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(xiu)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(xue)腐蝕是(shi)指在介(jie)(jie)質中直接(jie)發(fa)生的(de)(de)化學(xue)作用,即金屬(shu)同(tong)介(jie)(jie)質中的(de)(de)離子直接(jie)交(jiao)換(huan)電荷。鈍化防護(hu)薄膜(mo)之所以能阻(zu)止金屬(shu)再受腐蝕,其(qi)重要的(de)(de)一個方面(mian)是(shi)阻(zu)礙(ai)其(qi)離子交(jiao)換(huan)和(he)電荷交(jiao)換(huan)的(de)(de)速度(du)。


  電(dian)化學(xue)腐(fu)蝕(shi)是金(jin)屬(shu)在電(dian)介質中(zhong),由(you)于電(dian)極反應而(er)發生的腐(fu)蝕(shi)。在許多電(dian)化學(xue)腐(fu)蝕(shi)過程中(zhong),有一(yi)種(zhong)金(jin)屬(shu)與(yu)另一(yi)種(zhong)金(jin)屬(shu)共同(tong)參與(yu),或者(zhe)金(jin)屬(shu)內(nei)部各不同(tong)相的組成(cheng)(cheng)(cheng)物共同(tong)參與(yu),即形成(cheng)(cheng)(cheng)所(suo)謂的電(dian)偶腐(fu)蝕(shi)。此種(zhong)情況下,一(yi)種(zhong)金(jin)屬(shu)構成(cheng)(cheng)(cheng)陽極受腐(fu)蝕(shi)而(er)發生溶解;另一(yi)種(zhong)金(jin)屬(shu)構成(cheng)(cheng)(cheng)陰極而(er)發生還原反應,工程中(zhong)的金(jin)屬(shu)腐(fu)蝕(shi),絕(jue)大多數(shu)屬(shu)于電(dian)化學(xue)腐(fu)蝕(shi)。


  不銹鋼的主要腐蝕形式有均勻腐(fu)蝕(表面腐蝕)和局(ju)部腐蝕(shi),局部腐蝕又分為點(dian)腐蝕縫隙腐蝕(shi)晶間腐(fu)蝕應力腐(fu)蝕等。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(shi)


  均勻(yun)腐(fu)(fu)蝕(shi)是指接觸(chu)腐(fu)(fu)蝕(shi)介(jie)質的(de)金屬(shu)表面全部(bu)產生(sheng)(sheng)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)現象。均勻(yun)腐(fu)(fu)蝕(shi)使金屬(shu)截面不斷減少,對于(yu)被腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)受力零件而言(yan),會使其承受的(de)真實(shi)應(ying)力逐漸增加,最終達到材(cai)料的(de)斷裂強度而發生(sheng)(sheng)斷裂。


  評定均勻(yun)腐(fu)(fu)蝕的方法(fa)是在(zai)試驗(yan)條件(jian)下,測出單位面積上經一定時間(jian)腐(fu)(fu)蝕以后所損失的質量[g/(㎡·年(nian))],即腐(fu)(fu)蝕速率,若以被(bei)腐(fu)(fu)蝕的深度(du)(mm/年(nian))計(ji),則更便于計(ji)算設(she)備(bei)的耐蝕壽命。表1-12 為耐蝕性分級(ji)。


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2. 點腐蝕


  點腐(fu)蝕(shi)是指在金屬(shu)材料表面大(da)部(bu)(bu)分(fen)不腐(fu)蝕(shi)或腐(fu)蝕(shi)輕(qing)微,而分(fen)散發生高度的(de)(de)(de)局部(bu)(bu)腐(fu)蝕(shi),常見蝕(shi)點的(de)(de)(de)尺寸小于(yu)1.0mm,深度往(wang)往(wang)大(da)于(yu)表面孔(kong)(kong)徑(jing),輕(qing)者為較(jiao)淺的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)坑,嚴重的(de)(de)(de)點腐(fu)蝕(shi)會(hui)形成穿孔(kong)(kong)。


  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。


  在不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)加入(ru)鉬、錳、硅、釩(fan)或稀土合金元素,降低(di)鋼(gang)中(zhong)碳的(de)含(han)量(liang),提(ti)高(gao)鉻(ge)、鎳(nie)含(han)量(liang)均能(neng)有(you)效(xiao)地提(ti)高(gao)抗點蝕(shi)能(neng)力。現有(you)的(de)超低(di)碳高(gao)鉻(ge)鎳(nie)含(han)鉬的(de)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和超高(gao)純(chun)低(di)碳低(di)氮含(han)鉬的(de)高(gao)鉻(ge)鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)均有(you)較高(gao)的(de)耐(nai)點腐蝕(shi)性能(neng)。



3. 縫隙腐蝕


  縫隙(xi)腐蝕是指由(you)于(yu)金(jin)屬表(biao)面(mian)或非(fei)金(jin)屬表(biao)面(mian)形(xing)成狹縫或間隙(xi),在狹縫內或近旁發生(sheng)的(de)(de)(de)局部腐蝕。縫隙(xi)腐蝕為斑(ban)點狀(zhuang)或潰瘍(yang)形(xing)狀(zhuang)的(de)(de)(de)宏觀腐蝕坑。縫隙(xi)腐蝕主要是介質的(de)(de)(de)電(dian)化學(xue)不均勻性引起(qi)的(de)(de)(de)。


  縫隙腐(fu)蝕(shi)常發生(sheng)在墊圈、鉚接(jie)、螺釘(ding)連接(jie)的(de)接(jie)縫處(chu),搭接(jie)的(de)焊接(jie)接(jie)頭、閥座、堆積的(de)金屬片間等(deng)處(chu)。由于(yu)連接(jie)的(de)縫隙處(chu)被腐(fu)蝕(shi)產物覆蓋以及介質擴散受到限制(zhi)等(deng)原因,導致該處(chu)的(de)介質成(cheng)分和濃度與整體相比有(you)很大(da)差(cha)別(bie),形成(cheng)“閉塞(sai)電池(chi)腐(fu)蝕(shi)”作用。


  部分奧(ao)氏體(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼、鐵素(su)體(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼和馬氏體(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼在(zai)海水中均有不同程度的(de)縫隙(xi)腐蝕(shi)傾向。在(zai)鋼中適當地增加鉻、鉬含量(liang),可以改善抗縫隙(xi)腐蝕(shi)能力。



4. 晶(jing)間腐蝕


  沿(yan)著或(huo)緊(jin)挨著金屬晶(jing)界(jie)產生的(de)腐(fu)蝕(shi),稱之為晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)。


  晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是(shi)一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)有(you)選擇(ze)性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)破壞(huai),它與(yu)一(yi)(yi)般選擇(ze)性(xing)(xing)(xing)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)不同之(zhi)處在于,腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)局(ju)部性(xing)(xing)(xing)是(shi)顯微尺度的(de)(de),而(er)宏(hong)觀上不一(yi)(yi)定是(shi)局(ju)部的(de)(de)。這種(zhong)(zhong)類(lei)型的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)發生以后,有(you)時從外觀上不易被察覺,但晶界(jie)區(qu)因(yin)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)已遭到(dao)破壞(huai),晶粒間(jian)的(de)(de)結合強度幾乎完(wan)全(quan)喪(sang)失。腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)深(shen)度較大(da)者可失去(qu)金屬聲(sheng),構(gou)件(jian)有(you)效承載截面大(da)減而(er)導(dao)致(zhi)過載斷裂。受腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)嚴重的(de)(de)金屬甚至成為粉末(mo),從構(gou)件(jian)上脫落下來。這是(shi)一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)危(wei)害性(xing)(xing)(xing)很大(da)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)破壞(huai)。


  奧氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)會發(fa)生晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)是由于(yu)這類鋼(gang)加熱到600~800℃溫度區(qu)(qu)間(jian)會發(fa)生敏化,其機(ji)理是過飽和(he)固溶(rong)的(de)碳(tan)向晶(jing)(jing)粒邊界(jie)擴散(san),與晶(jing)(jing)界(jie)附近(jin)的(de)鉻(ge)結合(he)形(xing)成(cheng)鉻(ge)的(de)碳(tan)化物(CrFe)23C6并在(zai)(zai)晶(jing)(jing)界(jie)沉淀析(xi)出;由于(yu)碳(tan)比(bi)鉻(ge)的(de)擴散(san)快得多(duo),鉻(ge)來不(bu)及(ji)從晶(jing)(jing)內補充到晶(jing)(jing)界(jie)附近(jin),因而晶(jing)(jing)界(jie)區(qu)(qu)貧(pin)鉻(ge)而形(xing)成(cheng)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)。在(zai)(zai)某些(xie)超低碳(tan)含鉬(mu)奧氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中,在(zai)(zai)敏化溫度區(qu)(qu)間(jian)的(de)晶(jing)(jing)界(jie)析(xi)出鉻(ge)含量(liang)很高的(de)σ相,其鄰近(jin)區(qu)(qu)也會貧(pin)鉻(ge),貧(pin)鉻(ge)的(de)金(jin)屬(shu)在(zai)(zai)腐(fu)蝕(shi)介質作用(yong)下,首先被(bei)腐(fu)蝕(shi)溶(rong)解。這些(xie)都(dou)是金(jin)屬(shu)出現晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)的(de)原(yuan)因。鐵素體(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)也有(you)形(xing)成(cheng)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)的(de)傾向。



5. 應力腐(fu)蝕


  應(ying)力(li)腐(fu)蝕是指(zhi)金(jin)屬在(zai)某種特(te)(te)定(ding)(ding)環境與相應(ying)水平應(ying)力(li)(拉應(ying)力(li))的共同作用下,以裂紋擴展(zhan)方式發生的與腐(fu)蝕有(you)(you)(you)關的斷裂。特(te)(te)定(ding)(ding)環境下無(wu)應(ying)力(li)或應(ying)力(li)水平太低(di),不會引起應(ying)力(li)腐(fu)蝕。同樣的,有(you)(you)(you)相當水平應(ying)力(li)而無(wu)特(te)(te)定(ding)(ding)環境也不會發生應(ying)力(li)腐(fu)蝕。所謂特(te)(te)定(ding)(ding)環境,是指(zhi)只有(you)(you)(you)當介質的成分(fen)和(he)濃度(du)范圍適(shi)當時(shi),才(cai)能導致某種相應(ying)金(jin)屬的應(ying)力(li)腐(fu)蝕。


  不(bu)銹鋼焊接(jie)構件應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕斷裂,斷口呈脆性(xing)(xing)斷裂特征。常在(zai)未發(fa)現的情(qing)況下發(fa)生斷裂,而(er)且是瞬間斷裂,往(wang)往(wang)造成災(zai)難性(xing)(xing)事故,其(qi)危害性(xing)(xing)極大,因此,不(bu)銹鋼焊接(jie)構件應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕問題(ti)應(ying)(ying)當引起高(gao)度重視(shi)。





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