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(xiu)鋼(gang)不可能對所有介質都耐腐蝕。


  金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),按機(ji)理(li)可分為(wei)物(wu)理(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、化(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)與(yu)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)三種(zhong)(zhong)。金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的物(wu)理(li)溶(rong)解屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于物(wu)理(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。化(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)指在(zai)介質中(zhong)(zhong)直接發(fa)生的化(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)作用,即金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)同介質中(zhong)(zhong)離(li)子直接交(jiao)換(huan)電(dian)(dian)(dian)荷(he)。早先(xian)認為(wei)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)遭(zao)受高(gao)溫而引(yin)起氧化(hua)(hua)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于純化(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),其(qi)實(shi)多數的高(gao)溫氧化(hua)(hua)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。鈍化(hua)(hua)防護薄膜(mo)之所以能阻止金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)再受腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),其(qi)重(zhong)要的一(yi)(yi)個方面即為(wei)阻礙其(qi)離(li)子交(jiao)換(huan)和電(dian)(dian)(dian)荷(he)交(jiao)換(huan)的速(su)度。電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)在(zai)電(dian)(dian)(dian)介質中(zhong)(zhong),由于電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)反應而發(fa)生的腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。在(zai)許多電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong),有一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)與(yu)另(ling)一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)共同參與(yu),或(huo)者金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)內(nei)部各不(bu)同相的組成(cheng)物(wu)共同參與(yu),即形成(cheng)所謂電(dian)(dian)(dian)偶腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。此種(zhong)(zhong)情況下(xia),一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)構成(cheng)陽極(ji)(ji)受腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)而發(fa)生溶(rong)解,另(ling)一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)構成(cheng)陰極(ji)(ji)而發(fa)生還原反應,這是(shi)電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的特點。在(zai)生活實(shi)際、工(gong)程(cheng)實(shi)際中(zhong)(zhong)的金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),絕大多數都屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。


  不銹鋼(gang)的主要腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)形(xing)態有均勻腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(表面腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi))、點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)、縫隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)、晶間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)和(he)應力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)等。



1. 均勻腐蝕


  均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(ding)均勻腐(fu)蝕的(de)方(fang)法是在試驗(yan)條件下,測出單位面積上(shang)經(jing)一(yi)定(ding)時間腐(fu)蝕以后所(suo)損失(shi)的(de)重量(g/㎡·年(nian)(nian)),即為(wei)腐(fu)蝕速(su)(su)率(lv),若以被腐(fu)蝕的(de)深(shen)度(mm/年(nian)(nian))計(ji),則更(geng)便于(yu)(yu)計(ji)算設備的(de)耐(nai)(nai)蝕壽命。根(gen)據腐(fu)蝕速(su)(su)率(lv)不同,可將金屬材(cai)料的(de)耐(nai)(nai)蝕性(xing)分(fen)為(wei)10級,見表1-13。根(gen)據不同的(de)使用情(qing)況對(dui)耐(nai)(nai)蝕性(xing)一(yi)般(ban)分(fen)為(wei)兩(liang)大等級:腐(fu)蝕速(su)(su)率(lv)小于(yu)(yu)0.01mm/年(nian)(nian)的(de),認(ren)(ren)為(wei)是“完全(quan)耐(nai)(nai)蝕”;腐(fu)蝕速(su)(su)率(lv)小于(yu)(yu)0.1mm/年(nian)(nian)的(de),認(ren)(ren)為(wei)是“耐(nai)(nai)蝕”。這(zhe)里顯然意(yi)味(wei)著,腐(fu)蝕速(su)(su)率(lv)超(chao)過0.1mm/年(nian)(nian),屬于(yu)(yu)不耐(nai)(nai)蝕或(huo)不太耐(nai)(nai)蝕。此外,還有別的(de)分(fen)級方(fang)法,在此僅舉此一(yi)種。



  根據其耐(nai)蝕性優良程(cheng)度,鋼(gang)材(cai)又(you)有不銹鋼(gang)和耐(nai)蝕鋼(gang)之分。


 a. 不銹鋼(gang)


    指在(zai)大氣及弱(ruo)腐蝕介質中耐蝕的(de)鋼。


 b. 耐(nai)蝕鋼


   指在各種強烈(lie)腐蝕介質中能耐蝕的(de)鋼。


  不銹鋼在(zai)某(mou)種介質中除有均勻(yun)腐蝕(shi)外,還可能有其(qi)他(ta)形式(shi)的(de)(de)(de)腐蝕(shi)。任(ren)何形式(shi)的(de)(de)(de)腐蝕(shi)超標均認(ren)為該鋼在(zai)此介質中不耐(nai)腐蝕(shi)。工程(cheng)實(shi)際(ji)中選(xuan)材和耐(nai)蝕(shi)性的(de)(de)(de)評價(jia),當然還要(yao)參(can)照(zhao)設備的(de)(de)(de)設計(ji)壽命(ming)以(yi)及腐蝕(shi)產物可能對化(hua)工物料的(de)(de)(de)污染或(huo)對成品等級的(de)(de)(de)降低。



2. 點腐蝕(shi)


  點腐(fu)蝕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(jian)少介質中氯離子含(han)(han)量和(he)氧含(han)(han)量;加入緩(huan)蝕劑(如CNNO3、SO2等);降低介質溫度等。


  b. 在不銹(xiu)鋼中加入鉬、錳、硅、釩(fan)或稀土元素增強合(he)金化,能有效地增大(da)抗點(dian)蝕能力(li)。


  c. 盡量(liang)不進(jin)行(xing)冷加工,以(yi)減(jian)少位錯(cuo)露頭處發生點蝕的可(ke)能。


  d. 降低鋼(gang)中碳的含(han)量,提(ti)高鉻(ge)(ge)、鎳(nie)含(han)量,都能提(ti)高其抗點腐蝕能力。現有(you)的超(chao)低碳高鉻(ge)(ge)鎳(nie)含(han)鉬的奧氏體不銹鋼(gang)板和(he)超(chao)高純低碳低氮含(han)鉬的高鉻(ge)(ge)鐵素(su)體不銹鋼(gang)板均有(you)較(jiao)高的耐點蝕性能。




3. 縫隙腐蝕


  縫隙(xi)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。


  部分奧氏(shi)體(ti)型、鐵素體(ti)型和(he)(he)馬(ma)氏(shi)體(ti)型不(bu)銹鋼(gang)的(de)鋼(gang)板(ban)在(zai)海水(shui)中均有程度不(bu)等的(de)縫隙腐(fu)蝕傾(qing)向(xiang)。在(zai)鋼(gang)中適當地(di)增大鉻、鉬含量,可以改善抗縫隙腐(fu)蝕能力。實際(ji)上(shang)在(zai)海水(shui)中使用(yong)的(de)裝置,只有采用(yong)鈦、高鉬鎳基合(he)金(jin)和(he)(he)銅合(he)金(jin)等材料(liao),才能有效地(di)防止縫隙腐(fu)蝕的(de)發生。改善運(yun)行條件、改變(bian)介(jie)質成分和(he)(he)結(jie)構形式都屬(shu)于(yu)防止縫隙腐(fu)蝕的(de)重要(yao)措施。



4. 晶(jing)間腐蝕


  晶間(jian)腐蝕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(ying)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年代以來(lai),許多不銹(xiu)鋼(gang)焊接構件(jian)因(yin)(yin)應力腐(fu)蝕導致斷(duan)裂(lie)的事故不斷(duan)發生,斷(duan)裂(lie)的模式是完全脆(cui)性的。在裂(lie)紋緩(huan)慢伸(shen)展(zhan)過程中(zhong)不出現任何其(qi)他的宏(hong)觀癥候,一旦達到瞬斷(duan)截面(mian)時,立(li)即快(kuai)速斷(duan)裂(lie),往(wang)往(wang)造成災難性事故,其(qi)危害(hai)性極大。因(yin)(yin)此,成為當前十(shi)分重視的問題。