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,一種不銹鋼不可能對所有介質都耐腐蝕。


  金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi),按機(ji)理可分為(wei)物(wu)(wu)(wu)理腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)與(yu)(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)三種(zhong)(zhong)。金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)物(wu)(wu)(wu)理溶(rong)解(jie)屬(shu)(shu)(shu)于(yu)(yu)物(wu)(wu)(wu)理腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是指在(zai)介質(zhi)中(zhong)直接(jie)發(fa)生的(de)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)作用,即金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)同(tong)(tong)介質(zhi)中(zhong)離(li)子直接(jie)交換(huan)電(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)。早(zao)先(xian)認為(wei)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)遭受(shou)高溫(wen)而(er)(er)(er)引(yin)起(qi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)屬(shu)(shu)(shu)于(yu)(yu)純化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi),其實多(duo)數(shu)的(de)高溫(wen)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)屬(shu)(shu)(shu)于(yu)(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)防護薄膜之所以能阻止(zhi)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)再(zai)受(shou)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi),其重要的(de)一(yi)個(ge)方面即為(wei)阻礙其離(li)子交換(huan)和電(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)交換(huan)的(de)速度。電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)介質(zhi)中(zhong),由于(yu)(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)極反應而(er)(er)(er)發(fa)生的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。在(zai)許多(duo)電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong),有一(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)與(yu)(yu)另一(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)共(gong)同(tong)(tong)參(can)與(yu)(yu),或(huo)者(zhe)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)內部各不同(tong)(tong)相的(de)組成(cheng)物(wu)(wu)(wu)共(gong)同(tong)(tong)參(can)與(yu)(yu),即形(xing)成(cheng)所謂電(dian)(dian)(dian)(dian)偶(ou)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。此種(zhong)(zhong)情況下,一(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)構(gou)成(cheng)陽極受(shou)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)而(er)(er)(er)發(fa)生溶(rong)解(jie),另一(yi)種(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)構(gou)成(cheng)陰極而(er)(er)(er)發(fa)生還原反應,這是電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)特(te)點。在(zai)生活(huo)實際、工程(cheng)實際中(zhong)的(de)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi),絕大多(duo)數(shu)都屬(shu)(shu)(shu)于(yu)(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。


  不銹鋼的主要腐蝕形態有(you)均勻腐蝕(表面腐蝕)、點腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕和應力(li)腐蝕等。



1. 均勻腐(fu)蝕


  均(jun)勻(yun)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。


  評定(ding)均勻腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)方(fang)法是(shi)在試(shi)驗(yan)條件下,測(ce)出單位面積上經一定(ding)時間腐蝕(shi)(shi)以(yi)后(hou)所損失的(de)(de)重(zhong)量(g/㎡·年(nian)),即為(wei)(wei)腐蝕(shi)(shi)速(su)率,若以(yi)被腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)深度(mm/年(nian))計(ji),則更便于計(ji)算設(she)備的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)壽命(ming)。根據腐蝕(shi)(shi)速(su)率不(bu)同,可將金(jin)屬材(cai)料的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性分(fen)為(wei)(wei)10級(ji),見表1-13。根據不(bu)同的(de)(de)使用情況對耐(nai)蝕(shi)(shi)性一般分(fen)為(wei)(wei)兩大等(deng)級(ji):腐蝕(shi)(shi)速(su)率小于0.01mm/年(nian)的(de)(de),認(ren)為(wei)(wei)是(shi)“完全耐(nai)蝕(shi)(shi)”;腐蝕(shi)(shi)速(su)率小于0.1mm/年(nian)的(de)(de),認(ren)為(wei)(wei)是(shi)“耐(nai)蝕(shi)(shi)”。這里顯然意味著,腐蝕(shi)(shi)速(su)率超過0.1mm/年(nian),屬于不(bu)耐(nai)蝕(shi)(shi)或不(bu)太耐(nai)蝕(shi)(shi)。此(ci)外,還有別(bie)的(de)(de)分(fen)級(ji)方(fang)法,在此(ci)僅(jin)舉此(ci)一種。



  根據其(qi)耐蝕(shi)(shi)性優良程度(du),鋼材又(you)有不(bu)銹鋼和耐蝕(shi)(shi)鋼之分。


 a. 不(bu)銹(xiu)鋼(gang)


    指在大氣及弱腐(fu)蝕介質中耐蝕的(de)鋼(gang)。


 b. 耐(nai)蝕鋼


   指在各種強烈腐蝕介質中能(neng)耐蝕的鋼(gang)。


  不銹鋼(gang)在(zai)某種介質中(zhong)除有(you)(you)均勻腐(fu)(fu)蝕外,還可(ke)能有(you)(you)其他形(xing)(xing)式的(de)腐(fu)(fu)蝕。任何形(xing)(xing)式的(de)腐(fu)(fu)蝕超標均認為(wei)該鋼(gang)在(zai)此(ci)介質中(zhong)不耐腐(fu)(fu)蝕。工程實(shi)際中(zhong)選(xuan)材和耐蝕性的(de)評價(jia),當然還要參照設備(bei)的(de)設計壽命以及腐(fu)(fu)蝕產物可(ke)能對(dui)化工物料的(de)污染或對(dui)成(cheng)品等(deng)級的(de)降低。



2. 點腐蝕(shi)


  點腐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. 減少介質(zhi)中氯離子含量和氧含量;加入緩蝕(shi)劑(如CNNO3、SO2等);降低(di)介質(zhi)溫度等。


  b. 在不銹鋼中加入鉬、錳、硅、釩或稀土元(yuan)素(su)增(zeng)強合金化,能有效地增(zeng)大抗(kang)點蝕能力。


  c. 盡量不進行冷加工,以減少位錯露(lu)頭處(chu)發生(sheng)點(dian)蝕的可(ke)能。


  d. 降低鋼中碳的含(han)量,提高(gao)鉻、鎳含(han)量,都(dou)能提高(gao)其抗點腐蝕(shi)能力。現有的超低碳高(gao)鉻鎳含(han)鉬的奧(ao)氏體(ti)不銹鋼板和超高(gao)純低碳低氮含(han)鉬的高(gao)鉻鐵素(su)體(ti)不銹鋼板均有較高(gao)的耐點蝕(shi)性能。




3. 縫隙腐(fu)蝕


  縫(feng)隙腐(fu)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(ao)氏體型(xing)、鐵素(su)體型(xing)和馬氏體型(xing)不(bu)銹鋼的鋼板在海水(shui)中均(jun)有(you)程度不(bu)等(deng)的縫隙腐蝕(shi)傾向。在鋼中適當地(di)增大鉻、鉬(mu)含量(liang),可以改(gai)善抗縫隙腐蝕(shi)能力。實際上在海水(shui)中使(shi)用的裝置,只有(you)采(cai)用鈦、高鉬(mu)鎳基合金和銅合金等(deng)材(cai)料,才能有(you)效地(di)防止縫隙腐蝕(shi)的發(fa)生。改(gai)善運行條件(jian)、改(gai)變介質成(cheng)分和結(jie)構(gou)形式都屬于防止縫隙腐蝕(shi)的重要措施(shi)。



4. 晶間腐(fu)蝕


  晶間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(fu)蝕(shi)


  應(ying)力腐蝕(shi)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(dai)以來,許多不(bu)銹鋼(gang)焊(han)接(jie)構件(jian)因應力(li)腐蝕導致斷裂(lie)的(de)(de)(de)事故(gu)不(bu)斷發生,斷裂(lie)的(de)(de)(de)模式(shi)是完全脆(cui)性的(de)(de)(de)。在裂(lie)紋緩慢(man)伸展(zhan)過程(cheng)中不(bu)出現任(ren)何其他(ta)的(de)(de)(de)宏觀癥候,一旦(dan)達(da)到(dao)瞬斷截(jie)面時,立(li)即快速斷裂(lie),往往造成災難性事故(gu),其危害性極(ji)大。因此,成為當前十(shi)分(fen)重視(shi)的(de)(de)(de)問題。