”,即裂(lie)(lie)紋(wen)有一主干,隨著裂(lie)(lie)紋(wen)的擴展(zhan),不斷有分支(zhi)生成。一般來說,起始位置裂(lie)(lie)紋(wen)較粗(cu),后(hou)面的裂(lie)(lie)紋(wen)越來越細(xi),如圖1-11所示。
4. 晶(jing)間腐蝕
晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)(shi)(shi)一種危害性極(ji)大(da)的(de)局部腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)形式(shi),其(qi)特(te)點(dian)是(shi)(shi)(shi)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)沿著金屬(shu)內部晶(jing)(jing)(jing)界(jie)面擴展。晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)破壞(huai)了晶(jing)(jing)(jing)粒(li)之間的(de)結(jie)合(he)力,使金屬(shu)的(de)強度大(da)大(da)降低,承受(shou)應(ying)(ying)力的(de)能力極(ji)弱。晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)具(ju)有(you)極(ji)大(da)的(de)隱蔽性,當(dang)金屬(shu)發生晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)時,金屬(shu)外(wai)觀仍然有(you)一定(ding)光澤,肉眼很難觀察到(dao),但是(shi)(shi)(shi)只要(yao)輕微敲擊腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)處,材(cai)料(liao)就發生碎裂。晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)產生的(de)原(yuan)因主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)(shi)由(you)于在(zai)金屬(shu)處理過程中(zhong)造(zao)成(cheng)晶(jing)(jing)(jing)粒(li)表面和內部化(hua)學(xue)成(cheng)分的(de)不(bu)均勻(yun),或者晶(jing)(jing)(jing)界(jie)存在(zai)夾雜物或應(ying)(ying)力,造(zao)成(cheng)電化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。到(dao)目前為止,晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)依(yi)然是(shi)(shi)(shi)奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼工(gong)程應(ying)(ying)用中(zhong)沒有(you)解決的(de)難題,特(te)別(bie)是(shi)(shi)(shi)對于不(bu)銹鋼焊接(jie)件,焊縫(feng)處易(yi)產生“貧鉻”現象,從而(er)引起(qi)晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。文獻作(zuo)者對某(mou)地區電站奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼管(guan)道開裂進行了調查研究(jiu),結(jie)果如表1-4所(suo)(suo)示,開裂位置主(zhu)要(yao)發生在(zai)焊接(jie)及(ji)彎管(guan)處。腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)微觀形貌如圖1-12所(suo)(suo)示,圖1-12(a)中(zhong)有(you)較粗的(de)裂紋(wen)(wen),該(gai)裂紋(wen)(wen)沒有(you)分支,與應(ying)(ying)力腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)裂紋(wen)(wen)明顯不(bu)同;圖1-12(b)中(zhong)不(bu)存在(zai)裂紋(wen)(wen),但晶(jing)(jing)(jing)粒(li)之間已完全被腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。
一直以來,人們用“貧鉻”理論來解釋奧氏體不銹鋼晶間腐蝕。金屬在晶界處析出第二相Cr23C6,使晶界處鉻元素含量降低,如圖1-13所示。從電化學角度來講,晶界區和晶粒區存在電位差,晶界作為陽極,形成“小陽極、大陰極”的腐蝕電池,造成晶界處金屬的快速溶解。
奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼的貧鉻主(zhu)要是由(you)于(yu)在熱(re)處(chu)理、焊接中,由(you)于(yu)溫度(du)處(chu)在450~850℃時,碳化鉻會在晶(jing)間(jian)析(xi)出,造成(cheng)材(cai)料敏化。研究表明(ming),不(bu)銹(xiu)鋼的晶(jing)間(jian)腐蝕在弱腐蝕性介(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)(如(ru)充氣海水)、強腐蝕性介(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)(如(ru)濃(nong)硝酸)的環境中更加嚴(yan)重,但是基本不(bu)受介(jie)質(zhi)(zhi)(zhi)溫度(du)、受力(li)方向的影響(xiang)。
為(wei)了減(jian)緩(huan)腐(fu)蝕,對(dui)于不銹(xiu)(xiu)鋼設(she)備,使用(yong)之前(qian)一(yi)(yi)(yi)般都(dou)要進行酸洗(xi)處(chu)理(li),此外涂層(ceng)處(chu)理(li)也是不銹(xiu)(xiu)鋼腐(fu)蝕防腐(fu)的一(yi)(yi)(yi)種常用(yong)方法,電極保護、電鍍、在溶(rong)液中(zhong)添(tian)加緩(huan)蝕劑以(yi)及對(dui)材(cai)料(liao)表面強化處(chu)理(li)等也是一(yi)(yi)(yi)些(xie)防腐(fu)方法。
浙江至德鋼業有限公司(si)主要分析奧(ao)氏體不(bu)銹鋼的(de)局部腐蝕,對設備(bei)的(de)制造和使(shi)用(yong)提出一些建議,降低發生(sheng)腐蝕的(de)可能性。同時,書中也分析了(le)腐蝕發生(sheng)的(de)概率問題。