一、孔蝕


 孔蝕指在金屬表面上局部形成的具有一定深度的小孔或銹斑腐蝕,在許多資料上,也叫點蝕。孔蝕常常被銹層、腐蝕產物等覆蓋,因而難以發現。孔蝕一般系在特定的腐蝕介質中產生,特別是在含有Cl-(包括Br-,I-)離子的介質中產生。孔蝕不僅可導致設備、管線等穿孔而破壞,而且常常誘發晶間腐蝕、應力腐蝕破裂和腐蝕疲勞。


  一般認為,不銹鋼的孔蝕是在金屬表面非金屬夾雜物、析出相、晶界、位錯露頭等缺陷處,由于此處鈍化膜較脆弱,在特定腐蝕介質作用下,鈍化膜修復能力差而造成的破壞。孔蝕的出現包括成核和擴展兩個階段,現以鋼的表面上存在硫化錳夾雜為例簡述如下。孔蝕的成核。在溶液中有Cl-存在時,金屬表面有硫化錳夾雜的部位,由于難以鈍化和再鈍化而產生優先溶解并形成小孔坑,硫化物溶解產生H+(或硫化氫),對金屬的新鮮表面產生活化作用,阻止小蝕坑的再鈍化,使其繼續溶解,蝕坑溶解到超過臨界尺寸(數十微米),便成為孔蝕源。


  孔蝕的擴展。孔蝕源形成后,溶解下來的金屬離子會產生水解而生成H+并使局部溶液的pH值下降,進而又加速金屬的溶解,使孔坑進一步擴大、加深。隨著腐蝕孔的加深并由于腐蝕產物覆蓋了蝕坑口,從而使腐蝕孔物質遷移困難,導致腐蝕孔內pH值的進一步降低,同時,Cl-在腐蝕孔內富集,使腐蝕孔進一步加速擴大并加深,最后形成孔蝕。溶液中Cl-濃度升高、溫度升高及pH值下降都使孔蝕容易產生且加速腐蝕。鉻、鉬、氮等元素對提高不銹鋼耐孔蝕性能非常有效,目前人們多用孔蝕抗力當量PRE值來表示不銹鋼的耐孔蝕能力,PRE值可根據鋼的化學成分計算,PRE值越高,鋼的耐孔蝕性能越好。


   PRE=%Cr+3.3×%Mo+(13~30)×%N


  提(ti)高(gao)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)純度,降(jiang)低鋼(gang)(gang)中氣體和非金屬(shu)(shu)夾(jia)雜物的(de)含量,可提(ti)高(gao)耐孔蝕性(xing)能(neng),降(jiang)低鋼(gang)(gang)中的(de)組(zu)織不(bu)均勻(yun)性(xing),減(jian)少(shao)M23C6等碳化物和o、X相等金屬(shu)(shu)間相析出,減(jian)少(shao)各(ge)種缺(que)陷(xian)都可以提(ti)高(gao)耐孔蝕性(xing)能(neng)。


二、縫隙腐蝕(shi)


  金(jin)(jin)屬(shu)表面(mian)上由于存在異物或結構上的(de)(de)原(yuan)因而形成(cheng)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi),使縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)內溶液中與(yu)腐(fu)(fu)蝕(shi)有關的(de)(de)物質遷(qian)移困難,所引起的(de)(de)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)內金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi),總稱(cheng)為縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)。幾(ji)乎所有金(jin)(jin)屬(shu)和所有的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)介(jie)質都(dou)有可能產生(sheng)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi),縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)尺寸有一(yi)定的(de)(de)要求(qiu),即要使縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)內外(wai)溶液之間(jian)(jian)的(de)(de)物質遷(qian)移發生(sheng)困難,同時(shi)溶液又能進(jin)入縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)內。縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)一(yi)般在0.025~0.1mm之間(jian)(jian),就可能發生(sheng)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)。腐(fu)(fu)蝕(shi)形態(tai)從縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)(xi)內金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)孔蝕(shi)到均(jun)勻腐(fu)(fu)蝕(shi)都(dou)有。


  縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)可分為(wei)孔蝕(shi)(shi)(shi)型(xing)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)和活化(hua)型(xing)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)兩種(zhong)。孔蝕(shi)(shi)(shi)型(xing)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是由孔蝕(shi)(shi)(shi)起(qi)源的(de),這種(zhong)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong),縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)中(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)鹽(yan)的(de)濃縮,使(shi)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)金(jin)(jin)屬(shu)表(biao)面鈍(dun)化(hua)膜(mo)發生(sheng)(sheng)氧(yang)(yang)化(hua)性(xing)破壞(huai)(huai)(被擊穿),產生(sheng)(sheng)由孔蝕(shi)(shi)(shi)起(qi)源的(de)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。活化(hua)型(xing)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是由于縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)的(de)存(cun)在,縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)組成(cheng)物(wu)質遷移產生(sheng)(sheng)困難。例如,溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)中(zhong)的(de)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)氧(yang)(yang)只能通過(guo)(guo)擴散才能進入,而(er)且擴散緩慢,為(wei)維持不(bu)銹鋼(gang)鈍(dun)態,縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)氧(yang)(yang)迅速(su)消耗(hao)掉,而(er)又(you)得(de)不(bu)到(dao)(dao)及時補充,當縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)氧(yang)(yang)降到(dao)(dao)一定(ding)程(cheng)度時,致使(shi)不(bu)銹鋼(gang)表(biao)面鈍(dun)化(hua)膜(mo)開始還原性(xing)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie),這種(zhong)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)的(de)結果(guo)使(shi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)產物(wu)金(jin)(jin)屬(shu)鹽(yan)逐(zhu)漸濃縮,通過(guo)(guo)水解(jie),縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)pH值(zhi)(zhi)急劇下降,當pH值(zhi)(zhi)降低到(dao)(dao)溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)不(bu)能使(shi)不(bu)銹鋼(gang)維持鈍(dun)態的(de)臨界(jie)pH值(zhi)(zhi)時,縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)不(bu)銹鋼(gang)表(biao)面的(de)鈍(dun)化(hua)膜(mo)產生(sheng)(sheng)還原性(xing)破壞(huai)(huai)而(er)形成(cheng)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。


  為防止縫隙腐蝕,主要是在結構設計中盡量避免形成縫隙,避免造成容易產生表面沉積的幾何條件,選擇合適材料。對于不銹鋼來說,提高鉻、鉬含量,有利于耐腐蝕性能,有的資料提出,不銹鋼耐縫隙腐蝕的當量為%Cr+3.3×%Mo+30×%N。盡管有高鉻、鉬含量各類不銹鋼,但它們的耐縫隙腐蝕仍不十分理想,一般認為,高鉻、鉬鎳基合金或鐵鎳基合金有很好的耐腐蝕性能,如 Iconel 625Hastelloy C-276Hastelloy C-4 等合金。