金屬材料跟周邊環境間產生的電化學或者化學反應而導致材料被破壞或者使材料產生變質的現象稱為金屬材料腐蝕。金屬腐蝕產生的重要條件為所處環境中必須具有能夠讓金屬發生氧化的物質，這種物質能夠與金屬構成熱力學不穩定體系。金屬發生腐蝕的類型可以分局部腐蝕跟均勻腐蝕，其中局部腐蝕包括孔蝕、應力腐蝕、縫隙腐蝕等。對于雙相不(bu)銹鋼來講，點蝕和應力腐(fu)蝕都具有沒有明顯預兆、不易被察覺、破壞性極大的特點，是在化工生產、海洋等行業中經常遇到的問題，所以雙相不銹鋼的應力腐蝕破裂和孔蝕受到了研究者的廣泛關注。


1. 均勻(yun)腐蝕


  均(jun)勻腐蝕(shi)(shi)（Uniform Corrosion)表(biao)(biao)示腐蝕(shi)(shi)環境(jing)中于金(jin)屬(shu)所有表(biao)(biao)面或(huo)者金(jin)屬(shu)表(biao)(biao)面絕大(da)多數區域(yu)進行的腐蝕(shi)(shi)，因(yin)而(er)也(ye)可稱為全面腐蝕(shi)(shi)，其(qi)往(wang)往(wang)能夠導致金(jin)屬(shu)變薄。從(cong)(cong)重量(liang)角度來(lai)說，均(jun)勻腐蝕(shi)(shi)是(shi)金(jin)屬(shu)材料最(zui)大(da)破(po)壞程(cheng)度的代表(biao)(biao)，導致的金(jin)屬(shu)損耗最(zui)為嚴重，但是(shi)由(you)于其(qi)發(fa)生(sheng)在金(jin)屬(shu)的全部表(biao)(biao)面，易于發(fa)現和控制，因(yin)而(er)從(cong)(cong)技術(shu)層面來(lai)說其(qi)危害性不大(da)。


2.點蝕


  點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)又稱(cheng)小孔(kong)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、孔(kong)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)或者(zhe)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，是集中在金(jin)(jin)屬表面較小區域內(nei)、能夠向金(jin)(jin)屬內(nei)部(bu)(bu)發展、直(zhi)徑小而(er)深的一類腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)狀態。小孔(kong)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的嚴重程(cheng)度(du)一般用點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)系數(shu)（蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)孔(kong)的最大深度(du)和金(jin)(jin)屬平均(jun)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)深度(du)之間的比值）表征，點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)系數(shu)越高(gao)，點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)產生的程(cheng)度(du)越深。當氧(yang)化劑跟(gen)鹵素離子同時存(cun)在時，就會(hui)導致金(jin)(jin)屬局(ju)部(bu)(bu)溶解進而(er)形成孔(kong)穴促(cu)進點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的產生。


 a. 點蝕產(chan)生的主(zhu)要條件


 ①. 一般情況下點蝕較容(rong)易發生在(zai)表面(mian)具有(you)陰極性鍍(du)層或表面(mian)存(cun)在(zai)鈍(dun)化膜的金(jin)屬上。當金(jin)屬表面(mian)這些膜的局部位置產生破(po)壞，裸露(lu)出(chu)的新(xin)表面(mian)（陽極）與該膜層未被破(po)壞區域(yu)（陰極）就(jiu)會形成活化－鈍(dun)化腐(fu)蝕電池，進(jin)而導(dao)致腐(fu)蝕朝著金(jin)屬內(nei)部縱深處(chu)發展促進(jin)小孔的生成。


 ②. 點蝕(shi)常發生(sheng)于含(han)有特殊離(li)子(zi)(zi)(zi)的腐(fu)蝕(shi)環境中，例如，雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼對鹵素離(li)子(zi)(zi)(zi)比較敏感，如氯離(li)子(zi)(zi)(zi)、溴(xiu)離(li)子(zi)(zi)(zi)、碘離(li)子(zi)(zi)(zi)等，這些(xie)鹵素離(li)子(zi)(zi)(zi)會不(bu)均勻吸附在雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼的表面(mian)，進(jin)而促進(jin)材(cai)料表面(mian)膜發生(sheng)不(bu)均勻破壞。


 ③. 點蝕(shi)的(de)發(fa)生存在一(yi)個(ge)(ge)臨界電(dian)位(wei)(wei)(wei)，這個(ge)(ge)電(dian)位(wei)(wei)(wei)被稱為點蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)(wei)或者(zhe)擊穿(chuan)電(dian)位(wei)(wei)(wei)，一(yi)般情況下當(dang)電(dian)位(wei)(wei)(wei)高于點蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)(wei)時(shi)會發(fa)生點蝕(shi)。


 b. 點(dian)蝕機理(li)


  點蝕(shi)的發生主要有(you)三(san)個(ge)階段：


 ①. 蝕孔成(cheng)核


     鈍化(hua)膜(mo)(mo)(mo)(mo)吸(xi)(xi)附(fu)跟破(po)壞理論(lun)可(ke)以(yi)用來解釋(shi)蝕(shi)(shi)孔(kong)成(cheng)(cheng)核的(de)(de)(de)(de)原因(yin)(yin)。鈍化(hua)膜(mo)(mo)(mo)(mo)破(po)壞理論(lun)認(ren)為(wei)：因(yin)(yin)為(wei)腐蝕(shi)(shi)性陰離(li)(li)子(zi)半徑比較(jiao)小，因(yin)(yin)而(er)(er)當其吸(xi)(xi)附(fu)在(zai)雙相不銹(xiu)鋼表(biao)面鈍化(hua)膜(mo)(mo)(mo)(mo)上(shang)(shang)時就(jiu)會(hui)很容(rong)易穿透鈍化(hua)膜(mo)(mo)(mo)(mo)，進(jin)而(er)(er)導致(zhi)“氧(yang)化(hua)膜(mo)(mo)(mo)(mo)受到污染(ran)”及(ji)促(cu)進(jin)強烈的(de)(de)(de)(de)感應(ying)離(li)(li)子(zi)導電的(de)(de)(de)(de)形成(cheng)(cheng)，因(yin)(yin)此于(yu)一定點(dian)(dian)(dian)處該(gai)膜(mo)(mo)(mo)(mo)可(ke)以(yi)保持(chi)比較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)電流密度，導致(zhi)陽離(li)(li)子(zi)無(wu)規律移動進(jin)而(er)(er)變得活(huo)躍(yue)，當溶液一膜(mo)(mo)(mo)(mo)之間的(de)(de)(de)(de)界(jie)面電場(chang)到達某個臨(lin)界(jie)值時就(jiu)會(hui)產(chan)(chan)生(sheng)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)。鈍化(hua)膜(mo)(mo)(mo)(mo)吸(xi)(xi)附(fu)理論(lun)指(zhi)出點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)產(chan)(chan)生(sheng)是氧(yang)跟氯(lv)離(li)(li)子(zi)之間競爭吸(xi)(xi)附(fu)導致(zhi)的(de)(de)(de)(de)，因(yin)(yin)為(wei)當氯(lv)離(li)(li)子(zi)取代了金(jin)(jin)屬表(biao)面氧(yang)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)點(dian)(dian)(dian)后就(jiu)會(hui)產(chan)(chan)生(sheng)可(ke)溶性的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬－羥－氯(lv)絡合(he)物(wu)，導致(zhi)金(jin)(jin)屬表(biao)面膜(mo)(mo)(mo)(mo)發生(sheng)破(po)壞進(jin)而(er)(er)促(cu)進(jin)了點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)產(chan)(chan)生(sheng)，蝕(shi)(shi)核產(chan)(chan)生(sheng)以(yi)后這個點(dian)(dian)(dian)依然有再鈍化(hua)的(de)(de)(de)(de)能(neng)力(li)，如果該(gai)點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)再鈍化(hua)能(neng)力(li)很強，蝕(shi)(shi)核就(jiu)不會(hui)繼續(xu)變大。小蝕(shi)(shi)孔(kong)表(biao)現為(wei)開放式(shi)的(de)(de)(de)(de)狀態，在(zai)晶界(jie)上(shang)(shang)碳化(hua)物(wu)沉積(ji)、金(jin)(jin)屬內部硫化(hua)物(wu)夾(jia)雜及(ji)晶界(jie)、金(jin)(jin)屬表(biao)面的(de)(de)(de)(de)劃痕、位錯露頭(tou)等缺陷處更容(rong)易形成(cheng)(cheng)蝕(shi)(shi)核。


 ②. 蝕孔生長階段


   蝕(shi)孔(kong)(kong)生成(cheng)之后，孔(kong)(kong)蝕(shi)的(de)(de)發展是十分迅(xun)速的(de)(de)，一(yi)般(ban)用自催(cui)化(hua)過(guo)程(cheng)來解(jie)(jie)(jie)釋(shi)蝕(shi)孔(kong)(kong)的(de)(de)生長(chang)，如圖所(suo)示。雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼在存在氯(lv)離(li)子的(de)(de)溶(rong)液中，陰極處會發生吸氧反應使(shi)孔(kong)(kong)內(nei)(nei)氧的(de)(de)濃度降(jiang)低，然(ran)而(er)(er)孔(kong)(kong)外(wai)(wai)的(de)(de)氧、氧濃度依(yi)然(ran)較高，所(suo)以孔(kong)(kong)內(nei)(nei)外(wai)(wai)的(de)(de)“供(gong)養差異電(dian)池”較容易形(xing)成(cheng)。在孔(kong)(kong)內(nei)(nei)金(jin)屬離(li)子連續(xu)變多(duo)的(de)(de)情況下，蝕(shi)孔(kong)(kong)外(wai)(wai)的(de)(de)氯(lv)離(li)子會向孔(kong)(kong)內(nei)(nei)移動從(cong)而(er)(er)達到(dao)能夠(gou)維持溶(rong)液電(dian)中性的(de)(de)目的(de)(de)。此(ci)外(wai)(wai)，孔(kong)(kong)內(nei)(nei)金(jin)屬離(li)子漸漸變多(duo)并發生水解(jie)(jie)(jie)導(dao)致蝕(shi)孔(kong)(kong)內(nei)(nei)部(bu)(bu)H+濃度不(bu)(bu)斷升高，這時蝕(shi)孔(kong)(kong)內(nei)(nei)部(bu)(bu)酸(suan)化(hua)就會造成(cheng)孔(kong)(kong)內(nei)(nei)的(de)(de)金(jin)屬材料表現為活(huo)化(hua)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)狀態；而(er)(er)蝕(shi)孔(kong)(kong)外(wai)(wai)部(bu)(bu)的(de)(de)表面(mian)膜由于(yu)依(yi)然(ran)保持鈍(dun)態進而(er)(er)形(xing)成(cheng)了活(huo)化(hua)（蝕(shi)孔(kong)(kong)內(nei)(nei)）－鈍(dun)化(hua)（蝕(shi)孔(kong)(kong)外(wai)(wai)）電(dian)池，促使(shi)金(jin)屬不(bu)(bu)斷產生溶(rong)解(jie)(jie)(jie)，進而(er)(er)導(dao)致孔(kong)(kong)蝕(shi)按照(zhao)自催(cui)化(hua)的(de)(de)過(guo)程(cheng)繼續(xu)發展，促使(shi)腐蝕(shi)產生。


圖1.jpg


 ③. 蝕孔(kong)再鈍化階段


  蝕(shi)(shi)孔(kong)內(nei)金(jin)屬(shu)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)的(de)再(zai)鈍(dun)化(hua)(hua)會(hui)(hui)(hui)導致孔(kong)蝕(shi)(shi)進(jin)(jin)行到(dao)(dao)某個深(shen)度之后就不(bu)會(hui)(hui)(hui)繼續進(jin)(jin)行了。造成(cheng)蝕(shi)(shi)孔(kong)再(zai)鈍(dun)化(hua)(hua)的(de)成(cheng)因有三種：一是蝕(shi)(shi)孔(kong)內(nei)電(dian)位朝著(zhu)負方向(xiang)移動至小(xiao)于保護電(dian)位（E.)時金(jin)屬(shu)就會(hui)(hui)(hui)進(jin)(jin)入(ru)到(dao)(dao)鈍(dun)化(hua)(hua)區域(yu)(yu)，金(jin)屬(shu)再(zai)鈍(dun)化(hua)(hua)的(de)產生(sheng)(sheng)也可能是周邊區域(yu)(yu)的(de)孔(kong)蝕(shi)(shi)劇烈發(fa)(fa)展或腐蝕(shi)(shi)介質(zhi)的(de)氧化(hua)(hua)還原電(dian)位降低所(suo)造成(cheng)的(de)；二是金(jin)屬(shu)表(biao)面(mian)鈍(dun)化(hua)(hua)膜比較脆弱的(de)區域(yu)(yu)被消除，如夾雜物及晶間沉淀，金(jin)屬(shu)的(de)再(zai)鈍(dun)化(hua)(hua)有可能在其(qi)被消除之后而產生(sheng)(sheng)；三是蝕(shi)(shi)孔(kong)內(nei)部的(de)歐(ou)姆(mu)電(dian)壓會(hui)(hui)(hui)隨著(zhu)孔(kong)蝕(shi)(shi)的(de)生(sheng)(sheng)長(chang)而漸漸變大，導致蝕(shi)(shi)孔(kong)內(nei)部的(de)電(dian)位轉(zhuan)移到(dao)(dao)鈍(dun)化(hua)(hua)區域(yu)(yu)，從(cong)而使金(jin)屬(shu)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)再(zai)鈍(dun)化(hua)(hua)現象。


 3. 縫隙腐蝕


    金(jin)屬跟非金(jin)屬或者(zhe)金(jin)屬跟金(jin)屬表面(mian)具有(you)縫(feng)隙(xi)(xi)，并且(qie)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)介質(zhi)也同時存在時產生(sheng)(sheng)的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)稱為縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。通常情況下，縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)發生(sheng)(sheng)的(de)縫(feng)寬為0.025~0.1mm,這(zhe)個寬度(du)能(neng)夠讓電解質(zhi)溶液進(jin)入(ru)，進(jin)而(er)導(dao)致(zhi)縫(feng)隙(xi)(xi)內部(bu)跟外部(bu)的(de)金(jin)屬組成(cheng)短路電池發生(sheng)(sheng)強烈的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，并且(qie)縫(feng)隙(xi)(xi)內部(bu)金(jin)屬作為陽極，縫(feng)隙(xi)(xi)外部(bu)金(jin)屬作為陰極。其擴展機(ji)理(li)(li)與點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)類似都是自催化(hua)過程，但是始(shi)發的(de)機(ji)理(li)(li)是不一樣的(de)，此外就同一種金(jin)屬而(er)言相，對(dui)于點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)較易產生(sheng)(sheng)縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。


 4. 晶間腐(fu)蝕(shi)


   在特定的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)環(huan)境中，沿(yan)著(zhu)或(huo)者緊挨(ai)著(zhu)金(jin)(jin)屬晶(jing)(jing)粒邊界(jie)產生(sheng)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)稱為晶(jing)(jing)間(jian)(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)。晶(jing)(jing)間(jian)(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)是一種局部破(po)壞現(xian)(xian)象，可以讓(rang)金(jin)(jin)屬晶(jing)(jing)粒之間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)結(jie)合力消失。當(dang)金(jin)(jin)屬發生(sheng)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)并且有(you)應(ying)力對其進行作用時(shi)，金(jin)(jin)屬的(de)(de)強度就會(hui)幾乎全(quan)部喪(sang)失、會(hui)沿(yan)晶(jing)(jing)界(jie)發生(sheng)斷裂，但是金(jin)(jin)屬發生(sheng)的(de)(de)這種破(po)壞是不易(yi)被觀察到的(de)(de)，因為在其表面依然會(hui)呈現(xian)(xian)出(chu)一定的(de)(de)金(jin)(jin)屬光澤，所(suo)以晶(jing)(jing)間(jian)(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)是一類比較(jiao)危險(xian)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)。


 5. 應力腐(fu)蝕


 應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)破(po)(po)裂(lie)（SCC)是(shi)指在腐(fu)蝕(shi)介質和拉伸應(ying)(ying)力(li)兩者(zhe)共同影(ying)響(xiang)下(xia)造成金屬發(fa)生脆性(xing)(xing)斷裂(lie)的(de)(de)(de)(de)現象。材(cai)料與介質的(de)(de)(de)(de)匹配性(xing)(xing)是(shi)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)破(po)(po)裂(lie)的(de)(de)(de)(de)一個主要特點之一。應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)破(po)(po)裂(lie)是(shi)在無顯著征兆的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)突然發(fa)生的(de)(de)(de)(de)，因而破(po)(po)壞性(xing)(xing)及危(wei)險性(xing)(xing)極大(da)，在不銹(xiu)鋼(gang)(gang)腐(fu)蝕(shi)破(po)(po)壞形式(shi)中，應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)占(zhan)20%以(yi)上，因此，雙相不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)是(shi)一個很重要的(de)(de)(de)(de)實際(ji)問題。